智能物联网插座的研究与实现

发布时间：2017-05-04 16:02

  本文关键词：智能物联网插座的研究与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在计算机网络技术和信息技术的研究的基础上,物联网(the Internet of things, IoT)逐渐发展起来,智能家居作为物联网技术的一个重要应用,已成为一个研究热点。从1984年第一座智能建筑出现,至今已有30年的光景,但智能家居并没有获得长足进步,要实现像科幻电影中那样庞大的智能家居系统并普及开来是不现实的。就目前而言,比较现实的做法是挑典型产品先实现智能化,带动普通的产品进化,最后进行系统化的铺设,将每个产品无缝接入进来,最终实现真正的智能家居。针对这种情况,本文展开了对智能物联网插座的研究与设计,提出基于ZigBee无线传感器网络技术与GSM结合的智能插座方案。将每个家电产品的电源接入智能插座,通过对各个产品供电电源的控制,实现对产品的智能化管理与控制,从而实现整体的智能家居。这样不仅解决了各产品的通信之间没有统一标准的接口协议的问题,而且还解决了家庭布线不美观不方便的问题,用户也能随时开关插座,从而达到节能的目的。这样一来,不是智能化产品也可以实现智能化控制。本论文首先介绍智能物联网插座使用的理论基础,并对各种无线网络协议进行了分析：在确定了适合智能物联网插座的无线数据传输协议后,又进一步确定智能物联网插座的整体设计方案,包括主要功能设计、计量芯片选型以及通过几种拓扑结构的性能比较选择适合智能插座的ZigBee组网方式等,决定了智能物联网插座的两层硬件结构：第一层是控制中心,第二层是智能插座终端；之后完成了控制中心与智能插座终端中各模块关键电路芯片的选型以及硬件电路设计,并对Z-Stack协议栈进行移植并添加智能插座系统中各模块的硬件驱动程序,设计了适合智能物联网插座使用的Z-Stack协议栈；最后对智能物联网插座进行硬件与软件调试,并分析调试结果,以及对智能插座进行样机实验,验证本论文设计的智能插座的功能是否实现,并对实验过程中出现的各种问题进行分析,给出了解决问题的方案,最终实现了智能物联网插座。
【关键词】：ZigBee GSM 智能插座
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM503.5;TU855;TN929.5;TP391.44
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1 绪论14-18
• 1.1 课题的研究背景与意义14-16
• 1.2 国内外研究现状16-17
• 1.3 主要研究内容17-18
• 2 智能物联网插座网络理论基础18-26
• 2.1 各种无线网络分析18-19
• 2.2 ZigBee技术介绍19-22
• 2.2.1 ZigBee协议体系结构19-21
• 2.2.2 ZigBee网络设备类型21
• 2.2.3 ZigBee网络拓扑结构21-22
• 2.3 GSM技术22-24
• 2.3.1 GSM短消息服务23
• 2.3.2 SMS编码方式23-24
• 2.3.3 AT指令24
• 2.4 本章小结24-26
• 3 智能插座系统总体设计26-32
• 3.1 系统主要功能设计26-27
• 3.2 计量芯片选择27-28
• 3.3 系统组网策略28-29
• 3.4 系统整体方案29-30
• 3.5 本章小结30-32
• 4 硬件设计32-50
• 4.1 控制中心硬件设计32-38
• 4.1.1 MCU模块32-33
• 4.1.2 ZigBee协调器模块设计33-35
• 4.1.3 GSM模块35-37
• 4.1.4 电源模块硬件设计37-38
• 4.2 插座硬件设计38-49
• 4.2.1 ZigBee终端模块设计39
• 4.2.2 电量检测模块39-42
• 4.2.3 隔离模块42-44
• 4.2.4 继电器模块44-45
• 4.2.5 时钟模块45-46
• 4.2.6 数据存储模块46-47
• 4.2.7 调试下载接口电路47
• 4.2.8 电源模块47-49
• 4.3 本章小结49-50
• 5 软件设计50-68
• 5.1 ZigBee无线网络通信软件设计51-58
• 5.1.1 应用层数据通信协议编写51-53
• 5.1.2 Z_Stack移植53-56
• 5.1.3 协调器程序流程56-57
• 5.1.4 终端程序流程57-58
• 5.2 智能插座软件设计58-62
• 5.2.1 电量检测模块软件设计58-59
• 5.2.2 时钟模块59-61
• 5.2.3 数据存储61-62
• 5.3 控制中心软件设计62-64
• 5.4 工作流程64-66
• 5.5 本章小结66-68
• 6 调试与样机实验68-78
• 6.1 硬件与软件调试68-69
• 6.2 样机实验69-76
• 6.2.1 ZigBee组网实验70-72
• 6.2.2 智能插座功能验证实验72-75
• 6.2.3 实验中遇到的问题75-76
• 6.3 本章小结76-78
• 7 总结与展望78-80
• 7.1 总结78-79
• 7.2 展望79-80
• 参考文献80-82
• 致谢82-84
• 作者简介及读研期间主要科研成果84

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