基于ZigBee技术的智能家居控制系统的研究与实现

发布时间：2017-05-02 23:13

  本文关键词：基于ZigBee技术的智能家居控制系统的研究与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：传统智能家居的市场普及率不高,普遍存在安装复杂、功耗大、用户体验不好等问题。通过分析对比当下主流智能家居技术,本文选择ZigBee无线通信技术应用于智能家居的研究与设计中,克服了有线技术的弊端,并提出一种基于ZigBee技术的轻量智能家居系统设计方案:在家庭内部组建ZigBee无线通信网络,从各ZigBee终端设备(门窗磁终端、水浸终端、温湿度终端、智能插座终端)采集数据,通过消息队列遥测传输(MQTT)技术推送至客户端,使用户实时获取家庭内部各项监测信息,并进行智能控制,为用户提供便捷、高效的智能家居体验。系统主要采用CC2530 ZigBee芯片作为ZigBee无线网络收发模块,对ZigBee系统中的网络组建模块——ZigBee协调器,以及终端模块——门窗磁、温湿度传感器、水浸、智能插座等设备进行硬件设计;软件部分基于Z-stack协议栈对各模块进行应用层开发,包括ZigBee网络组建、ZigBee网络内部通信、ZigBee终端数据采集、ZigBee网络与外部网络通信等,文中将对ZigBee无线网络部分进行详细描述。本系统的创新点是:由于ZigBee终端设备未能成功连接ZigBee无线网络时依然产生能量消耗,给系统带来不必要的能耗,降低了系统性能,本系统改进了ZigBee终端掉网后的持续寻网方式,采用间歇寻网的思想,有效地降低终端断网后寻网的功耗。
【关键词】：物联网 ZigBee 智能家居 CC2530 低功耗
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU855;TN92
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 1 绪论7-17
• 1.1 引言7
• 1.2 国内外物联网发展概述7-8
• 1.2.1 国外物联网发展7
• 1.2.2 国内物联网发展7-8
• 1.3 智能家居概述8-14
• 1.3.1 智能家居定义8
• 1.3.2 智能家居国内外研究现状8-10
• 1.3.3 智能家居相关技术10-14
• 1.4 现实意义与主要研究内容14-16
• 1.4.1 现实意义14-15
• 1.4.2 主要研究内容15-16
• 1.5 主要创新点16
• 1.6 本章小结16-17
• 2 ZigBee及MQTT技术介绍17-34
• 2.1 ZigBee技术17-19
• 2.1.1 ZigBee特点17-18
• 2.1.2 ZigBee与IEEE 802.15.4 的区别联系18-19
• 2.1.3 ZigBee设备19
• 2.2 ZigBee协议栈体系结构19-31
• 2.2.1 物理层协议规范20-24
• 2.2.2 MAC层协议规范24-27
• 2.2.3 网络层协议规范27-30
• 2.2.4 应用层协议规范30-31
• 2.3 MQTT技术31-32
• 2.4 本章小结32-34
• 3 ZigBee智能家居控制系统总体设计34-40
• 3.1 系统设计需求34-35
• 3.2 总体设计方案35-36
• 3.3 网络拓扑选择36-37
• 3.4 系统组成与功能37-39
• 3.4.1 ZigBee无线网络38-39
• 3.4.2 外部通信网络39
• 3.5 本章小结39-40
• 4 ZigBee智能家居控制系统硬件设计与实现40-53
• 4.1 CC2530介绍40-42
• 4.2 ZigBee协调器硬件设计42-45
• 4.3 ZigBee终端硬件设计45-52
• 4.3.1 门窗磁检测模块45-46
• 4.3.2 水浸检测模块46-48
• 4.3.3 温湿度检测模块48-50
• 4.3.4 智能插座模块50-52
• 4.4 本章小结52-53
• 5 ZigBee智能家居控制系统软件设计与实现53-79
• 5.1 IAR开发环境介绍53-54
• 5.2 ZigBee OSAL机制介绍54-56
• 5.3 ZigBee协调器软件设计56-59
• 5.3.1 ZigBee网络组建56-57
• 5.3.2 ZigBee协调器通信57-59
• 5.4 ZigBee终端设备软件设计59-75
• 5.4.1 终端加入ZigBee网络59-60
• 5.4.2 门窗磁模块60-64
• 5.4.3 水浸模块64-67
• 5.4.4 温湿度终端模块67-70
• 5.4.5 智能插座模块70-75
• 5.5 外部通信网络75-77
• 5.6 降低功耗机制77-78
• 5.7 本章小结78-79
• 6 系统测试79-82
• 6.1 系统组网通信测试79
• 6.2 系统性能测试79-82
• 总结与展望82-84
• 参考文献84-87
• 致谢87-88
• 攻读学位期间发表的学术论文目录88-89

【参考文献】

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本文编号：341891