基于ZigBee的智能家居系统

平。系统上电后控制部分会每隔5 s检测传感器的输出端，并把传感器的输出通过ZigBee传送到网关，网关判断两次传送到网关的值同时会把数据上传到服务器，并短信通知用户有人进入或人离开。子系统框图如图8所示。

3.4 家电控制子系统软件设计

家电控制子系统可实现对室内灯和家电的开关控制。继电器可外接灯和家电，对灯和家电的开关控制室通过控制继电器的开关来实现。控制继电器的开闭有两种方式：一种是通过本地按键，当短按按键时CC2530输出低电平，继电器开关闭合;当长按按键时CC2530单片机输出3.3 V电平时继电器开关断开;按键控制继电器开关闭合和断开时会通过ZigBee把继电器的这两种状态传送到网关，网关再通过WiFi传送到服务器。另一种是手机软件通过SMS发送开关指令到达网关，网关再通过ZigBee控制继电器的开闭，从而实现远程控制家电和灯的开关，通过远程控制继电器，继电器打开和闭合后控制部分会把这两种状态传送到网关，网关再通过WiFi传送到服务器并通过短信告知用户。子系统框图如图9所示。

3.5 手机监控软件设计

手机终端用于远程监测气体浓度是否超标、屋里是否有人、室内温湿度值和家电的开关状态以及远程控制家电的开关。监控软件主要包括注册本机手机号码到网关、通过刷新访问服务器获得各传感器的最新状态和远程控制灯的开关，软件框图如图10所示。

4 系统运行测试

系统以手机终端为用户操作界面，可以实时远程监测温湿度、家电状态、室内是否有人和室内气体浓度是否超标，还可以远程控制家电开关，从而实现远程家庭安防，远程火灾报警、远程家电控制等家庭基本的家居控制功能。系统操作过程简单，运行系统前需要进行设置，网关设置主要使WiFi能加入WiFi热点从而接通互联网，设置服务器的IP和端口号，使数据能上传到服务器。手机终端设置主要是需要注册用户手机号码，通过发送短信给网关使网关保存用户的手机号码，以便网关给用户发送报警短信。

网关设置主要是对WiFi模块的设置，WiFi模块需要设置无线热点的SSID和密码、数据传输协议以及服务器的IP和端口号。

(1)打开串口调试助手，选择波特率为115 200bit·s-1，数据位为8位，停止位为1位。在字符串输入框输入“+++”点击发送，在看到数据接收框中收到“+OK”后表示设置成功，如图11所示。

(2)关闭串口调试助手，打开UART—WIFI配置管理程序，点击搜索，就会出现WiFi的设备ID，在右边设置无线热点名称和数据传输协议以及服务器的IP和端口号如图12所示，设置完成后点击提交修改，出现参数修改完成的提示，WiFi模块设置成功。

在网关设置完成后，给网关上电运行。然后手机安装掌上乐居APP，打开应用程序，出现如图13所示界面，点击设置，在号码输入框输入网关SIM卡的11位手机号码点击注册新号码，收到网关发回来的“号码注册成功”短信内容后，表明网关存储用户手机号码成功。

当用户手机号码改变时，打开手机终端，输入原有的网关手机号码，点击“清除所有号码”，当收到网关发来的短信“号码清除成功”，此时网关存储的用户原来的手机号码就被擦出。接下来可重新向网关注册新的手机号码。

开启在WiFi模块里设置的无线热点，给网关上电运行，WiFi会加入此热点，然后开启各传感器子系统，传感器子系统会加入网关ZigBee的网络中。手机终端可以查看室内各传感器的状态并控制家电的开关。如图14所示。

5 结束语

系统采用目前主流的ZigBee无线技术、移动通信技术、互联网技术和嵌入式系统与接口技术。ZigBee无线技术具有近距离、低复杂度、自组网、低功耗、低数据速率、低成本的特点。系统采用ZigBee无线技术实现了各传感器与网关的数据传送。网关采用意法半导体生产的STM32F107单片机作为主控制器组成嵌入式控制系统，实现了数据的传输链路转换和系统控制;采用WiFi/CPRS模块实现了网关接入互联网，从而把数据上传到服务器中，实现了手机终端实时监测与控制;采用SIM900A模块把网关接入移动通信网络中，实现短信报警功能。