基于无线传感网络的智能家居系统的设计与实现
发布时间：2021-12-19 18:27
随着科技发展和无线传感网络技术的进步,各种智能化电子产品在人们的生活中应用越来越广泛。高科技和智能化技术由智能大厦走进住宅家居用户,家居智能化技术已经成为前沿技术课题。尤其是无线传感网络技术的不断发展,将无线网络技术引用到智能家居系统中,克服了传统家居系统中布线复杂和能耗大的缺点,进一步推动了智能家居系统的发展。本文从家居用户的使用体验和家居系统基本功能需求出发,设计了一款基于无线传感网络的对家居环境的温湿度、火灾、煤气功能进行信息采集和监控的智能家居系统。首先对课题背景和国内外研究现状进行分析。对比现有的几种典型无线通信协议技术,结合几种技术的优缺点,选择功耗低、自组网能力强、使用简单、稳定性高的ZigBee技术作为家居内部的无线通信技术。详细分析研究ZigBee技术的特点、网络拓扑架构和各个层协议和数据传输。结合家居系统设计的通信要求选择星型拓扑结构,对用户进行需求分析设计智能家居系统的整体架构。选择STM芯片作为系统的主控制器,以CC2530为家居系统中的通信节点主芯片,节点之间通过ZigBee技术进行通信,构成小型的家庭局域网。设计传感器节点的具体功能,负责温湿度、火灾、煤气的...
【文章来源】：战略支援部队信息工程大学河南省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
协议栈基本体系结构
要的通信和无线数据收发的控制作用。物理层在整个结构中具有网络数据的收发，收道的选择、通信接收发送频段的分布。1）物理层数据收发:物理层数据的发送是通过 MAC 首先发送数据请求，物理层接收求之后，对数据进行处理然后发送。在经过物理层处理或发送完数据之后，包括经处数据无法传输的情况，物理层需要将状态告知 MAC 层。而网络中的接收方在接收到列的传输数据之后，再传输给 MAC 层。2）物理层测量：数据的测量这一过程的目的是为其他层的数据发送和处理提供一定作标准，例如协议的数据接收信号、传输信道的能量消耗的检测，以及网络对于空闲评估。3）收发机状态设置：ZigBee 协议的标准 IEEE802.15.4 的收发机不能同时进行数据的和接收实时同步。在整个网络的工作中是分为以下几种状态的：发送状态、接收状态、机关闭状态。4）物理层的内部属性：协议栈的各个工作层都具有其独有的内部属性，物理层同样有其内部属性。为了在网络通信中便于应用掌握这些属性，每个层都设置了一些原语，里基础功能为读取和设置属性的原语[35]。
战略支援部队信息工程大学硕士学位论文MAC 层为介质访问控制层也就是媒体接入控制，MAC 层在整个协议栈中最基础的功能是对网络中无线通信设备的控制以及如何通信的问题，并且在无线网络中对资源进行调控合理的利用和使用。MAC 层在网络中为通信协议中的公共部分子层提供了所需要的访问接入点和 MAC 层管理实体访问接入点，在网络通信中为通信协议栈的上层供应资源服务。MAC 层数据的供应和提供服务而且为物理层和协议的其他层的数据准确性提供保障，维护各子层数据信息库。ZigBee 的 MAC 在网络协议栈中的功能主要有：1）通过算法解决信道冲突问题；2）网络协调器对信标进行处理，发送信标或者检测跟踪；3）及时的对网络进行处理和维护保护时隙，并且利用的是 CSMA-CA 机制；4）网络协议栈在通信中连接的通断；5) 在网络协议的通信和发送处理中保证安全机制。
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析无线技术在智能家居中的应用[J]. 韦义宏,粟能鑫,谢宗民. 中国科技投资. 2013(Z1)
[2]中国智能家居应用前景与挑战[J]. 娄亚楠. 中国公共安全. 2013(Z1)
[3]基于Android移动设备传感器的体感应用[J]. 韩迪,潘志宏. 华南理工大学学报(自然科学版). 2012(09)
[4]基于ZigBee的智能家庭医保系统[J]. 陈志奎,李良. 计算机研究与发展. 2010(S2)
[5]基于ZigBee技术的智能家居系统设计[J]. 南忠良,孙国新. 电子设计工程. 2010(07)
[6]智能家居的由来及其发展趋势[J]. 冯凯,童世华. 中国新技术新产品. 2010(06)
[7]无线传感器网络的研究进展[J]. 李建中,高宏. 计算机研究与发展. 2008(01)
硕士论文
[1]ZigBee电路设计及在智能家居中的应用[D]. 张小威.南京邮电大学 2013
[2]基于ZigBee技术的智能家居无线网络系统[D]. 詹良.北京邮电大学 2008
本文编号：3544852
【文章来源】：战略支援部队信息工程大学河南省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
协议栈基本体系结构
要的通信和无线数据收发的控制作用。物理层在整个结构中具有网络数据的收发，收道的选择、通信接收发送频段的分布。1）物理层数据收发:物理层数据的发送是通过 MAC 首先发送数据请求，物理层接收求之后，对数据进行处理然后发送。在经过物理层处理或发送完数据之后，包括经处数据无法传输的情况，物理层需要将状态告知 MAC 层。而网络中的接收方在接收到列的传输数据之后，再传输给 MAC 层。2）物理层测量：数据的测量这一过程的目的是为其他层的数据发送和处理提供一定作标准，例如协议的数据接收信号、传输信道的能量消耗的检测，以及网络对于空闲评估。3）收发机状态设置：ZigBee 协议的标准 IEEE802.15.4 的收发机不能同时进行数据的和接收实时同步。在整个网络的工作中是分为以下几种状态的：发送状态、接收状态、机关闭状态。4）物理层的内部属性：协议栈的各个工作层都具有其独有的内部属性，物理层同样有其内部属性。为了在网络通信中便于应用掌握这些属性，每个层都设置了一些原语，里基础功能为读取和设置属性的原语[35]。
战略支援部队信息工程大学硕士学位论文MAC 层为介质访问控制层也就是媒体接入控制，MAC 层在整个协议栈中最基础的功能是对网络中无线通信设备的控制以及如何通信的问题，并且在无线网络中对资源进行调控合理的利用和使用。MAC 层在网络中为通信协议中的公共部分子层提供了所需要的访问接入点和 MAC 层管理实体访问接入点，在网络通信中为通信协议栈的上层供应资源服务。MAC 层数据的供应和提供服务而且为物理层和协议的其他层的数据准确性提供保障，维护各子层数据信息库。ZigBee 的 MAC 在网络协议栈中的功能主要有：1）通过算法解决信道冲突问题；2）网络协调器对信标进行处理，发送信标或者检测跟踪；3）及时的对网络进行处理和维护保护时隙，并且利用的是 CSMA-CA 机制；4）网络协议栈在通信中连接的通断；5) 在网络协议的通信和发送处理中保证安全机制。
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析无线技术在智能家居中的应用[J]. 韦义宏,粟能鑫,谢宗民. 中国科技投资. 2013(Z1)
[2]中国智能家居应用前景与挑战[J]. 娄亚楠. 中国公共安全. 2013(Z1)
[3]基于Android移动设备传感器的体感应用[J]. 韩迪,潘志宏. 华南理工大学学报(自然科学版). 2012(09)
[4]基于ZigBee的智能家庭医保系统[J]. 陈志奎,李良. 计算机研究与发展. 2010(S2)
[5]基于ZigBee技术的智能家居系统设计[J]. 南忠良,孙国新. 电子设计工程. 2010(07)
[6]智能家居的由来及其发展趋势[J]. 冯凯,童世华. 中国新技术新产品. 2010(06)
[7]无线传感器网络的研究进展[J]. 李建中,高宏. 计算机研究与发展. 2008(01)
硕士论文
[1]ZigBee电路设计及在智能家居中的应用[D]. 张小威.南京邮电大学 2013
[2]基于ZigBee技术的智能家居无线网络系统[D]. 詹良.北京邮电大学 2008
本文编号：3544852
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