跨平台智能家居系统

2019.05 — 2019.11 · 毕业设计

这是个什么项目

学校没硬性要求做毕业设计，但我那时候比赛打得比较多，实训室随便进，就自己立项做了这个智能家居系统。从 5 月干到 11 月，前后半年。

核心思路很简单——用 Zigbee 无线网络把各种传感器和执行器连起来，然后通过上位机统一管理和展示。

硬件架构

网络拓扑

通信协议：Modbus

整条链路统一走 Modbus，支持三种模式：

模式	方向	触发方式
主机轮询	上位机 → 节点	定时或手动查询
主动上报	节点 → 上位机	传感器检测到异常时推送
指令下发	上位机 → 执行节点	用户操作触发

单片机程序

所有节点的固件都是我从零写的。有个遗憾——地址和控制逻辑全是写死的，没做成可配置。一来做可配置化工作量太大，单片机端要加配置解析，前端还要配对应的界面；二来这半年也不是每天都有空——台达杯的比赛跟这个项目时间上冲突，中间还穿插了一些省市级的小比赛，实际能花在项目上的时间远没有表面看起来那么多。光把基础功能跑通就已经焦头烂额了。

另外有个细节——为什么搞了 RS485 集线器这一路？因为实训室的 CC2530 开发板数量有限，不够给每个设备都单独挂一块 Zigbee 节点，所以用集线器走 Modbus 协议来分发控制，把多个执行器挂在同一个 Zigbee 网关板下面。

软件架构

WPF 上位机（C#）

当时受限于技术视野，没想到前后端进程隔离这个概念，所以整个工程是前后端一体的 WPF 应用。WPF 一关，整个系统就停了。

它负责这些事：

• Modbus 协议帧的组装与解析
• 设备在线/离线状态管理，数值缓存
• 数据持久化到本地数据库
• 实时数据曲线图表展示
• 异常阈值判断 + 弹窗报警

Android 客户端（Java）

局域网内的移动端 companion app：

• 实时查看各传感器当前读数
• 接收来自上位机的报警推送消息
• 远程控制各类家电设备（开关、模式切换）
• 查看历史数据和设备信息

App 和 PC 端之间通过 局域网 Socket 通信 同步数据。当时对这块研究得比较多。

技术栈

层级	技术	说明
硬件层	CC2530 Zigbee 开发板	学校提供的现成板子
通信协议	Modbus RTU	统一的数据交换协议
串口通信	RS232 / RS485	物理链路
上位机	C# / WPF	前后端一体，Modbus 解析 + UI + 存储
移动端	Java / Android	局域网 Socket 通信
局域网通信	TCP Socket	App ↔ PC 数据同步

回过头看

这个项目虽然技术上有很多不成熟的地方（前后端没分离、配置写死、WPF 一关全停），但它是我第一次独立完成一个从硬件组网到软件开发的完整系统。Zigbee 组网、Modbus 协议、串口通信、多端联动……这些概念都是在这次实践中真正理解的，不是看书看会的。

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