基于STM32和ZigBee的智能家居下位机系统的研究与设计

发布时间：2017-04-29 19:09

  本文关键词：基于STM32和ZigBee的智能家居下位机系统的研究与设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着当前经济的快速发展和人们生活水平的不断提高,人们对生活质量有了越来越高的要求,在这样的大背景下,智能家居系统应运而生。在过去的十年里,随着物联网的发展,智能家居系统已经有了比较大的发展,但是由于技术和成本的限制,目前为止,智能家居系统还不能广泛的被人们所使用。因此,一种简单便捷,方便实用,经济实惠的智能家居系统成为人们的迫切需要。而随着物联网的飞速发展,设计一套成本相对低廉的智能家居系统成为了可能。为了满足人们对智能家居系统的需要,本文利用物联网技术,设计开发了一套功能实用、成本相对低廉的智能家居下位机系统,只需添加上位机部分,比如PC机的客户端或者移动客户端,即可组成一套完整的智能家居系统,上位机的客户端可以接收数据或者下发指令。由于在这套系统中没有进行上位机的设计,所以在这里使用socket toll工具进行接收数据和下发指令。本文主要从硬件和软件两方面对这套系统进行了研究:(1)硬件电路主要包括网关和ZigBee网络系统。网关电路板选用的主控芯片是STM32系列芯片,通讯模块为SIM900模块,负责通过GPRS向上位机发送数据。ZigBee网络系统包括一个协调器和六个终端节点,协调器通过排针插接在网关电路板上,六个终端节点分别是温湿度采集模块、人体红外探测模块、烟雾浓度探测模块、风扇控制模块、直流电机驱动模块和LED灯控制模块。协调器和终端节点的主控芯片都是cc2530,另外终端节点上都有不同的传感器。整个系统的工作流程为:终端节点上的传感器采集数据,然后通过ZigBee网络发送给协调器,协调器通过串口把数据发送给网关。网关接收数据之后,再通过GPRS模块发送给上位机,上位机利用socket toll接收并显示数据。也可以通过socket toll下发指令,然后通过网关发送给终端节点,使终端节点执行开关灯、风扇、直流电机等动作。(2)软件实现部分的编程环境是Keil MDK和IAR。MDK-ARM是专为微控制器应用而设计的编程软件,不仅简单易学,而且功能强大,能够很好的满足大多数的嵌入式编程应用。IAR Systems是全球领先的嵌入式系统开发工具。本系统采用C语言编程,C语言具有简洁紧凑、灵活方便的特点。系统采用模块化编程,极大的提高了系统的编程效率,为程序的修改和升级提供了方便。这套系统的主要功能有检测温湿度、烟雾浓度、是否有人经过和开关灯、开关风扇、开关直流电机(模拟窗帘的开关)。由于上位机部分不在本文的研究范围之内,所以所有的数据显示和指令的下发都借助于socket toll工具。在实际应用中只需要编写一个上位机的客户端来取代socket toll工具进行数据的接收和显示即可。
【关键词】：智能家居 下位机 STM32 cc2530 GPRS
【学位授予单位】：曲阜师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU855;TN92
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-11
• 1.1 智能家居概述8
• 1.2 智能家居在国内外的发展现状8-9
• 1.3 课题的研究背景和意义9
• 1.3.1 课题研究的背景9
• 1.3.2 课题研究的意义9
• 1.4 本文研究的主要内容9-11
• 第二章 系统概述11-14
• 2.1 系统功能概述11-12
• 2.2 系统总体结构概述12-13
• 2.2.1 系统整体架构设计12
• 2.2.2 传感层12-13
• 2.2.3 网络层13
• 2.2.4 应用层13
• 2.3 数据通信流程概述13-14
• 第三章 系统硬件平台设计14-23
• 3.1 网关硬件设计14-17
• 3.1.1 主控芯片的选型与介绍14-15
• 3.1.2 其他主要芯片的选型与介绍15
• 3.1.3 stm32主控电路15-16
• 3.1.4 其他主要芯片电路16-17
• 3.2 ZigBee网络系统设计17-23
• 3.2.1 ZigBee传输模块设计18-19
• 3.2.2 温湿度采集模块19
• 3.2.3 烟雾浓度探测模块19-20
• 3.2.4 人体红外模块20
• 3.2.5 直流电机模块20-21
• 3.2.6 LED灯控制模块和风扇控制模块21-23
• 第四章 系统的软件实现23-51
• 4.1 总体设计23
• 4.2 通讯协议23-27
• 4.3 网关程序设计27-32
• 4.3.1 GPRS指令介绍27-28
• 4.3.2 网关程序设计28-32
• 4.4 ZigBee网络程序设计32-51
• 4.4.1 协调器程序设计32-35
• 4.4.2 温湿度采集模块程序设计35-38
• 4.4.3 烟雾浓度探测模块程序设计38-40
• 4.4.4 人体红外模块程序设计40-44
• 4.4.5 LED灯和风扇控制模块程序设计44-47
• 4.4.6 直流电机模块程序设计47-51
• 第五章 样机搭建与测试51-56
• 5.1 样机搭建51-52
• 5.2 样机的测试方法52-53
• 5.3 实验结果及分析53-56
• 第六章 总结与展望56-57
• 6.1 总结56
• 6.2 展望56-57
• 参考文献57-59
• 致谢59

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王洪敏;;物联网相关技术及其发展的研究[J];渤海大学学报(自然科学版);2012年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 柯国琴;基于单片机的智能家居系统的研究[D];合肥工业大学;2010年

2 张延鸿;基于WCDMA的智能家居系统设计及实现[D];北京邮电大学;2009年

3 刘宇;可与传统家电互联的控制系统的研究和设计[D];广东工业大学;2013年

  本文关键词：基于STM32和ZigBee的智能家居下位机系统的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：335436