ZigBee技術(shù)及智能家居學(xué)習(xí)課程

1、主要內(nèi)容第1頁(yè)/共16頁(yè)第一頁(yè)，編輯于星期日：八點(diǎn) 四十二分。在剛剛過(guò)去的 2015 年極客公園創(chuàng)新大會(huì)上，小米首次在非官方平臺(tái)上發(fā)布了新款產(chǎn)品：小米智能家庭套裝：多功能網(wǎng)關(guān)人體傳感器門窗傳感器無(wú)線開(kāi)關(guān)支持 Zigbee 協(xié)議使用小米智能模塊連接ZigBee設(shè)備，超低功耗把ZigBee設(shè)備連接小米云和其他設(shè)備多功能揚(yáng)聲器，18顆全彩LED可調(diào)夜燈第2頁(yè)/共16頁(yè)第二頁(yè)，編輯于星期日：八點(diǎn) 四十二分。 ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無(wú)線通訊技術(shù)。主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)

2、據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。 隨著近兩年智能家居的潘多拉魔盒被打開(kāi)，各類智能家居產(chǎn)品經(jīng)歷了從無(wú)到有的過(guò)程后，數(shù)量將會(huì)越來(lái)越多，Zigbee協(xié)議才又重新走入了大眾的視野。什么是ZigBee協(xié)議？ZigBee技術(shù)是一種提供控制或傳感器等電子元器件之間無(wú)線連接的無(wú)線通信技術(shù)。第3頁(yè)/共16頁(yè)第三頁(yè)，編輯于星期日：八點(diǎn) 四十二分。Zigbee的自身優(yōu)勢(shì)n1、低功耗n2、低成本n3、低速率n4、近距離n5、短時(shí)延n6、高容量n7、高安全n8、免執(zhí)照頻段在低耗電待機(jī)模式下,2 節(jié)5 號(hào)干電池可支持1 個(gè)節(jié)點(diǎn)工作624 個(gè)月,甚至更長(zhǎng)。這是Zigbee 的突出優(yōu)勢(shì)。相比較,藍(lán)牙能工作數(shù)周、WiFi 可工作數(shù)小時(shí)。通過(guò)大幅

3、簡(jiǎn)化協(xié)議(不到藍(lán)牙的1/10) ,降低了對(duì)通信控制器的要求,按預(yù)測(cè)分析,以8051 的8 位微控制器測(cè)算,全功能的主節(jié)點(diǎn)需要32KB 代碼,子功能節(jié)點(diǎn)少至4KB 代碼,而且Zigbee 免協(xié)議專利費(fèi)。每塊芯片的價(jià)格大約為2 美元。Zigbee工作在20250 kbps的較低速率,分別提供250 kbps(2.4GHz)、40kbps (915 MHz)和20kbps(868 MHz) 的原始數(shù)據(jù)吞吐率,滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求。傳輸范圍一般介于10100 m 之間,在增加RF 發(fā)射功率后,亦可增加到13 km。這指的是相鄰節(jié)點(diǎn)間的距離。如果通過(guò)路由和節(jié)點(diǎn)間通信的接力,傳輸距離將可以更遠(yuǎn)。Z

4、igbee 的響應(yīng)速度較快,一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15 ms ,節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)只需30 ms ,進(jìn)一步節(jié)省了電能。相比較,藍(lán)牙需要310 s、WiFi 需要3 s。Zigbee 可采用星狀、樹(shù)狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)管理若干子節(jié)點(diǎn),最多一個(gè)主節(jié)點(diǎn)可管理254 個(gè)子節(jié)點(diǎn);同時(shí)主節(jié)點(diǎn)還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)管理,最多可組成65000 個(gè)節(jié)點(diǎn)的大網(wǎng)。Zigbee 提供了三級(jí)安全模式,包括無(wú)安全設(shè)定、使用接入控制清單(ACL) 防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)(AES 128) 的對(duì)稱密碼,以靈活確定其安全屬性。采用直接序列擴(kuò)頻在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療( ISM) 頻段,2. 4 GHz (全球)

5、、915 MHz(美國(guó)) 和868 MHz(歐洲) 。第4頁(yè)/共16頁(yè)第四頁(yè)，編輯于星期日：八點(diǎn) 四十二分。與其他通信技術(shù)比較 名稱 項(xiàng)目ZigBee802.15.4Bluetooth802.15.1Wi-Fi802.11bGPRS/GSM1xRTT/CDMA應(yīng)用領(lǐng)域廣闊范圍聲音& 數(shù)據(jù)Web, Email, 圖像電纜替代品監(jiān)測(cè)& 控制系統(tǒng)資源16M1M+250kb+4KB - 32KB電池壽命（天）170.55171001000+網(wǎng)絡(luò)容量1327255/65000帶寬64128+11000+72020250傳輸距離1000+110011010100+特點(diǎn)覆蓋面積大，質(zhì)量好速度

6、快，靈活性價(jià)格便宜，方便可靠, 低功耗,價(jià)格便宜第5頁(yè)/共16頁(yè)第五頁(yè)，編輯于星期日：八點(diǎn) 四十二分。與其他通信技術(shù)結(jié)合n與RFID技術(shù)的結(jié)合使用 特點(diǎn)：相輔相成，方便靈活，解決了通信距離近、電源續(xù)航能力、移動(dòng)定位以及覆蓋范圍有限的一些問(wèn)題。 缺點(diǎn)：易受環(huán)境影響。n與GPRS（GSM）的結(jié)合使用 特點(diǎn)：傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸數(shù)據(jù)質(zhì)量好、覆蓋面積大。 缺點(diǎn)：后期費(fèi)用高，響應(yīng)啟動(dòng)時(shí)間緩慢。n與3G技術(shù)的結(jié)合使用 特點(diǎn)：能實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的數(shù)據(jù)交換。 缺點(diǎn)：手機(jī)需要支持3G，費(fèi)用增加。第6頁(yè)/共16頁(yè)第六頁(yè)，編輯于星期日：八點(diǎn) 四十二分。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建第7頁(yè)/共16頁(yè)第七頁(yè)，編輯于星期日：八點(diǎn) 四十二分。

7、中心節(jié)點(diǎn)是整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通訊、控制核心，通過(guò)RS232串口與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相連，通過(guò)計(jì)算機(jī)的人機(jī)交換界面，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的可控性和可視性。所有路由節(jié)點(diǎn)或部分終端節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，均通過(guò)中心節(jié)點(diǎn)與工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的中央監(jiān)測(cè)與調(diào)節(jié)。通過(guò)功能模塊設(shè)計(jì)，具有功能鍵設(shè)定、液晶參數(shù)顯示、越限提示報(bào)警和設(shè)備自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能。第8頁(yè)/共16頁(yè)第八頁(yè)，編輯于星期日：八點(diǎn) 四十二分。安防模塊安防信號(hào)濕度傳感器紅外探測(cè)器緊急按鈕探測(cè)器瓦斯氣體傳感器溫度傳感器ZigBee智能家居子系統(tǒng)第9頁(yè)/共16頁(yè)第九頁(yè)，編輯于星期日：八點(diǎn) 四十二分。總體設(shè)計(jì)家庭智能交互終端安全提醒緊急報(bào)警移動(dòng)設(shè)備家庭防火用電安全煤氣安全突發(fā)

8、情況用戶第10頁(yè)/共16頁(yè)第十頁(yè)，編輯于星期日：八點(diǎn) 四十二分。 安防模塊不僅對(duì)所安裝的各種安防信號(hào)進(jìn)行處理，而且響應(yīng)電話控制信號(hào)，當(dāng)安防模塊檢測(cè)到緊急情況按鈕后，根據(jù)用戶預(yù)設(shè)的可控程序，進(jìn)行遠(yuǎn)程的電話呼救操作。第11頁(yè)/共16頁(yè)第十一頁(yè)，編輯于星期日：八點(diǎn) 四十二分。通過(guò)各種探頭、傳感器實(shí)現(xiàn)煤氣泄漏、紅外線防盜、煙霧及緊急求助報(bào)警等功能，報(bào)警信號(hào)可自動(dòng)通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳往控制中心或用戶終端，并啟動(dòng)相關(guān)聯(lián)動(dòng)裝置。在燈光和家用電氣控制系統(tǒng)中也可應(yīng)用ZigBee技術(shù)，通過(guò)無(wú)線方式將燈光和家用電器連接起來(lái)，只需使用一個(gè)遙控器在規(guī)定范圍內(nèi)就可以操控各種家用電器，而且遙控模塊可嵌套在便攜電子設(shè)備中，

9、用戶只需在設(shè)備上設(shè)定相應(yīng)的操作，燈光和家電就會(huì)按照規(guī)定自動(dòng)完成這些指令，同時(shí)每個(gè)操作都會(huì)有反饋信息說(shuō)明操作已完成。第12頁(yè)/共16頁(yè)第十二頁(yè)，編輯于星期日：八點(diǎn) 四十二分。ZigBee技術(shù)與智能家居系統(tǒng)的應(yīng)用前景及基于該技術(shù)的家庭無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與應(yīng)用。這種方式在現(xiàn)實(shí)生活中具有很強(qiáng)的應(yīng)用性，可以預(yù)見(jiàn)隨著微電子技術(shù)、Zigbee 技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電源技術(shù)的發(fā)展，傳感器與 Zigbee 技術(shù)的融合將進(jìn)一步緊密.相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，會(huì)有越來(lái)越多由ZigBee技術(shù)延伸而出的設(shè)備投入應(yīng)用，并將極大地改善我們的生活方式。第13頁(yè)/共16頁(yè)第十三頁(yè)，編輯于星期日：八點(diǎn) 四十二分。家庭影院家庭影院頻道直播視頻分享家庭安防智能門禁紅外監(jiān)測(cè)視頻監(jiān)控門磁感應(yīng)煙感監(jiān)控燃?xì)獗O(jiān)控家居控制燈光控制