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GPRS
协调
路由手机 CC2530模块 电磁驱动模
图4-1门禁控制硬件框图
（2）智慧灯光控制——解放双手，智能感应
本子系统由灯光控制电路、光敏、红外探头、灯泡、遥控器和CC2530终端节点等组成，如图3-2所示。当房主进入房间时，灯光自动打开，房主离开房间时灯光自动关闭。本模块还可以检测进入房间、离开房间的人数。只有当进入本房间的所有人离开时灯光才会自动关闭。主人也可以按照自己的需求随时控制灯的亮灭，如图4-2所示。
红外探头 控制电路 CC2530模块 光敏
灯泡
图4-2 灯光控制硬件框图
（3）太阳能洗浴——轻轻一点，温暖你的身心！
本子系统由电磁阀门、太阳能模型、水位检测探头、驱动模块、手机和CC2530终端节点等相互配合组成。当主人下班时，可以通过手机自动打开太阳能电磁阀门，在浴盆中提前注入合适水量的热水。当主人回家时就可以马上舒舒服服的洗澡，如图4-3所示。
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图4-3太阳能洗浴硬件框图
（4）电动窗帘控制——自动开关，随意遥控！
本子系统由窗帘、窗户模型、步进电机、单簧管、光敏、驱动模块、遥控器和CC2530终端节点等组成。早晨，当您还在熟睡，卧室的窗帘自动打开，温暖的阳光洒进房间，呼唤您开始新一天的生活。当夜幕降临，光敏感应，窗帘自动闭合。主人也可以按照自己的需求随时使用遥控器发送指令控制窗帘的打开与关闭，如图4-4所示。
图4-4 窗帘控制硬件框图
（5）厨房自动控制系统——与家电的对话！
本子系统由电饭煲、驱动模块、继电器、协调器、手机和CC2530的终端节点等组成。当房主下班时，可以通过手机远程控制电饭煲开关，实现自动煮饭的功能，如图4-5所示。
图4-5 电饭煲控制硬件框图
（6）防火自动监控与报警系统——智能安防，时刻守护！
本子系统由烟雾传感器、扬声器、GPRS模块和CC2530终端节点等组成。当房间内发生火情时，烟雾传感器会检测到火情并启动扬声器同时通过GPRS模块发送相关指令至主人手机，及时遏制火势蔓延，如图4-6所示。
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图4-6 防火系统硬件框图
（7）远程监控与报警——轻松监控，智能实现！
本子系统由摄像头、扬声器、A8网关、协调器、手机和cc2530终端节点等组成。当系统处于防盗模式时，盗贼潜入家中，扬声器自动开启鸣笛震慑，同时会有短信或电话发送至主人手机，主人可通过互联网，利用视屏实时监控，通过摄像头实时监测并处理家中境况，如图4-7所示。
图4-7 远程监控系统硬件框图
（8）无线遥控——随时随地，全屋掌控!
本系统将所有子系统连接在一起，只需要利用遥控器，就可以在家里任何地方遥控家里楼上楼下、各个房间的灯和电器；利用手机，更可以实现对家内家外对所有控制系统实施全面遥控。
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第5章 ZigBee无线传感网络的设计
5.1 ZigBee 协议栈
ZigBee 协议体系结构如图5-1 所示。它的物理层和 MAC 层都是由 IEEE802.15.4 所定义，其中物理层支持 868/915MHz 和 2.4GHz 三种频段。MAC 层之上是网络层，主要提供网络层数据收发和路由功能。网络层之上是应用层，应用层又分为几个模块，其中网络层之上的是应用支持子层，简称“APS”，主要提供应用层数据处理和绑定功能。ZigBee 设备对象提供设备管理的各项功能，包括设备发现、服务发现、绑定管理和网络管理等。另外 ZigBee 还提供了安全的功能，成为安全服务提供者，简称“SSP”为网络层和应用层提供安全服务。完整的 ZigBee 体系结构由物理层、MAC 层、网络层和应用层组成。不同层之间通过服务接入点进行通信，每一层为其上层提供服务。其中物理层和 MAC 层之间是物理层数据服务接入点和物理层管理实体服务接入点，MAC 层与网络层之间是 MAC层数据实体服务接入点和 MAC 层管理实体服务接入点，网络层与 APS 之间是网络层数据实体服务接入点和网络层管理实体服务接入点，APS 与各应用对象之间是 APS 数据实体服务接入点和 APS 管理实体服务接入点。
图5-1 ZigBee协议体系架构
5.2 Z-stack
ZigBee联盟规范了协议，具体的协议编程语言表述则由IC厂商指定。Z-stack是TI公司开发的一款ZigBee协议栈，是对ZigBee标准的具体实现。Z-stack是半开源的协议栈，其核
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心部分的代码都是编译好的，以库文件的形式给出的，比如安全模块，路由模块和Mesh自组网模块。与ZigBee协议像对应，Z-stack协议栈采用分层的结构，如图5-2所示。
图5-2 Z-stack软件结构
Z-stack协议栈使用了一个操作系统对整个系统进行统一调度。该操作系统具有实时性 好，结构简单，操作方便等特点。当主程序执行到启动操作系统后，系统的指挥权就交给了OS，由操作系统控制各个任务的调度切换及数据传送等功能。
Z-stack协议栈已经做了很多的工作，用户只需要在APL（应用层）上实现自己的应用就可以了。Z-Stack几乎都是C语言写的，用户对于ZigBee无线网络的开发就简化为应用层的C语言程序开发。此外，Z-stack提供了很多的例程，在根据节点电路移植协议栈后，通过修改例程可以很快地完成无线传感网络的设计。使用协议栈进行开发的好处，不需要过多关注协议的细节，只需要掌握数据的流动过程，以及如何使用协议栈提供的函数来完成自身项目的需求即可。因此，本文选择基于Z-stack协议栈进行ZigBee无线传感网络的应用程序开发。 5.3 ZigBee 无线传感网络的设计
本系统的 ZigBee 无线网络是由协调器和若干终端节点组成。其软件设计主要包括ZigBee 协调器软件设计和 ZigBee 终端节点软件设计。 5.3.1 通信协议
ZigBee网络的物理层和MAC层的通信协议遵循IEEE802.15.4标准，由于本智能家居系统中ZigBee网络采用简单的星形拓扑结构，网络层也不涉及路由寻址等问题，因此，本文通信协议的设计主要考虑应用层。数据帧格式如表5-1所示。
表5-1
协议头 保留字段 传感器的唯一设备 传感器 操作类类型 型 保留字段 数据域 CRC 协议尾 16