李 晨,路來(lái)智

（濱州學(xué)院信息工程系，256600）

基于ZigBee和紅外技術(shù)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李 晨,路來(lái)智

（濱州學(xué)院信息工程系，256600）

本課題探究的是基于ZigBee以及紅外遙控技術(shù),實(shí)現(xiàn)新的這個(gè)家電設(shè)備的一種控制系統(tǒng)的方案。通過(guò)這個(gè)ZigBee技術(shù)的一個(gè)強(qiáng)大的無(wú)需網(wǎng)絡(luò)功能,能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)控制器作為ZigBee網(wǎng)絡(luò)的這樣一個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn),控制電器設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的這個(gè)終端節(jié)點(diǎn)完成組網(wǎng)。本課題中，進(jìn)一步探究ZigBee技術(shù)的這個(gè)特點(diǎn)以及一些應(yīng)用的領(lǐng)域,介紹了ZigBee設(shè)備的的一些類型,同時(shí)也探究了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),并且深入研究每一層的ZigBee協(xié)議。在本課題的最后重點(diǎn)探究的是是控制系統(tǒng)的這個(gè)硬件總系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

紅外遙控；ZigBee；控制系統(tǒng)

1 紅外技術(shù)

紅外光譜也就是在這個(gè)可見(jiàn)光區(qū)域以及微波領(lǐng)域之間的光,這里的波長(zhǎng)范圍差不多就是在于0.75 -1000微米之間。紅外傳輸也就是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的這樣一種無(wú)線傳輸?shù)倪@樣方式,不過(guò)它的這個(gè)傳輸距離不會(huì)特別遠(yuǎn),還有必須能夠瞄準(zhǔn)我們的目標(biāo),不是有傳輸距離之間的障礙,而不是通過(guò)紅外信號(hào)障礙,無(wú)法正常有效控制信息傳播的這個(gè)進(jìn)度。紅外遙控控制通常使用近紅外光傳輸控制的這個(gè)指令,其通信原理就是:紅外信號(hào)代碼使用的二進(jìn)制代碼,而最后的編碼就是通過(guò)脈沖寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

許多在我們的生活中獲得到的各種不同的紅外遙控的一個(gè)系統(tǒng),但是他們的這個(gè)原理沒(méi)有多大不同,最大的不同就是系統(tǒng)使用不一樣的這個(gè)信號(hào)編碼格式,利用這個(gè)些信號(hào)38-40 KHZ的固定頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)調(diào)制載波信號(hào),之后再通過(guò)紅外發(fā)射信號(hào)驅(qū)動(dòng)放大后管,接收目標(biāo)的紅外接收端。紅外遙控的這個(gè)特點(diǎn)是能夠比較簡(jiǎn)單的調(diào)制,并且方便后續(xù)編碼,可以輕松實(shí)現(xiàn)多通道控制。

2 ZigBee技術(shù)

2.1 ZigBee體系結(jié)構(gòu)

ZigBee協(xié)議是我們現(xiàn)在的研究更多的是這個(gè)無(wú)線通信的這樣協(xié)議、ZigBee協(xié)議棧是通過(guò)稱為層模塊來(lái)構(gòu)建的。對(duì)于每個(gè)子層是由這個(gè)服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)為上面的沒(méi)層提供這個(gè)數(shù)據(jù)還有一個(gè)管理服務(wù),由SAP數(shù)據(jù)實(shí)體為上層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù),并利用這個(gè)SAP管理實(shí)體為其上層提供訪問(wèn)這個(gè)內(nèi)部參數(shù),還有配置以及這個(gè)數(shù)據(jù)管理服務(wù)。另外這些的SAP都是能夠利用服務(wù)原語(yǔ)來(lái)達(dá)成一個(gè)任務(wù)的。我們知道的無(wú)線通信協(xié)議,相比之下, ZigBee協(xié)議設(shè)計(jì)會(huì)更加地緊湊而且簡(jiǎn)單且更加容易實(shí)現(xiàn)這個(gè)效果。

2.2 ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

ZigBee網(wǎng)絡(luò)層也就是支持包含一個(gè)主從星型,還有樹(shù)型,移機(jī)這個(gè)網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)備。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相互不溝通,所有通信都必須通過(guò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)。在樹(shù)的拓?fù)涞倪@個(gè)結(jié)構(gòu)里面,包括這個(gè)協(xié)調(diào)器的節(jié)點(diǎn),還有這個(gè)路由節(jié)點(diǎn)移機(jī)終端節(jié)點(diǎn)。對(duì)于協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)主要是負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)引導(dǎo),選擇這個(gè)關(guān)鍵的一些網(wǎng)絡(luò)參數(shù),路由節(jié)點(diǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)路由、網(wǎng)絡(luò)能夠控制的擴(kuò)展ZigBee路由器,對(duì)于這個(gè)終端節(jié)點(diǎn)路由節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)信息通常通過(guò)在傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。在這個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,節(jié)點(diǎn)之間是能夠相互通信的,數(shù)據(jù)的這樣一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)大多都是多跳路由,是最復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)之一。

2.3 ZigBee物理層協(xié)議規(guī)范

物理幀格式是由這個(gè)同步頭還有物理以及物理幀長(zhǎng)度可變負(fù)荷域。對(duì)于這同步的前四個(gè)字節(jié)能夠引導(dǎo)得知前代碼,這個(gè)代碼用于收發(fā)器接收幀,并且能夠根據(jù)其特點(diǎn)來(lái)達(dá)到這個(gè)同步以及一個(gè)符號(hào)同步,這個(gè)前代碼是由一個(gè)二進(jìn)制0的象征形成的。最后一個(gè)字節(jié)的幀同步起動(dòng)分離器,用于同步域的這個(gè)結(jié)束移機(jī)開(kāi)始。對(duì)于物理幀頭的這個(gè)低七位是有效,也就是代表幀的長(zhǎng)度,物理加載域的這個(gè)幀長(zhǎng)度不能多于127個(gè)字節(jié),框架的荷載在物理域PSDU,用于攜帶一般MAC幀。

3 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

家電控制的這個(gè)領(lǐng)域紅外遙控技術(shù)比較成熟了,紅外控制系統(tǒng)的這個(gè)原則目前市場(chǎng)上幾乎相同的,所不同的是,它們是不同的信號(hào)編碼格式。ZigBee技術(shù)是新型的這樣一種短距離網(wǎng)絡(luò)通信的這種技術(shù)，是相對(duì)低功耗并且低數(shù)據(jù)速率以及這個(gè)比較低成本等的這個(gè)特點(diǎn),結(jié)合這兩個(gè)為了實(shí)現(xiàn)家電設(shè)備的這樣一個(gè)控制。使用ZigBee強(qiáng)大的這個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能、家庭控制設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)控制單元的整體控制。

4 結(jié)語(yǔ)

本課題首先介紹的是紅外信號(hào)的相關(guān)知識(shí),之后是對(duì)三種類型的ZigBee設(shè)備類型和這個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了一個(gè)比較細(xì)致探討,之后再通過(guò)引入這個(gè)ZigBee的相關(guān)協(xié)議規(guī)范。在本課題中也提到了這個(gè)控制系統(tǒng)的一個(gè)總體框架介紹，基于ZigBee移機(jī)這個(gè)紅外技術(shù)來(lái)控制控制這些設(shè)備。在最后探究了系統(tǒng)的一個(gè)總體框架,以及對(duì)于這個(gè)控制單元的硬件電路模塊的一個(gè)設(shè)計(jì)，達(dá)到成功控制單元以及這個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備,并完成系統(tǒng)控制信號(hào)的這個(gè)傳輸功效。

[1] 丁飛，張西良，張世慶，王濤.ZigBee技術(shù)的硬件實(shí)現(xiàn)模式分析[[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用.2006

[2] 安慶敏，吳明光，陳波.基于ZigBee的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)[[J].低壓電器.2007

[3] 周游，方濱，王普.基于ZigBee技術(shù)的智能家居無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[[J].電子技術(shù)應(yīng)用.2005

[4] 朱向慶，王建明.ZigBee協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層的研究與實(shí)現(xiàn)[[J].電子技術(shù)應(yīng)用.2006

[5] 張周，周劍揚(yáng)，閏沫.ZigBee在智能家居系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī).2006

李晨，男，1992.9，民族：漢，籍貫：安徽省黟縣人，本科學(xué)歷，研究方向：信息通信。

路來(lái)智，男，1980.4，民族：漢，籍貫：山東沾化人，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)

Design of control system based on ZigBee and infrared technology

Li Chen,Lu Laizhi
（Department of information engineering,Binzhou University,256600）

This research is based on ZigBee and infrared remote control technology,a new control system for the new home appliance equipment.Through the ZigBee technology a powerful network function without, can realize a controller as the ZigBee network of such a coordinator node and control equipment to achieve complete network in the network of the terminal nodes.In this paper,further to explore the realm of the characteristics of ZigBee technology and some applications,introduces the ZigBee device of some type,and analyze the structure of the network,and makes a deep research on each layer of the ZigBee protocol.In the end of the research,the design of the hardware system is the control system.

infrared remote control;ZigBee;control system

課題項(xiàng)目：國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目 基于ZigBee技術(shù)的多功能遙控器設(shè)計(jì) 編號(hào)：201310449141

科研基金項(xiàng)目：基于ZigBee技術(shù)的智能家居控制系統(tǒng)研究 編號(hào)：BZXYG1310