基于无线通讯技术的智能家居设计及实现
发布时间：2020-12-14 07:30
随着我国生产力水平的急速提高,人民的物质和精神生活水平也日益丰富。近几年来,科技发展带来的生活便捷尤为突出,其中的智能家居产品由于贴近生活,饱受群众的喜爱。但是,目前的智能家居市场对相关产品的定位往往较为高端,用户体验门槛居高不下。为了改善这种情况,提高智能家居产品在中国家庭的普及率,设计一款价格低廉,易于施工、维护的智能家居系统。本智能家居系统的通讯核心技术为多种无线传输方式并用,主要涉及ZigBee通信,Wi-Fi通信,网络通信技术等。整体系统分为三个部分,第一个部分以STM32单片机为核心,依次开发单片机外围电路,ZigBee协调、ZigBee终端电路,PT100温度传感器,42式步进电机终端电路,在短距离内实现各个设备与网关之间的信号通讯。同时,在ZigBee通讯中引入路由优化算法,提高通讯距离的同时协调系统功耗。第二个部分使用第三方云服务器,应用Web开发和数据库开发技术,配合相关网络通讯技术,提供了基于浏览器载体的终端控制平台,从而实现远程家居控制和环境信息采集。第三个部分用于连接前两个部分,将云端服务信息与安置于家庭中的具体设备进行通讯,主要由ESP8266通讯电路,网络...
【文章来源】： 凌鹏鹏 安徽大学
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国智能家居市场规模趋势图
安徽大学硕士学位论文5第二章智能家居总体设计2.1系统功能需求分析目前，由于国内的智能家居产品的实现方式没有完全统一，各种智能体现标准并不明确，为了尽量的降低成本，设计需要忽略目前一些软件开发成本比较高的算法应用，如高精准度的语音应用，手势捕捉应用等。但是，无论采用哪些技术实现方式，采用怎样的智能化标准，都需要满足用户的最基本的使用需求。近五年来，对比国内各个级别企业的产品，这些功能已经在智能家居系统中不可缺少，分别是：（1）联网功能：人机交互操作是智能性的基本保障，因此，联网是智能家居系统最基本的功能，是实现云管理、更新操作的必备条件[11]。（2）组网功能：组网功能的目的在于将智能设备信息通过同一网络途径进行合理的资源分配。能够方便各个终端的管理和运行，是智能家居系统中不可或缺的一项功能。（3）智能电器设备控制功能：通过预先设定的逻辑对各个终端设备进行运行，管控。在通讯上进行信息归纳，协助处理，能够大幅度减少通讯的复杂性的同时提高用户体验。（4）远程管理功能：智能家居控制器通过路由设备或者直接植入物联卡的方式连接云端网络，用户在通信服务覆盖领域内可以通过网页或APP对家居设备进行控制。图2-1系统功能结构图所有功能需求的结构如上图2-1所示。总结技术需求后，设计的智能家居系统开发目标为：提供普通家居电器控制，室内照明控制，室内和室外远程控制，传统手动家具控制，基于设定的自动控制，和可编程定时控制等功能。该设计的核心处理器以STM32单片机为平台，完成各个温度传感器，光敏传感器，两线四相步进电机模块的软硬件模块设计，实现对家居环境的全方面实时监测控制。以移动网络、Wi-Fi技术、ZigBee通
第三章硬件分析及设计14复为口上拉限流电阻接3.3v电源，串联滤波电容接地，同时并联复位按钮，用户和开发者可以通过按钮事件执行重新运行程序。图3-4复位电路原理图3.2电源设计智能家居系统实现至少需要3块PCB电路板，分别是协调端电路，终端电路，电机电路，因此，需要配备至少3个电源对系统进行供电。在系统功能的丰富工程中，需要有更多的终端模块、电机模块以及路由模块，也就需要更多的电源模块。但是，由于传感器和执行机构的类似，这些电源模块总体还是可以分为3类，分别是12V电源，12V转3.3V电源，5V转3.3V电源。STM32中控模块电源模块由型号为MP2359的电源芯片即外围电路构成。如下图3-5所示，电源芯片MP2359初始输入电压为12v，电源芯片MP2359的6引脚连接电感后，再连接相互并联的电容后接地，电源芯片MP2359的引脚5连接相互并联的电容后接地，引脚4连接电阻后再通过相互并联的电容后接地，引脚3串联电阻后输出+3.3v电压。电源输入端的12V来自于锂电池供电，也可以作为独立的电源为电机电路供电，输出端的3.3V电源服务于STM32单片机及、指示电路、复位电路、下载电路等。
本文编号：2916069
【文章来源】： 凌鹏鹏 安徽大学
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
中国智能家居市场规模趋势图
安徽大学硕士学位论文5第二章智能家居总体设计2.1系统功能需求分析目前，由于国内的智能家居产品的实现方式没有完全统一，各种智能体现标准并不明确，为了尽量的降低成本，设计需要忽略目前一些软件开发成本比较高的算法应用，如高精准度的语音应用，手势捕捉应用等。但是，无论采用哪些技术实现方式，采用怎样的智能化标准，都需要满足用户的最基本的使用需求。近五年来，对比国内各个级别企业的产品，这些功能已经在智能家居系统中不可缺少，分别是：（1）联网功能：人机交互操作是智能性的基本保障，因此，联网是智能家居系统最基本的功能，是实现云管理、更新操作的必备条件[11]。（2）组网功能：组网功能的目的在于将智能设备信息通过同一网络途径进行合理的资源分配。能够方便各个终端的管理和运行，是智能家居系统中不可或缺的一项功能。（3）智能电器设备控制功能：通过预先设定的逻辑对各个终端设备进行运行，管控。在通讯上进行信息归纳，协助处理，能够大幅度减少通讯的复杂性的同时提高用户体验。（4）远程管理功能：智能家居控制器通过路由设备或者直接植入物联卡的方式连接云端网络，用户在通信服务覆盖领域内可以通过网页或APP对家居设备进行控制。图2-1系统功能结构图所有功能需求的结构如上图2-1所示。总结技术需求后，设计的智能家居系统开发目标为：提供普通家居电器控制，室内照明控制，室内和室外远程控制，传统手动家具控制，基于设定的自动控制，和可编程定时控制等功能。该设计的核心处理器以STM32单片机为平台，完成各个温度传感器，光敏传感器，两线四相步进电机模块的软硬件模块设计，实现对家居环境的全方面实时监测控制。以移动网络、Wi-Fi技术、ZigBee通
第三章硬件分析及设计14复为口上拉限流电阻接3.3v电源，串联滤波电容接地，同时并联复位按钮，用户和开发者可以通过按钮事件执行重新运行程序。图3-4复位电路原理图3.2电源设计智能家居系统实现至少需要3块PCB电路板，分别是协调端电路，终端电路，电机电路，因此，需要配备至少3个电源对系统进行供电。在系统功能的丰富工程中，需要有更多的终端模块、电机模块以及路由模块，也就需要更多的电源模块。但是，由于传感器和执行机构的类似，这些电源模块总体还是可以分为3类，分别是12V电源，12V转3.3V电源，5V转3.3V电源。STM32中控模块电源模块由型号为MP2359的电源芯片即外围电路构成。如下图3-5所示，电源芯片MP2359初始输入电压为12v，电源芯片MP2359的6引脚连接电感后，再连接相互并联的电容后接地，电源芯片MP2359的引脚5连接相互并联的电容后接地，引脚4连接电阻后再通过相互并联的电容后接地，引脚3串联电阻后输出+3.3v电压。电源输入端的12V来自于锂电池供电，也可以作为独立的电源为电机电路供电，输出端的3.3V电源服务于STM32单片机及、指示电路、复位电路、下载电路等。
本文编号：2916069
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