基于物联网的智能家居RF通信系统研究与实现

发布时间：2017-09-28 01:32

  本文关键词：基于物联网的智能家居RF通信系统研究与实现

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【摘要】：随着物联网技术的不断发展以及互联网技术的成熟,家电设备、消费类电子产品、生活用品、环境信息等各种物品信息连接入网已成为现实。将物联网技术应用于智能家居系统,实现对家居环境的远程监控以及对家居设备的智能管理,为我们提供安全、可靠、舒适的家居环境,已经受到越来越多的企业及用户的关注。目前国际上的论文及报道的智能家居系统方案大多适应于别墅、酒店、智慧小区等,没有适合普通小家庭的智能家居系统,且存在实现难度大、成本高、兼容性差等问题。针对目前智能家居系统存在的问题,并进行用户定位及市场需求调研,本文提出了具有低成本、低功耗、可扩展的智能家居系统解决方案,搭建了系统实验平台。该系统通过智能网关组建433MHz和2.4GHz射频通信网络,协议简单、成本小、难度低。客户端电脑或智能手机通过与智能网关通信,实现远程查看和控制智能家居系统,并将控制结果实时显示在浏览器上。本文基于物联网三层结构设计智能家居系统,具体工作如下:在感知层,利用各种传感器技术设计家居环境信息采集模块;根据家电控制方式设计家电控制模块,为家电设备连接入网提供接口;设计具有多种通信接口的智能网关,实现异构通信技术的融合。在网络层,研究射频通信技术以及以太网技术,组建家庭内部无线网络和外部承载网络;研究TCP/IP协议,通过在智能网关的主芯片上移植轻量级的TCP/IP协议栈实现嵌入式Web服务器。在应用层,利用HTML语言进行网页设计,采用CGI技术设计服务器与浏览器的接口程序,实现浏览器和Web服务器的动态交互。最后对系统中各个功能模块进行了功能性测试,验证了信息采集、家电控制、安防报警以及远程监控功能。整个系统运行稳定,达到了方案预期结果。本文研究对于推广智能家居系统、发展物联网技术以及家电设备入网具有重要意义。
【关键词】：物联网 智能家居 射频通信 远程控制 嵌入式Web服务器
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU855;TP391.44;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 课题来源及研究背景11-12
• 1.1.1 课题来源11
• 1.1.2 研究背景和意义11-12
• 1.2 物联网概述及关键技术12-15
• 1.2.1 物联网概述12-13
• 1.2.2 物联网关键技术介绍13-15
• 1.3 智能家居概述及发展15-18
• 1.3.1 智能家居概述15-16
• 1.3.2 智能家居发展16-18
• 1.4 本人工作及论文结构18-20
• 1.4.1 主要工作内容18
• 1.4.2 论文结构安排18-20
• 第二章 智能家居系统研究与设计20-29
• 2.1 系统总体需求20
• 2.2 无线通信技术的研究与比较20-24
• 2.2.1 蓝牙21
• 2.2.2 Zigbee21-22
• 2.2.3 Wi-Fi22-23
• 2.2.4 IrDA23
• 2.2.5 射频通信23
• 2.2.6 无线通信技术的对比分析23-24
• 2.3 智能网关的研究24-25
• 2.4 系统总体方案研究与设计25-28
• 2.4.1 系统方案研究25-27
• 2.4.2 系统总体设计27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 智能家居系统的硬件设计29-45
• 3.1 电源设计29-33
• 3.1.1 家电端控制器的电源设计29-31
• 3.1.2 安防报警器的电源设计31-32
• 3.1.3 智能网关的电源设计32-33
• 3.2 家电端控制器的硬件设计33-37
• 3.2.1 STM8S103F3控制器芯片介绍33
• 3.2.2 433MHz射频通信模块设计33-34
• 3.2.3 电灯控制器的控制电路34-36
• 3.2.4 风扇控制器的控制电路36-37
• 3.3 安防报警器的硬件设计37-40
• 3.3.1 nRF51822核心电路设计37-38
• 3.3.2 热释电人体红外感应器的电路38
• 3.3.3 温湿度传感器的电路38-39
• 3.3.4 烟雾感应电路39
• 3.3.5 蜂鸣报警电路39-40
• 3.4 智能网关的硬件设计40-44
• 3.4.1 STM32F103VCT6芯片介绍40-41
• 3.4.2 DM9000AEP通信模块的电路设计41-42
• 3.4.3 其他通信模块的电路设计42-43
• 3.4.4 存储器的电路设计43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 智能家居系统的软件设计45-62
• 4.1 各个通信模块的驱动设计45-52
• 4.1.1 CC1101驱动设计45-47
• 4.1.2 nRF51822驱动设计47-49
• 4.1.3 DM9000AEP驱动设计49-52
• 4.2 家电控制器和安防报警器的软件设计52-54
• 4.2.1 家庭内部网络数据格式52-53
• 4.2.2 家中设备的软件设计53-54
• 4.3 嵌入式Web服务器的研究与实现54-59
• 4.3.1 嵌入式Web服务器的协议栈设计54-55
• 4.3.2 uIP协议栈的研究与实现55-57
• 4.3.3 HTTP协议的研究与实现57-59
• 4.4 智能网关的软件设计59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第五章 系统测试62-67
• 5.1 无线通信模块测试方法62-63
• 5.2 Web服务器的功能测试63-65
• 5.3 系统功能测试65-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 总结67
• 6.2 展望67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间研究成果74-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 陆洋;;智能家居中的业务及关键技术[J];电信技术;2010年05期

2 蔡日梅;;物联网概述[J];电子产品可靠性与环境试验;2011年01期

3 韩晓英;张方樱;朱静;;基于STM32单片机的智能家居控制系统设计与实现[J];硅谷;2013年12期

4 孙德远;李楠;;浅析智能控制技术在家居中的应用[J];黑龙江科技信息;2011年23期

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本文编号：933089