基于zigbee与linux的智能家居系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于zigbee与linux的智能家居系统，包括网络节点、中央管理单元和无线路由器，网络节点包括传感器节点和无线节点，传感器节点、无线路由器和无线节点分别通过zigbee网络与中央管理单元进行数据交互；无线节点作为中继设备对传感器节点和/或另一无线节点进行数据处理；中央管理单元包括控制电路板和接口电路板，控制电路板设置有用于实现linux系统的ARM芯片，控制电路板和接口电路板电连接。通过利用ARM系列嵌入式芯片作为中央管理单元，不仅能够解决单片机数据传输能力有限的缺陷，并且能够解决PC机功耗大的问题，从而能够减小功耗、改善系统性能。

Smart home system based on ZigBee and Linux

The utility model discloses a smart home system based on ZigBee and linux, which comprises a network node, a central management unit and a wireless router. The network node includes a sensor node and a wireless node. The sensor node, a wireless router and a wireless node interact with the central management unit through ZigBee network respectively. The wireless node acts as a relay device to process the data of the sensor node and/or another wireless node; the central management unit includes a control circuit board and an interface circuit board, and the control circuit board is equipped with an ARM chip for realizing the Linux system, and the control circuit board and the interface circuit board are electrically connected. By using ARM series embedded chips as the central management unit, it can not only solve the problem of limited data transmission capacity of single chip microcomputer, but also solve the problem of high power consumption of PC, so as to reduce power consumption and improve system performance.

【技术实现步骤摘要】
基于zigbee与linux的智能家居系统
本技术涉及智能家居系统领域，尤其是一种基于zigbee与linux的智能家居系统。
技术介绍
伴随着数字化、网络化的进程，智能化的浪潮席卷了世界的每个角落，成为势不可挡的历史趋势，在这种形式下智能网络家居技术应运而生，它依靠3C技术，并结合信息、家电的发展，为用户提供了一种更加安全、舒适、方便、快捷的智能化的自由生活空间。但在国内智能家居系统的研究没有一个统一的标准，各种研究方案都具有其优缺点，所以研究一套完善的智能家居系统就具有了现实的意义。常规应用的智能家居系统之中，常常使用单片机或者PC机作为系统的主控部分。当使用单片机作为主控部分时，由于单片机的数据传输能力有限，因此容易出现传输效率低的问题；而当使用PC机作为主控部分时，不仅功耗大而且价格昂贵，对于传输率不大的传感器网络来说十分浪费资源。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术的目的在于提供一种基于zigbee与linux的智能家居系统，通过利用ARM系列嵌入式芯片作为中央管理单元，不仅能够解决单片机数据传输能力有限的缺陷，并且能够解决PC机功耗大的问题，从而能够减小功耗、改善系统性能。本技术解决其问题所采用的技术方案是：基于zigbee与linux的智能家居系统，包括网络节点、用于对网络节点进行数据传输监控及网络接入监控的中央管理单元和用于连接以太网的无线路由器，网络节点包括用于获取环境数据的传感器节点和与家电设备内部相连接的用于进行数据处理及传输作用的无线节点，传感器节点、无线路由器和无线节点分别通过zigbee网络与中央管理单元进行数据交互；无线节点作为中继设备对传感器节点和/或另一无线节点进行数据处理；中央管理单元包括用于进行系统控制及管理的控制电路板和用于进行信号传输的接口电路板，控制电路板设置有用于实现linux系统的ARM芯片，控制电路板和接口电路板电连接。进一步，控制电路板还设置有用于存储数据的存储器，存储器包括SDRAM芯片、NorFlash芯片和NandFlash芯片，SDRAM芯片、NorFlash芯片和NandFlash芯片分别与ARM芯片相连接。进一步，控制电路板还设置有用于进行人机交互的TFT触摸屏，TFT触摸屏与ARM芯片相连接。进一步，接口电路板设置有用于进行数据无线传输的射频模块、用于辅助管理射频模块的单片机和用于进行对外连接的插接口模块，插接口模块与ARM芯片相连接；射频模块通过插接口模块利用UART接口与ARM芯片相连接；单片机与射频模块通过SPI接口相连接。进一步，射频模块包括型号为CC2420的射频芯片及其外围电路，射频芯片的外围电路包括无线收发天线和天线匹配电路，天线匹配电路包括传输电容、第一匹配网络、第二匹配网络和第三匹配网络，传输电容串联于无线收发天线与射频芯片的射频信号输入端之间；第一匹配网络包括第一匹配电容和第一匹配电感，第一匹配电容和第一匹配电感相互并联并串接于传输电容与射频芯片的射频信号输入端之间；第二匹配网络包括第二匹配电容和第二匹配电感，第二匹配电感和第二匹配电容依次串联于射频芯片的射频信号输入端与参考地之间；第三匹配网络包括第三匹配电容和第三匹配电感，第三匹配电感串联于第一匹配网络的输出端与射频芯片的射频信号输入端之间，第三匹配电容连接于射频芯片的射频信号输入端与参考地之间。进一步，接口电路板还设置有用于进行系统工作指示的LED指示灯，LED指示灯通过插接口模块连接于ARM芯片。优选地，单片机的型号为ATmega128L。优选地，ARM芯片的型号为S3C2440A。本技术的有益效果是：基于zigbee与linux的智能家居系统，通过以ARM芯片作为硬件平台，实现基于linux系统的中央管理单元，并利用zigbee网络将中央管理单元与无线节点及传感器节点相连，因此中央管理单元能够与各个无线节点及传感器节点进行数据交互，而由于各个家电设备的内部分别与不同的无线节点相连接，传感器节点能够检测家居中不同位置的环境数据，因此，中央管理单元不仅能够实时监控各个家电设备的工作状态，并且能够实时监控家居中各种环境数据，从而能够对应控制不同家电设备进行工作；另外，中央管理单元还通过无线路由器连接以太网从而实现对各种家电设备的远程控制，从而实现智能家居网络系统的构建。由于ARM芯片具有丰富的片内外设，并且具有低价格低功耗、高性能等优点，因此，把ARM芯片作为中央管理单元，不仅能够解决单片机数据传输能力有限的缺陷，并且能够解决PC机功耗大的问题，从而能够减小功耗、改善系统性能。附图说明下面结合附图和实例对本技术作进一步说明。图1是本技术的智能家居系统的原理图；图2是中央管理单元的原理图；图3是射频模块的电路原理图。具体实施方式参照图1－图3，本技术的基于zigbee与linux的智能家居系统，包括网络节点、用于对网络节点进行数据传输监控及网络接入监控的中央管理单元1和用于连接以太网的无线路由器3，网络节点包括用于获取环境数据的传感器节点2和与家电设备内部相连接的用于进行数据处理及传输作用的无线节点5，传感器节点2、无线路由器3和无线节点5分别通过zigbee网络与中央管理单元1进行数据交互；无线节点5作为中继设备对传感器节点2和/或另一无线节点5进行数据处理；中央管理单元1包括用于进行系统控制及管理的控制电路板11和用于进行信号传输的接口电路板12，控制电路板11设置有用于实现linux系统的ARM芯片111，控制电路板11和接口电路板12电连接；其中，ARM芯片111的型号为S3C2440A。具体地，通过以ARM芯片111作为硬件平台，实现基于linux系统的中央管理单元1，并利用zigbee网络将中央管理单元1与无线节点5及传感器节点2相连，因此中央管理单元1能够与各个无线节点5及传感器节点2进行数据交互，而由于各个家电设备的内部分别与不同的无线节点5相连接，传感器节点2能够检测家居中不同位置的环境数据，因此，中央管理单元1不仅能够实时监控各个家电设备的工作状态，并且能够实时监控家居中各种环境数据，从而能够对应控制不同家电设备进行工作；另外，中央管理单元1还通过无线路由器3连接以太网从而实现对各种家电设备的远程控制，从而实现智能家居网络系统的构建。由于ARM芯片111具有丰富的片内外设，并且具有低价格低功耗、高性能等优点，因此，把ARM芯片111作为中央管理单元1，不仅能够解决单片机数据传输能力有限的缺陷，并且能够解决PC机功耗大的问题，从而能够减小功耗、改善系统性能。具体地，由于目前zigbee网络的通信主要在低端8位或16位的单片机上实现，对于中央管理单元1而言，其数据处理能力不强，且限于自身的硬件资源，很少能实现良好的人机交互界面，因此，对于功能要求较高的中央管理单元1，这种构架很难满足应用的需求。而基于PC机的中央管理单元1，不但体积大、价格高，而且功耗大，对于传输率不大的传感器网络来说十分浪费资源。而在本技术的智能家居系统中，采用型号为S3C2440A的ARM芯片111作为核心处理器的中央管理单元1。型号为S3C2440A的ARM芯片111是一款32位的RISC微处理器，其CPU采用的是ARM920T内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于zigbee与linux的智能家居系统，其特征在于：包括网络节点、用于对所述网络节点进行数据传输监控及网络接入监控的中央管理单元(1)和用于连接以太网的无线路由器(3)，所述网络节点包括用于获取环境数据的传感器节点(2)和与家电设备内部相连接的用于进行数据处理及传输作用的无线节点(5)，所述传感器节点(2)、无线路由器(3)和无线节点(5)分别通过zigbee网络与所述中央管理单元(1)进行数据交互；所述无线节点(5)作为中继设备对所述传感器节点(2)和/或另一无线节点(5)进行数据处理；所述中央管理单元(1)包括用于进行系统控制及管理的控制电路板(11)和用于进行信号传输的接口电路板(12)，所述控制电路板(11)设置有用于实现linux系统的ARM芯片(111)，所述控制电路板(11)和接口电路板(12)电连接。

【技术特征摘要】
1.基于zigbee与linux的智能家居系统，其特征在于：包括网络节点、用于对所述网络节点进行数据传输监控及网络接入监控的中央管理单元(1)和用于连接以太网的无线路由器(3)，所述网络节点包括用于获取环境数据的传感器节点(2)和与家电设备内部相连接的用于进行数据处理及传输作用的无线节点(5)，所述传感器节点(2)、无线路由器(3)和无线节点(5)分别通过zigbee网络与所述中央管理单元(1)进行数据交互；所述无线节点(5)作为中继设备对所述传感器节点(2)和/或另一无线节点(5)进行数据处理；所述中央管理单元(1)包括用于进行系统控制及管理的控制电路板(11)和用于进行信号传输的接口电路板(12)，所述控制电路板(11)设置有用于实现linux系统的ARM芯片(111)，所述控制电路板(11)和接口电路板(12)电连接。2.根据权利要求1所述的基于zigbee与linux的智能家居系统，其特征在于：所述控制电路板(11)还设置有用于存储数据的存储器，所述存储器包括SDRAM芯片(112)、NorFlash芯片(113)和NandFlash芯片(114)，所述SDRAM芯片(112)、NorFlash芯片(113)和NandFlash芯片(114)分别与所述ARM芯片(111)相连接。3.根据权利要求2所述的基于zigbee与linux的智能家居系统，其特征在于：所述控制电路板(11)还设置有用于进行人机交互的TFT触摸屏(115)，所述TFT触摸屏(115)与所述ARM芯片(111)相连接。4.根据权利要求1所述的基于zigbee与linux的智能家居系统，其特征在于：所述接口电路板(12)设置有用于进行数据无线传输的射频模块(121)、用于辅助管理所述射频模块(121)的单片机(122)和用于进行对外连接的插接口模块，所述插接口模块与所述ARM芯片(111)相连接；所述射频模块(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海峰，陈健斌，梁俊雄，黄建华，
申请(专利权)人：广东科学技术职业学院，
类型：新型
国别省市：广东,44