基于ARM与ZigBee技术的智能家居系统设计

发布时间：2019-11-07 19:52

【摘要】：从周口店的山顶洞到半坡遗址的茅草屋，从汉唐的未央宫、大明宫到明清故宫，人类追逐更好居住环境的脚步从未停止。二十一世纪以来，现代科学技术的飞速发展使人类由工业化时代迈入信息时代。人们追求更宜居的生活环境和高品质的生活，这种需求催生出了智能家居系统的出现。智能家居系统将各种传感器、电子电气设备通过网络连接起来，组成一个可实现家居环境监测、家居设备自动化以及家居安防等功能的综合管理系统。 目前，基于ARM体系结构的CPU芯片广泛应用在嵌入式系统的应用领域，同时ZigBee技术在无线传感器网络的应用方面独占鳌头，这两种技术在智能家居领域有着举足轻重的作用。本文设计并实现了基于ARM与ZigBee技术的智能家居系统。文章首先介绍了智能家居系统的研究背景及国内外研究现状，随后分别介绍了基于ARM架构的嵌入式技术的优点，以及ZigBee对于Wi-Fi、红外、蓝牙等无线传感器网络技术的技术优势，并依此确定了智能家居系统的总体设计框架。依照此框架，本文重点介绍智能家居系统中嵌入式网关以及无线传感网节点的硬件电路设计、Z-Stack协议栈的移植与开发等工作。 智能家居系统中嵌入式网关的CPU选用基于ARM架构的S3C6410X芯片，操作系统选用开源且移植性强的Linux系统。与传统网关相比，嵌入式网关具有更友好的人机界面以及更低的功耗。为提高嵌入式系统的稳定性，本文在PCB板卡设计过程中，针对特殊的高速信号线进行信号完整性分析。本文以ZigBee节点组建家庭个域网，ZigBee节点选用CC2530芯片作为CPU，并在其外围添加了传感器及检测电路，通过移植开发Z-Stack协议栈实现个域网组网和数据采集等功能。 最后，本文在实验室模拟家居场景，对智能家居系统进行了功能测试。测试结果表明：智能家居系统操作便捷、稳定可靠，符合预期设计目标。本系统具有一定的市场应用前景和实用价值，为新一代智能家居系统的设计与应用提供了技术支持和实际案例。
【图文】：

图 2.1 智能家居系统整体框图接家居内部个域网与外部广域网的桥间双向传递。嵌入式网关的主要功能体集的环境以及安防等信息，并为小区服；其二是向无线个域网转发来自小区服嵌入式网关上运行了一个 Web 服务器服务器，远程终端通过网络访问 Web共享与传递。作为传统网关的替代者，据实际需求进行定制，不仅降低了系统步降低能耗、绿色环保。个由众多具有无线通信功能的节点组：信息采集、设备控制以及安防报警。感器节点收集家居环境信息，实现对家

XXTOJTAG6810579TDOC2 15pFC5 15pF图 3.1 S3C6410X 最小系统电路图元电路设计10X 集成了两个外部存储器扩展接口：XM0 和 XM1，接口，XM1 是随机存储器接口。图 3.2 为嵌入式网关的lash 芯片连接至处理器的 XM0 端口，两片 LPDDR SDR。Flash 存储器用于存储固化程序代码，本文选用 Nan器件存储容量大、读写速度快，广泛应用于嵌入式系统、存储器用于运行操作系统和应用程序，本文选用 LPDD是低电压双倍速率同步动态随机存储器。它可以在一个时沿各进行一次数据传输，而且采用低电压电平标准，，兼顾特点。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP273.5;TN92

【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 黄贻培;陈帅华;周芳;何小霞;;基于WIFI通讯的智能家居系统[J];电子世界;2013年14期

2 袁源;王紫婷;刘洋帆;;基于FPGA和ZigBee技术的智能家居系统[J];信息通信;2011年06期

本文编号：2557440