基于ARM和ZigBee智能家居远程控制系统外文翻译资料

A Smart Home Remote Control System Based on ARM and ZigBee

Yepeng Ni, Qianjun Shuai Computer and Network Center Communication University of China Beijing, 100024, China e-mail:nyp_2010@cuc.edu.cn

Jianping Chai, Jianbo Liu Information Engineering School Communication University of China Beijing, 100024, China e-mail: ljb@cuc.edu.cn

Abstract—for making life more comfortable, safer and more intelligent, a system for remote monitoring of smart home is proposed based on ARM and ZigBee. This system not only can centralize and monitor family affairs by gathering computer technology, embedded technology, sensor technology, and network communication technology, but also can meet the pursuit of high quality life in the information age by collecting the security control, lighting control, multi-media entertainment, network connection and other functions. In this paper, we complete visualized operations using S3C2440 as the core control host computer. Internal network of smart home is constructed based on ZigBee technology. TCP/IP and GSM are adopted to be the external network of smart home finally. The experimental results show that this system is reliable and good mobility, can realize local and remote monitoring of smart home．

Keywords-smart home; ZigBee; s3c2440; remote control.

I. INTRODUCTION

With the rapid development of economy and technology, people put forward higher requirements for their own life: high-tech, intelligent, human nature, etc. Smart home just meet the needs of peoples life, it can improve the quality of peoples life and change peoples habits and customs gradually, bring new experience and feeling to the peoplersquo;s life at the same time which will become a trend in home life and the development direction of the future. But there are also some defects in the current smart home [1], the most important problem is the system of smart home is too complicated to operate and the capex is too high. In order to realize the monitoring and control for the household equipment conveniently, we proposed a remote control system based on ARM and ZigBee. The system has the characteristics of high efficiency economy, easy operation and low power consumption. The ZigBee technology follow IEEE802, 15.4 specifications, which is suitable for the occasion at close range and low speed requirements, so it is very suitable for transmission control information between household equipment [2].

In section two, the paper will introduce the overall design of system. In section three, the paper will discuss the system hardware design. In section four, the paper will discuss the system software design. The conclusion is in the last section.

II. THE OVERALL DESIGN OF SYSTEM

The system overall block diagram is shown in Fig. 1.

Figure 1. System overall block diagram

As Fig. 1 shown, the system consists of four modules.

1) Data acquisition and control module

This module mainly includes: the lighting control, home appliances control (television, air conditioners, refrigerators, washing machines, etc.), security alarm monitoring [3] (human body infrared monitoring, door magnetic detection, etc.), temperature and humidity detection, image monitoring, gas and smoke monitoring.

2) The data transmission module

Data transmission is mainly through three ways: ZigBee protocol, TCP/IP protocol and 3G protocol. The ZigBee protocol is used to set up the smart home internal network, all the home applications and monitoring node can connect with this ZigBee network. The latter two protocols is used to connect to the Internet, so the smart home can be watched by ownerrsquo;s smart phone through Internet in anytime and anywhere.

3) The data and image processing module

For image quality is not very high, and power consumption requirements for sensor must be very low, we choose the USB camera [4] for video surveillance. ARM processor need to process the received data and image, and also store some important data, so that the touch screen can display.

4) The data display module

LCD touch screen display the data that ARM has processed, and ZigBee terminal node can be controlled by touch screen, so touch screens are both output and input module.

The lighting control node need relay and ZigBee to connect from nodes (terminal nodes), and this node is in the accepted state, accepting instructions from higher level to control the light. Security alarm node detects combustible gas leaks and thieves invasion, it consists of the combustible gas detection module and pyroelectric infrared sensor. When thieves invade or combustible gas exceeds the set threshold, the security alarm module immediately transmit the information to the data processing module, then the system will inform the user through the WeChat or text message, and trigger the buzzer and camera , to record the scene when thieves invade. Itrsquo;s convenient to view later. Temperature and humidity nodes transfer data that has monitored to the master node continually; it will turn on the air conditioning when the temperature and humidity is more than the set point. We can adjust indoor light intensity through the touch screen to build a recreational atmosphere when we are watching TV. We can also set the work time of the kitchen appliances through LCD touch screen and see their work state, that it can get meals when we are not in the kitchen.

III. THE SYSTEM HARDWARE DESIGN

A. ZigBee node hardware design

ZigBee terminal nodes are the most basic link in the whole system, including the function of data acquisition and control the household devices. Because this system is the only information acquisition and control of short distance and all terminal nodes do only need to communicate with the coordinator node,

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

---

基于ARM和ZigBee智能家居远程控制系统

Yepeng Ni, Qianjun Shuai Computer and Network Center Communication University of China Beijing, 100024, China e-mail:nyp_2010@cuc.edu.cn

Jianping Chai, Jianbo Liu Information Engineering School Communication University of China Beijing, 100024, China e-mail: ljb@cuc.edu.cn

摘要：制作生活更舒适，更安全，更智能，智能家居的远程监控系统是基于ARM和ZigBee建议。该系统不仅可以集中并通过收集计算机技术，嵌入式技术，传感器技术和网络通讯技术监控家庭事务，而且还可以通过收集的安全控制，灯光控制，多满足信息时代追求高品质生活-media娱乐，网络连接等功能。在本文中，我们采用S3C2440作为核心控制主机完成可视化操作。智能家居的内部网络是基于ZigBee技术构建的。 TCP / IP和GSM都采用了以智能家居的外部网络最后。实验结果表明，该系统是可靠的，流动性好，可实现智能家居的本地和远程监控。

关键词：智能家居; ZigBee; S3C2440; 遥控

I. 引言

随着经济和科技的飞速发展，人们提出了自己的人生更高的要求：高科技，智能化，人性化等智能家居只是满足人们的生活需求，它可以提高人们的生活和变化的质量人们的生活习惯渐渐地，在同一时间，这将成为家庭生活的趋势与未来的发展方向带来全新的体验和感受给人们的生活。但也有在目前的智能家居[1]一些缺陷，最重要的问题是智能家居的系统过于复杂的操作和资本开支过高。为了便于实现对家庭设备的监视和控制，我们提出了基于ARM和ZigBee远程控制系统。该系统具有高效率的经济性，操作方便和低功耗的特性。在ZigBee技术的后续IEEE802，15.4的规范，这是适合于在近距离和低速的要求的场合，因此它非常适用于家用设备之间传输控制信息[2]。

在第二节中，本文将介绍系统的整体设计。在第三部分，本文将讨论系统的硬件设计。在第四部分，本文将讨论系统的软件设计。结论是在最后一节。

II 系统的整体设计

系统整体框图如图1。

图1 系统总体框图

如图1所示，该系统由四个模块组成。

1）数据采集和控制模块

该模块主要包括：照明控制，家电控制（电视，空调，冰箱，洗衣机等），安防监控报警[3]（人体红外监测，门磁检测等），温度和湿度检测，图像监控，气体和烟雾监测。

2）数据传输模块

数据传输主要是通过三种方式：ZigBee协议，TCP / IP协议和3G协议。 ZigBee协议被用来建立智能家庭内部网络中，所有的家庭应用和监测节点可以与此ZigBee网络连接。后两个协议是用来连接到互联网，所以智能家居可以通过主人的智能手机通过互联网随时随地观看。

3）数据和图像处理模块

对于图像质量不是很高，而对于传感器的功耗要求，必须是非常低的，我们选择的USB摄像头[4]视频监控。 ARM处理器需要处理接收到的数据和图像，并且还存储了一些重要的数据，以使触摸屏可显示量。

4）数据显示模块

LCD触摸屏显示的ARM已处理的数据，和ZigBee终端节点都可以通过触摸屏来控制，所以触摸屏是既输出和输入模块。

照明控制节点不需要中继和ZigBee从节点（终端节点）连接，并且该节点是在接受状态，接受来自更高级别来控制光的指令。安防报警节点检测到可燃气体泄漏和盗贼的入侵，它由可燃气体检测模块和热释电红外传感器。当窃贼侵入或可燃气体超过设定阈值时，安全报警模块立即将信息传送到数据处理模块，则系统将通过微信或文本消息通知用户，并触发蜂鸣器和照相机，以记录场景当盗贼入侵。它的方便以后查看。温度和湿度的节点已监测到持续主节点的数据传输;它将开启空调时的温度和湿度高于设定点以上。我们可以通过触摸屏调节室内光线强度来构建，当我们在看电视的休闲氛围。我们还可以通过液晶触摸屏设置厨房电器的工作时间，看看他们的工作状态，它可以得到的饭菜时，我们是不是在厨房里。

III 系统硬件设计

1. ZigBee节点的硬件设计

ZigBee的终端节点是在整个系统中最基本的链路，包括数据采集的功能和控制家用设备。由于该系统是唯一的信息获取和短距离的控制和所有终端节点都仅需要与协调器节点进行通信，我们选择了星型拓扑部署ZigBee网络。系统终端节点选择半官能设备（RFD），协调器选择全功能设备（FFD）[5]。为了降低成本，我们选择CC2530来实现ZigBee节点，包括RF收发器，增强型8051单片机，可编程闪存，8KB RAM。 CC2530具有不同的操作模式，使其适应低功率要求的系统更是如此。

ZigBee的主从节点设计大致相同，主节点与ARM处理器交互，从节点不仅与主节点进行交互，但也负责数据采集和设备的控制。 ZigBee节点基本硬件框图示于图2。

图2. ZigBee节点框图

B.在ARM控制器硬件设计

ARM控制器是该系统的核心，它需要处理来自ZigBee协调器，USB摄像头和触摸屏的数据，并添加一些数据存储。考虑到对处理能力的需求，我们选择S3C2440实现控制器。这款处理器采用ARM920T内核，它的最大工作频率为400 MHz，这支持Linux，WinCE操作系统，外部存储控制器，三个UART，摄像头接口，触摸屏界面。硬件结构示于图0.3。

LCD屏幕选用3.5英寸的电阻式触摸屏。

触摸屏不仅显示室内温度和湿度，光开关，安全警报，摄像头以及所有家电产品，而且还可以控制自己的工作状态。为了远程控制智能家居，系统需要访问互联网。我们采用DM9000来实现以太网接口，SIM5320实现3G模块。当TCP/ IP网络为关闭，则系统将自动切换到3G网络。

图3. ARM处理器框图

IV 系统软件设计

该系统的软件设计主要包括两部分：ZigBee节点的软件设计和S3C2440软件设计，软件ZigBee的设计采用的Z-Stack软件架构，它基于轮询系统。在S3C2440嵌入式软件是一个基于Linux操作系统和Qt人机交互界面的应用程序。A. ZigBee节点的软件设计ZigBee的主节点负责建立网络，并接受来自子节点的数据，并将数据发送给ARM。 ZigBee的子节点负责数据在时间上的收集和所有室内设备的控制。 ZigBee协议架构是物理层（PHL），从底部的媒体存取控制（MAC），网络层和应用层分别顶部。 Z-Stack协议栈[6]定义了如何工作，并具不同的层，ZigBee的软件流程图如图4所示的坐标。

图4. ZigBee的软件流程图

B. S3C2440软件设计

嵌入式系统选择Linux内核[7]的2.6.36版，它是在S3C2440平台使用的标准Linux操作系统已经根据相应的需求，其可为应用软件提供操作系统服务下嵌入切割和配置之后。该应用程序会检查网络时，Linux操作系统的启动。如果以太网是在线的，则应用程序将移动到下一个步骤，否则该应用程序将激活3G模块来发送智能家居信息。液晶触摸屏，需要人机界面是由Qt的编译，Qt是基于C 的跨平台GUI系统，可实现用户界面设计的强大功能[8]。使用Qt界面中显示可控制灯开关，家用电器，安全报警器，温度和湿度，相机和厨房用具，以及它们的工作状态的状态，因此，它不仅方便控制，而且还可以降低功率消费和节约能源。

ARM软件过程示于图5。

图5. S3C2440软件流程图

综合实验和调试对系统硬件和软件设计实验室条件下完成之后进行。该系统包括一个控制器，一个USB照相机，一个ZigBee主节点和三个ZigBee的从属节点的模块，其由星型网络的，开放光被第一从节点控制时，第二从属节点控制温度和湿度的室内，第三个从节点是人体红外报警器的报警。首先，主节点设置网络，其次，从节点加入到网络中，然后进行测试。第一节点快速打开车灯，选择综合精度第二节点的温度和湿度的传感器，用于0.3℃，可满足要求。 3米内的第三个红外线报警器节点响应，并在20分钟内的中间从节点的测试稳定性。 USB摄像头为300000像素，拍照时它要求光，但你可以看到人脸的照片，这符合要求。尽管该系统整体调试达到预期的效果，仍有空间进行优化。 QT的界面示于图6和系统画面在图7所示：

图6. QT界面图

图7.实际的系统画面

VI. 结论

远程智能家居控制系统的设计，主要是利用了ARM和ZigBee技术实现了智能家居，安全，便携的目的，而这个系统对智能家居的普及后，它被认为是提供了借鉴，大多数家庭的将在不久的将来使用这种方便的系统，并且该系统将根据智能家居前景广阔发挥作用。

致谢

这项工作是由国家广播电影电视（No.2012-27），总局的研究项目由传媒大学支持项目国家科技支撑计划（编号2012BAH02B03）以及由自然科学基金中国的（第31322014XNG1364）。

引用

[1] LIU Lian, ZHANG Guangmin. 'Design of Intelligent Home Fumishing the Management System of Wireless Technology'. Computer TechnoIogy and Development, 2l,250—253, 2011.

[2] Yiming, Zhou, et al. 'A design of greenhouse monitoring amp; control system based on ZigBee wireless sensor network.' Wireless Communications, Networking and Mobile Computing, 2007. WiCom 2007. International Conference on. IEEE, 2007.

[3] Hao, Yang, and Robert Foster. 'Wireless body sensor networks for health-monitoring applications.' Physiological measurement 29.11 (2008): R27.

[4] Feng, Wu-chi, et al. 'Panoptes: scalable low-power video sensor networking technologies.' ACM Transactions on Multimedia Computing, Communications, and Applications (TOMCCAP) 1.2 (2005): 151-167. [5] Safaric, Stanislav, and Kresimir Malaric. 'ZigBee wireless standard.'Multimedia Signal Processing and Communications, 48th International Symposium ELMAR-2006, Zadar, Croatia. 2006.

[6] Instrument, Texas. 'Z-Stack-ZigBee protocol stack.' Website: http://www. ti. com/tool/z-stack (2009). [7] M. Young, The Technical Writerrsquo;s Handbook. Mill Valley, CA: University Science, 1989.

[8] Dalheimer, Matthias. Programming with QT: Writing portable GUI applications on Unix and Win32. ' OReilly Media, Inc.', 2002.

ZigBee在无线网络监测和控制温室气候控制上的应用

Ibrahim Al-Adwan, Munaf S. N. Al-D

摘要：作物产量和质量的需求不断提高，已显著增加高质量和生产率温室的利用率。现代大棚时下有大的尺寸，他们都配备了先进的监测和控制系统，以保证最高生产率和提供增值的品质。在温室尺寸的增加的需求加大了，以提供的一些重要参数的实时精确测量增加监测点，从而避免不必要的暴露在不健康的环境条件的需求。监测点的增加是当然导致增加的管理并有效地维持它们的复杂性。

本文的目的是介绍一种新型的无线传感器网络基于ZigBee技术的监测和控制温室气候。该系统由多家地方电台和中央车站。本地站被用于测量环境参数，并控制的受控致动器的操作，以保持在预定的设定点的气候参数。对于每一个本地站PIC微控制器是用来存储环境参数的即时值，并将它们发送到中心站和接收所需要的执行器的操作的控制信号。地方站和中心站之间的通信是通过ZigBee无线模块来实现的。

关键词：温室监控，无线网络，ZigBee。

I. 引言

对高品质产品的需求，

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

---

资料编号：[150877]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word