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课程设计
题 目：基于ZigBee的智能家居系统设计与实现
专业名称：物联网工程
1. 研究背景及意义
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随着人们生活水平的提高信息技术的发展，家居越来越智能化。人们也希望能更加方便的对家用电器进行操作同时对家中的居住环境和安防状态进行监测，享有一个高效，安全，便捷，环保的家居环境，于是智能家居的概念被越来越多的人们提出。智能家居是一个多功能的综合技术系统,它以家庭住宅为平台,利用计算机、网络、传感、自动化与嵌入式技术,将与家居生活有关的各个子系统如灯光控制、安防预警、家电操作等整合在一起，并通过家居信息管理平台对其进行综合管理，使人们能够方便获取一体化，全方位的家居资源。
国内外的一些技术厂商都在进行市场推广和技术储备，以便在合适的时机退出自己的智能家居产品。虽然各种产品的功能标准和应用接口不太一样，但是不难想象，智能家居的功能都会基本涵盖一下几个方面：风湿油
(1) 灯光控制：不管哪个家庭都会有需要更加方便的对家中灯光进行控制。
(2) 家电控制：为了更加便捷的生活，人们可以在家中方便的对热水器，空调等进行控制，也希望需要时能通过有网路接入的设备对电器进行远程控制，如出差回来的路上打开热水器，回到家可以舒服的洗个热水澡。 (3) 安防预警：居家生活，平安是最大的愿望，通过对家中烟感，入侵等安防信息进行实时监测，免去后顾之忧。
为此设计出一套既有通用性，又可以方便的进行扩展的智能家居系统是前提，我们希望能简化家中控制系统的复杂性，降低安装成本和提高信息传送的安全性，解决实际推广中可能会出现的问题，为智能家居的大规模应用提供一定的借鉴和助推作用，真正的使高效便利的生活触手可及。
2 ZigBee
2.1 ZigBee技术概述及特点
ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个人区域网协议，是一种应用于短距离范围内，低传输数据速率下的各种电子设备之间的无线通信技术。 ZigBee名字来源于蜂使用的赖以生存和发展的通信方式， 蜜蜂通过跳 ZigZag形状的舞蹈来通知发现的新食物源的位置、距离和方向等信息，以此作为新一代无线通讯技术的名称。在标准化方面，IEEE802.15.4工作组主要负责制定物理层和MAC层，高层应用和市场推广等工作将由ZigBee联盟负责。
ZigBee技术具有低功耗、数据传输可靠、网络容量大、兼容性好、安全性高、实现成本低等特点，可以工作在2.4GHz、868MHz和915MHz这3个频段上，分别具有250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，他的技术特点具体如下：
多功能锤子1、功耗低：工作非常省电，支持休眠状态；
2、低速率：ZigBee工作在3个免执照的ISM频段上分别具有2栅栏技术50Kb/s(2.4GHz)、40Kb/s(91
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5MHz)、和20Kb/s(868MHz)三种不同峰值数据速率；
3、低成本；
4、组网灵活、网络容量大：ZigBee可采用星型、树型和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理245个子节点；同时主节点还可由上一场网络节点管理，最多可支持达65000个节点。
5、安全：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用通用的AES-128。
6、高保密性：64位出厂编号和支持AES-128加密。
在ZigBee无线网络协议中定义了两种功能设备：全功能设备和精简功能设备 。全功能设备 FFD (Full-Function Device) 可以支持任何一种拓扑结构，主要作为网络协调器和路由器，能够和任何一种设备通信。精简功能设备RFD(Reduced-Function Device) 只支持星型结构，不能成为网络协调器，但可以和网络协调器进行通信，精简功能设备通常嵌入现场设备中使用。全功能设备之间以及 全功能设备与精简功能设备之间都可以通信，但精简功能设备之间不能直接通信 ，只能与全功能设备通信。精简功能设备可以通过一个全功能设备 向外转发数据 ，这个与精简功能设备相关联的全功能设备称为该精简功能设备的协调器。 精简功能设备主要用于简单的控制应用 ，如灯的开关、 被动式红外线传感器等，传输的数据量少，对传输资源和通信资源占用不多，这样精简功能设备可以采用非常廉价的实现方案。
