基于Zigbee技术的智能家居中电器控制的研究

发布时间：2017-08-01 06:15

  本文关键词：基于Zigbee技术的智能家居中电器控制的研究

  更多相关文章： 智能家居 Zigbee技术 嵌入式系统 智能控制

【摘要】：随着无线传感网络技术、网络通信技术的发展,智能家居的概念被越来越多的人所理解和接受。然而,传统的智能家居只能实现开关量控制且扩展性不好、成本高,因此越来越满足不了人们对于智能生活的追求。本文采用基于Zigbee技术与ARM技术的智能家居控制系统,引入无线传感网络,在降低了智能家居成本的同时也使布线更加灵活,具有更好的扩展性和灵活性。首先,本文研究了智能家居国内外的发展状况,分析了智能家居中所用到的关键技术——无线传感网络技术和嵌入式技术。通过对Zigbee技术、蓝牙技术、UWB、Wi-Fi、红外几种常用无线通信技术的比较,得出基于Zigbee技术的智能家居系统在功耗、成本、网络容量等方面具有较大优势。因此,本文选用Zigbee技术作为智能家居中的无线通信技术。其次,完成了控制系统硬件平台的搭建。系统选用广州友善之臂(FriendlyARM)公司的tiny4412开发主板为主控平台,选用TI公司的CC2530芯片为系统的无线通信芯片,完成了控制系统网关和节点的无线通信模块的研制。对现有WSN中天线进行研究,研制了以便在智能家居中终端节点上安装的IFA天线和鞭状天线。再次,进行了控制系统软件环境的搭建与开发。课题中嵌入式网关选用Android系统作为操作系统,采用虚拟IP的方法完成Zigbee协议与Internet协议的转换,采用Labview和Android Studio完成了PC机运用程序与智能移动终端的APP开发。通过对无线通信协议的研究,提出在LEACH协议簇头节点选取阶段加入节点的位置信息与节点的当前剩余能量信息、在簇头最终选定阶段引入模拟退火算法,实验结果表明优化后的协议在网络寿命和数据传输效率上都有了很大的提高。最后,文中对最后的实验结果进行了分析总结。结果表明:基于Zigbee技术的智能家居电器控制系统的方案是可行的,具有功耗低、扩展性好、成本低廉的特点,具有较强的实用价值和运用前景。
【关键词】：智能家居 Zigbee技术 嵌入式系统 智能控制
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92;TU855;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 课题的背景及意义9-10
• 1.2 课题国内外研究现状10-14
• 1.2.1 课题国内研究现状11-12
• 1.2.2 课题国外研究现状12-14
• 1.3 本文的研究内容及结构安排14-15
• 1.3.1 本文的研究内容14-15
• 1.3.2 论文的结构安排15
• 1.4 本章小结15-17
• 2 关键技术研究17-27
• 2.1 WSN分析17-22
• 2.1.1 WSN的特点17-18
• 2.1.2 WSN路由协议分析18-22
• 2.2 Zigbee技术分析22-24
• 2.2.1 Zigbee技术的起源和发展22
• 2.2.2 Zigbee技术的特点22-23
• 2.2.3 Zigbee协议框架23-24
• 2.3 嵌入式系统分析24-26
• 2.3.1 嵌入式系统的特点24
• 2.3.2 嵌入式系统的组成部分24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 控制系统结构及硬件平台的搭建27-39
• 3.1 系统整体概述27-28
• 3.2 系统任务分析28
• 3.3 系统整体设计方案28-29
• 3.4 系统硬件环境的研制29-37
• 3.4.1 网关平台的搭建29-32
• 3.4.2 Zigbee节点电路的研制32-37
• 3.5 本章小结37-39
• 4 控制系统软件环境的搭建与开发39-57
• 4.1 嵌入式系统的移植39-41
• 4.2 路由协议的改进41-45
• 4.2.1 改变簇头产生方式41
• 4.2.2 改变协议的具体实现41-44
• 4.2.3 仿真试验场景与参数设定44
• 4.2.4 仿真试验结果与分析44-45
• 4.3 Zigbee与Internet协议转换软件的设计45-47
• 4.4 Zigbee节点软件设计47-54
• 4.4.1 ZigBee2007协议栈结构和原理47-49
• 4.4.2 ZigBee无线子网的组网实现49-54
• 4.5 PC与移动终端软件开发54-55
• 4.5.1 PC端软件开发54-55
• 4.5.2 移动终端软件开发55
• 4.6 本章小结55-57
• 5 系统测试与分析57-61
• 5.1 系统整体测试57-60
• 5.1.1 节点传感器工作检测58-59
• 5.1.2 系统丢包率测试59-60
• 5.2 测试结果分析60
• 5.3 本章小结60-61
• 6 总结与展望61-63
• 6.1 全文总结61
• 6.2 展望61-63
• 致谢63-65
• 参考文献65-69
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果69

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 廖壮嘉;智能家居的黄金时代[J];智能建筑与城市信息;2004年02期

2 廖壮嘉;20岁 智能家居的青春年华[J];智能建筑与城市信息;2004年03期

3 ;比尔·盖茨的智能家居[J];中华建设;2005年05期

4 陈鹏;;智能家居的系统分类和设计[J];仪器仪表标准化与计量;2006年02期

5 王伟光;;走近国外智能化家居[J];数字社区&智能家居;2007年02期

6 张鼎盛;;享受生活 享受智能家居[J];建材与装修情报;2007年05期

7 张鼎盛;;享受生活 享受智能家居[J];建材与装修情报;2007年07期

8 李磊;林晓杰;;智能家居的标准与协议[J];数字社区&智能家居;2008年01期

9 ;专注、专业、专心——打造智能家居行业第一媒体[J];数字社区&智能家居;2008年01期

10 戚振兴;;浅议我国智能家居发展[J];广西轻工业;2009年10期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 吴效明;赵锦萌;吴剑波;;智能家居的医疗监测技术研究[A];中国生物医学工程学会成立30周年纪念大会暨2010中国生物医学工程学会学术大会壁报展示论文[C];2010年

2 荣蓉;吴文p，

本文编号：602851