基于ZigBee无线传感网络的智能家居环境监控设计

发布时间：2017-09-04 23:35

  本文关键词：基于ZigBee无线传感网络的智能家居环境监控设计

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【摘要】：伴随着物联网技术的日渐成熟,物联网技术以其便捷、灵活、低成本的优势,让智能家居快速发展起来。随着经济水平的提高,科学技术的不断创新,人们对于家居生活环境的要求越来越高,传统的家居方式已经不能满足现代人们对高舒适度、高智能化家居生活的要求。当前ARM是嵌入式系统硬件核心技术,基于ARM嵌入式技术和无线传感网络进行智能家居环境监测系统研究具有实际应用价值和实际意义。本文在查阅了大量国内外文献的基础上,对提升整体系统运行的初始化速度以及传感器节点同上位机间的通讯速度进行了较为深入的研究,且实现了全自动和手动的智能家居控制。主要完成内容如下:1、研究分析了无线传感器网络,通过比较蓝牙、Wi Fi、超宽带和Zig Bee四种无线传感技术,最终选择低成本、低功耗、低复杂度的Zig Bee技术作为本文整体智能家居组网技术。2、论文描述了Zig Bee技术的由来、技术特点、应用领域,详细介绍了Zig Bee整体结构,对其物理层、MAC层、网络层和应用层的协议规范和具体功能进行分析。分析了Zig Bee网络拓扑结构分类,并通过比较最终确认星型网络拓扑结构作为组建本文智能家居的网络结构。3、设计下位机系统,主要实现采集外界环境信息和接收上位机发送的执行命令的功能。本设计选用ARM Cortex-M3的STM32F103VCT6芯片作为主控芯片,通过直接操作寄存器的方式提高了初始化速率,使其高性能、低成本、低功耗的优点得到进一步发挥。协调器和所有终端的通信模块选用了DIGI公司XBee-Pro模块。该模块遵循Zig Bee协议标准。其低成本、极低功耗和易于使用的优点更加优化了家庭无线传感网络。整个智能家居环境监测系统,由光照采集节点、烟雾节点、温湿度节点,通风节点和灭火节点与Xbee-Pro通信模块搭建而成。XBee-Pro模块在透传模式下运行,模块的参数被设定为使用AT命令。经过调试的XBee-Pro模块数据传输更加快速稳定,信息更加安全可靠。4、设计上位机系统,主要实现显示信息和系统主控功能。上位机界面采用简单实用的图形化编程语言Lab VIEW,设计了智能家居演示界面。根据各节点不同需要,设计实现对环境参数的采集判断,完成对家居环境的控制要求。各节点以及通信设备经过测试成功之后,将整个系统启动运行。经验证,此系统通信稳定,数据采集正确,命令执行迅速,完成了设计要求,对优化智能家居系统具有一定的参考价值与实用价值。
【关键词】：物联网 智能家居 ZigBee协议 XBee-Pro
【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP277;TP212.9;TN92

【参考文献】

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1 崔国治;基于ZigBee的煤矿监测系统设计[D];上海交通大学;2009年

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本文编号：794522