基于Android与ZigBee的智能窗帘控制系统 |
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| 申请号 | CN201610058792.7 | 申请日 | 2016-01-28 | 公开(公告)号 | CN105721563A | 公开(公告)日 | 2016-06-29 |
| 申请人 | 苏州工业职业技术学院; | 发明人 | 吴琦; 刘训非; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种基于Android与ZigBee的智能窗帘控制系统，采用ZigBee终端 节点 模 块 ，分别安装在各 窗户 上，用于无线网络中 数据采集 工作，并做为控制终端，驱动控制窗户上窗帘的收起或展开的窗帘 电机 ，各ZigBee终端节点模块之间通过蜂窝状网络或树状网络进行ZigBee无线通信，通过外网的手持终端就可以控制窗帘电机，实现窗帘的收起或展开，无线布线，使用方便，便于智能家居的推广，具有良好的应用前景。 | ||||||
| 权利要求 | 1.基于Android与ZigBee的智能窗帘控制系统，其特征在于：包括上位机、嵌入式家庭网关、以太网数据传输模块，Zigbee协调器模块、ZigBee路由器模块和多个ZigBee终端节点模块， |
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| 说明书全文 | 基于Android与ZigBee的智能窗帘控制系统技术领域[0001] 本发明涉及一种基于Android与ZigBee的智能窗帘控制系统，属于智能家居品技术领域。 背景技术[0002] 随着科学技术的快速发展，人们的日常工作、生活中，传统的家庭住宅系统的地位已经越来越不受欢迎，一切都要逐渐开始往信息化的方向发展。目前，人们的工作方式和日常生活习惯因为信息化的实现发生了翻天覆地的变化。因此，对家居的方式提出了更高的要求，要求拥有一个更加安全、更加舒适的、更加便捷化的智能生活环境。传统的家庭住宅中的窗帘控制，一般采用手动控制或者开关自动控制电机两种方式，其中手动控制方式使用不便，安全性不高；开关自动控制电机，需要布线，安装成本较高，不利用智能家居的发展。 发明内容[0003] 本发明目的是为了现有的窗帘控制，采用手动控制方式使用不便，安全性不高；采用开关自动控制电机，需要布线，安装成本较高的问题。本发明的基于Android与ZigBee的智能窗帘控制系统，采用ZigBee终端节点模块，分别安装在各窗户上，用于无线网络中数据采集工作，并做为控制终端，驱动控制窗户上窗帘的收起或展开的窗帘电机，无线布线，使用方便，便于智能家居的推广，具有良好的应用前景。 [0004] 为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是： [0005] 基于Android与ZigBee的智能窗帘控制系统，其特征在于：包括上位机、嵌入式家庭网关、以太网数据传输模块，Zigbee协调器模块、ZigBee路由器模块和多个ZigBee终端节点模块， [0006] 所述ZigBee终端节点模块，分别安装在各窗户上，用于无线网络中数据采集工作，并做为控制终端，驱动控制窗户上窗帘的收起或展开的窗帘电机，各ZigBee终端节点模块之间通过蜂窝状网络或树状网络进行ZigBee无线通信； [0007] 所述Zigbee协调器模块，用于无线网络的建立与维护工作，通过串口与嵌入式家庭网关进行通信，并与各ZigBee终端节点模块进行无线通信，数据信息交换； [0008] 所述ZigBee路由器模块，用于无线网络数据的传输工作，并与以太网数据传输模块建立网络连接； [0009] 所述以太网数据传输模块，通过以太网与上位机进行数据传输； [0010] 所述嵌入式家庭网关，负责家庭内部网络和外部网络的连接和协议转换； [0011] 所述上位机，用于负责发送窗帘控制数据。 [0012] 前述的基于Android与ZigBee的智能窗帘控制系统，其特征在于：所述嵌入式家庭网关为移植在tiny6410开发板上的Boa服务器。 [0015] 前述的基于Android与ZigBee的智能窗帘控制系统，其特征在于：所述Zigbee协调器模块与各ZigBee终端节点模块进行无线通信，数据信息交换，所述数据信息包括数据命令类型、数据命令字、数据命令状态和节点网络地址。 [0016] 前述的基于Android与ZigBee的智能窗帘控制系统，其特征在于：所述数据命令类型固定为WSN，数据命令字分为R和S，所述R为ZigBee协调器通过ZigBee网络从ZigBee终端节点读取数据；S为ZigBee协调器通过ZigBee网络向ZigBee终端节点发送控制命令；所述数据命令状态分为R和E，R为命令数据发送接收成功；E为命令数据发送接收出错，所述节点网络地址为ZigBee网络中提供数据命令的ZigBee终端节点对应的节点网络地址。 [0017] 前述的基于Android与ZigBee的智能窗帘控制系统，其特征在于：所述ZigBee终端节点配置对应的节点网络地址，包括以下步骤， [0018] 步骤(1)，根据公式(1)，计算网络深度为d的路由节点所能分配的地址空间Cskip(d)， [0019] [0020] 其中，Cm为路由节点所能接收的最大子节点数、Rm为子节点中最大的路由节点数、Lm为最大网络深度； [0021] 步骤(2)，根据公式(2)，计算得到分配给第k个子路由器节点的地址Ak，[0022] Ak＝Ap+Cskip(d)×(k-1)+1；1≤k≤Rm (2) [0024] 步骤(3)，根据公式(3)，计算得到分配给第n个ZigBee终端节点的地址An，[0025] An＝Ap+Cskip(d)×Rm+n (3) [0026] 其中，Ap为父节点的网络地址、Cskip(d)表示深度为d的父节点在分配地址时定的偏移量、n表示申请入网的节点是第n个子终端节点。 [0027] 前述的基于Android与ZigBee的智能窗帘控制系统，其特征在于：所述ZigBee终端节点均包括ZigBee模块，所述ZigBee模块内设有CC2530处理芯片。 [0028] 本发明的有益效果是：本发明的基于Android与ZigBee的智能窗帘控制系统，采用ZigBee终端节点模块，分别安装在各窗户上，用于无线网络中数据采集工作，并做为控制终端，驱动控制窗户上窗帘的收起或展开的窗帘电机，各ZigBee终端节点模块之间通过蜂窝状网络或树状网络进行ZigBee无线通信，通过外网的手持终端就可以控制窗帘电机，实现窗帘的收起或展开，无线布线，使用方便，便于智能家居的推广，具有良好的应用前景。附图说明 [0029] 图1是本发明的基于Android与ZigBee的智能窗帘控制系统的系统框图。 [0030] 图2是本发明的CC530处理芯片及其外围的电路图。 具体实施方式[0032] 如图1所示，基于Android与ZigBee的智能窗帘控制系统，包括上位机、嵌入式家庭网关、以太网数据传输模块，Zigbee协调器模块、ZigBee路由器模块和多个ZigBee终端节点模块， [0033] 所述ZigBee终端节点模块，分别安装在各窗户上，用于无线网络中数据采集工作，并做为控制终端，驱动控制窗户上窗帘的收起或展开的窗帘电机，各ZigBee终端节点模块之间通过蜂窝状网络或树状网络进行ZigBee无线通信； [0034] 所述Zigbee协调器模块，用于无线网络的建立与维护工作，通过串口与嵌入式家庭网关进行通信，并与各ZigBee终端节点模块进行无线通信，数据信息交换； [0035] 所述ZigBee路由器模块，用于无线网络数据的传输工作，并与以太网数据传输模块建立网络连接； [0036] 所述以太网数据传输模块，通过以太网与上位机进行数据传输； [0037] 所述嵌入式家庭网关，负责家庭内部网络和外部网络的连接和协议转换； [0038] 所述上位机，用于负责发送窗帘控制数据。 [0039] 所述嵌入式家庭网关为移植在tiny6410开发板上的Boa服务器，Boa服务器是一个单任务的小型HTTP服务器，支持TCP/IP协议且源代码开放、性能优越，特别适合应用在嵌入式系统中，而且，Boa服务器的建立较为简单，主要步骤包括：在tiny6410开发板上对其进行解压然后交叉编译，接着配置服务器，主要是修改boa.conf文件，配置完成后就可以进行移植了，移植成功后安装完毕就可以运行Boa服务器软件了，在构建好的嵌入式平台上运行Boa服务器以及串口读写应用程序，结合静态网页和动态CGI程序可以让命令从网页下达到嵌入式服务器，通过CGI技术可以实现Web服务器和串口读写应用程序的调用，从而达到数据(也就是命令)从网页到服务器再通过串口写入ZigBee家庭内部网络的这样一条正向的流程，当命令发送至ZigBee家庭内部网络后，紧接着读写应用程序读取ZigBee终端节点模块的反馈数据(主要是LED状态以及传感器读数)，读取后存入tiny6410开发板SQlite数据库以供稍后的CGI程序调用并显示在网页上。 [0040] 所述上位机为移动终端，且内部嵌入有Android操作系统，Android操作系统开源免费，方便移植，应用程序开发方便。 [0041] 所述Zigbee协调器模块、ZigBee路由器模块、多个ZigBee终端节点模块上均设置有USB接口，并与外部设备进行通信，从而对其所在的Zigbee协调器模块、ZigBee路由器模块、多个ZigBee终端节点模块进行升级与调试。 [0042] 所述Zigbee协调器模块与各ZigBee终端节点模块进行无线通信，数据信息交换，所述数据信息包括数据命令类型、数据命令字、数据命令状态和节点网络地址。 [0043] 所述数据命令类型固定为WSN，数据命令字分为R和S，所述R为ZigBee协调器通过ZigBee网络从ZigBee终端节点读取数据；S为ZigBee协调器通过ZigBee网络向ZigBee终端节点发送控制命令；所述数据命令状态分为R和E，R为命令数据发送接收成功；E为命令数据发送接收出错，所述节点网络地址为ZigBee网络中提供数据命令的ZigBee终端节点对应的节点网络地址，各ZigBee终端节点配置对应的节点网络地址，包括以下步骤： [0044] 步骤(1)，根据公式(1)，计算网络深度为d的路由节点所能分配的地址空间Cskip(d)， [0045] [0046] 其中，Cm为路由节点所能接收的最大子节点数、Rm为子节点中最大的路由节点数、Lm为最大网络深度； [0047] 步骤(2)，根据公式(2)，计算得到分配给第k个子路由器节点的地址Ak，[0048] Ak＝Ap+Cskip(d)×(k-1)+1；1≤k≤Rm (2) [0049] 其中，Ap为父节点的网络地址、Cskip(d)表示深度为d的父节点在分配地址时确定的偏移量、k表示申请入网的节点是第k个子路由器节点； [0050] 步骤(3)，根据公式(3)，计算得到分配给第n个ZigBee终端节点的地址An，[0051] An＝Ap+Cskip(d)×Rm+n(3) [0052] 其中，Ap为父节点的网络地址、Cskip(d)表示深度为d的父节点在分配地址时定的偏移量、n表示申请入网的节点是第n个子终端节点。 [0053] 前述的基于Android与ZigBee的智能窗帘控制系统，其特征在于：所述ZigBee终端节点均包括ZigBee模块，所述ZigBee模块内设有CC2530处理芯片，CC2530处理芯片是一款短距离、低功耗、低成本的Z‐Accel ZigBee处理芯片，CC530处理芯片可以方便的将ZigBee功能应用到现有电路中，并可以与任何MCU进行灵活协作以加速应用开发，基于CC2530芯片的Zigbee无线通信模块部分电路，如图2所示，引脚AVDD与DVDD为模拟与数字电路连接2.0～3.6V的电压，引脚XOSC_Q1与XOSC_Q2为外接32MHz的专用于2.4GHz射频电路的晶振，其旁路电容为27P，引脚XOSC32K_Q1与XOSC32K_Q2为外接32.768KHz的晶振。 [0054] 综上所述，本发明的基于Android与ZigBee的智能窗帘控制系统，采用ZigBee终端节点模块，分别安装在各窗户上，用于无线网络中数据采集工作，并做为控制终端，驱动控制窗户上窗帘的收起或展开的窗帘电机，各ZigBee终端节点模块之间通过蜂窝状网络或树状网络进行ZigBee无线通信，通过外网的手持终端就可以控制窗帘电机，实现窗帘的收起或展开，无线布线，使用方便，增加了效率也节约了成本，便于智能家居的推广，具有良好的应用前景。 [0055] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。 |
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