基于ZigBee技术的智能家居网络系统设计与研究

一、ZigBee技术简介

ZigBee是一种新兴的具有短距离、低速率特点的无线网络技术，由ZigBee联盟在IEEE定义的个人无线局域网通信标准IEEE802.15.4的基础上制定而成[1]。它是被广泛的认为是最有可能应用在家庭自动化和工业控制领域的无线通信技术[2]。

二、基于ZigBee智能家居监控网络系统架构

在智能家居监控系统中将家电、设备、传感器组织起来，形成一个协调有序的系统是一项非常重要的工作。结合本系统的功能要求选择了ZigBee无线网络作为系统的组网方式。该系统主要由家庭内部网关和ZigBee网络组成。

三、监控软件设计

监控软件是用户与ZigBee系统中各个节点交互的中间者[3]，将用户的语音、鼠标控制、遥控器控制等控制命令转化为相应的内部命令，将控制命令通过串口传送到协调器节点，接受串口传来的数据，对串口数据进行识别并把相关的数据显示在界面上。监控软件的显示界包括：串口通信模块、语音识别模块、心电采集模块及相关信息显示区域。串口通信模块包括接收模块和发送模块，接收模块实现了串口的配置、串口的打开、串口数据的接收功能，发送模块实现了向串口发送数据的功能。为了实现串口通信功能，系统采用了32位API函数编写串口通信程序。在打开串口之前需要对串口进行相应的配置，如图1所示系统中选择的串口为COM1，波特率率为57600。为了程序可以处理串口数据，在程序设计时添加了两个工作者线程分别实现串口数据接收和发送的功能。

语音识别模块，将用户的语音控制命令识别并转化为机器可以执行的命令，从而控制系统的功能[3]。系统选择微软的语音开发工具包Microsoft Speech SDK作为二次开发的平台，Microsoft Speech SDK提供了关于语音处理的一套应用程序编程接口SAPI（Speech Application Programing Interface），在SAPI中提供了语音识别（Speech Recognition）程序的基本接口函数，在开发过程中通过应用程序编程接口调用SR引擎，实现语音识别功能[2]。再在程序中在添加一些相关的代码即可完成语音识别编程工作。当语音识别程序运行时会通过函数BOOL CSREngine：：Start （ ）启动语音识别引擎，当有语音识别WM_RECOEVENT消息触发语音识别处理函数afx_msg void OnRecoEvent（WPARAM wParam， LPARAM lParam）来进行相应处理，将用户的语音命令转化成内部控制命令，再通过串口发送到ZigBee功能节点，完成相应的功能。

在心电采集模块中，在对话框程序的基础上添加了虚拟示波器类Cscope类，该类是MFC类库中Cstatic类的一个派生类。利用Cscope类动态根据数据的变化来显示波形，在初始化时首先绘制图形背景面板，其后在上面插入位图、设置字体类型，在其内部封装了大量的接口函数和消息响应机制。在Cscope类中绘制图形的过程中采用了内存绘图技术，提高了画面的稳定性和程序的执行效率。

监控软件的主要程序流程图如图2所示。

四、总结

本文利用ZigBee无线网络技术并结合射频芯片及串口通信、语音识别等技术，实现了基于ZigBee技术的智能家居监控系统，具有较好的应用前景。

参 考 文 献

[1] 李文仲，段朝玉. ZigBee无线网络技术与实战[M]. 北京：北京航空航天大学，2007.

[2] 李劲等.基于ZigBee技术的无线数据采集网络[J].测控技术，2007，21（8）：63-65.

[3] IEEE 802.15.4，Zigbee Specification[S].Zigbee Alliance.2004.