基于ZigBee的智能无线温控系统关键技术研究

发布时间：2017-11-03 10:33

  本文关键词：基于ZigBee的智能无线温控系统关键技术研究

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【摘要】：本文是基于无线通信技术的飞速发展和人们对智能家居的日益需求而提出的研究课题,从无线传输技术ZigBee的特点出发,提出了基于ZigBee技术的智能无线温控系统。本文所研究的智能无线温控系统可以作为智能家居系统的一部分,从远端服务器访问、硬件实现和软件设计等各个方面系统性地介绍了整个系统的设计方案,旨在为智能家居行业提供设计方案和解决技术难题。本文将ZigBee技术与温度控制相关技术有机地结合起来,在介绍了ZigBee技术的拓扑结构、通信方式和温控技术的发展现状以及存在的问题的基础上,引出了ZigBee技术在智能无线温控系统研究中的可行性和必要性。本文主要从硬件和软件两个方面来研究ZigBee技术,硬件方面主要是研究基于ZigBee协议的LW115X嵌入式无线通信模块;软件方面主要是研究ZigBee的协议栈。在本文中主要研究的是赫力讯科技公司自主开发的ZigBee协议栈,该ZigBee协议栈采用了Ad hoc自愈网的方式,支持Mash网络和标准的Ad hoc On-Demand Vector(AODV)距离矢量路由算法。本文还主要研究了在智能无线温控系统的设计中所采用的数据包分析技术、单片机技术和温度控制技术等关键技术。论文中设计的智能无线温控系统采用面向对象的设计思想和分布式系统架构,从功能上可以分为硬件和软件两大部分。在硬件实现方面,主要设计了控制主机、温湿度采集模块和温度控制模块;在软件设计上,主要设计了温湿度采集程序、温度控制程序和手机客户端App。在系统设计过程中,引入了MODBUS编程运行模式,可以随时对多种设备进行参数的配置或修改,实现对系统的灵活控制。本文还简要介绍了底层开发环境软件IAR Embedded Workbench和参数配置软件MacTools。考虑到温度控制的精确性以及用户体验的良好性,在对系统的功能测试验证方面,论文最后设计了模拟温控系统,用于对系统的精度进行验证,并实地对收发数据的完整性进行了测试验证,来确保系统的稳定性和可靠性。
【关键词】：ZigBee技术 温控系统 数据包分析
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-13
• 1.1 课题研究的背景及意义9-10
• 1.2 温控系统发展现状10-11
• 1.3 论文主要研究内容11
• 1.4 论文组织结构安排11-13
• 2 系统背景知识介绍13-20
• 2.1 ZigBee网络拓扑结构和通信方式13-15
• 2.1.1 ZigBee网络拓扑结构13-14
• 2.1.2 ZigBee通信方式14-15
• 2.2 无线温控系统原理15-16
• 2.3 无线温控系统运行模式16-19
• 2.3.1 MODBUS寄存器地址(温度控制模块)17-18
• 2.3.2 MODBUS寄存器地址(温湿度采集模块)18
• 2.3.3 MODBUS功能码（控制主机）18-19
• 2.4 小结19-20
• 3 系统关键技术研究20-36
• 3.1 ZigBee技术及ZigBee协议栈20-24
• 3.1.1 LW115X嵌入式模块研究20-21
• 3.1.2 ZigBee协议栈研究21-24
• 3.2 数据包分析技术研究24-31
• 3.2.1 Packet Sniffer数据包分析软件25-27
• 3.2.2 数据包分析方法27-31
• 3.3 系统其他关键技术研究31-35
• 3.3.1 单片机技术31
• 3.3.2 温度控制技术31-32
• 3.3.3 路由网关技术32-35
• 3.3.4 服务器技术35
• 3.4 小结35-36
• 4 智能无线温控系统设计与验证36-50
• 4.1 系统功能需求、框架结构和工作原理36-37
• 4.1.1 系统功能需求36
• 4.1.2 系统框架结构36
• 4.1.3 系统工作原理36-37
• 4.2 系统硬件设计37-41
• 4.2.1 控制主机设计38
• 4.2.2 温度控制模块设计38-40
• 4.2.3 温湿度采集模块设计40-41
• 4.3 系统软件设计41-46
• 4.3.1 系统服务软件41
• 4.3.2 温湿度采集程序和数据解析41-43
• 4.3.3 温度控制原理和单片机红外转发程序43-45
• 4.3.4 客户端App软件设计45-46
• 4.4 系统底层开发环境和参数配置46-47
• 4.4.1 系统底层软件开发环境46
• 4.4.2 参数配置软件46-47
• 4.5 系统精度控制模拟验证47-49
• 4.5.1 系统主要参数测试47-48
• 4.5.2 模拟温控系统48-49
• 4.6 小结49-50
• 结论50-51
• 致谢51-52
• 参考文献52-54
• 攻读学位期间的研究成果54

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本文编号：1135836