基于蓝牙4.0的自组网家庭控制系统的研究与设计

发布时间：2017-05-13 20:24

  本文关键词：基于蓝牙4.0的自组网家庭控制系统的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着移动网络的不断发展和社会经济的不断增长,人们对生活质量有了更高的要求,因此,提高人类的生活水平,创建一个舒适安全方便快捷的智慧化家居生活,是当今世界发展的趋势。结合近几年物联网技术对智慧化家居生活的支持,设计一种低成本、低功耗以及准确可靠的无线智慧家居控制系统是目前科研技术研究的一个热点。近几年,物联网技术的不断发展,促使创建智慧家居的技术水平得到很大的提升。目前用于实现智慧家居的物联网技术主要有：WIFI、蓝牙和Zigbee等。但WIFI由于功耗较高,而在智慧家居应用中无法实现普及。另外,由于大部分电子智能设备不带有ZigBee模块,需添加中间模块,增加开发成本,并且各个ZigBee厂商使用的通信协议标准并不统一,不同厂商的产品无法实现交互,因此,ZigBee也难以实现普及。通过上述分析,本文对物联网技术在智慧家居领域的应用进行了研究,提出了基于无线传输技术的智慧家居实现方案,解决了传统有线传输带来的难安装、难维护、难扩展等弊端。同时,在研究短距离无线通信技术的基础上,实现利用低功耗蓝牙4.0组建家庭无线网络,设计了一种基于蓝牙4.0技术的低成本、低功耗、安全可靠的智慧家居控制系统,实现了当代人对家居生活智慧化的要求。本文对智慧家居控制系统的设计,主要分为三部分：一是智慧家居控制中心的设计,采用的是具有低成本、低功耗,高稳定性等优势的ARM Contex-A9处理器,操作系统采用的是操作简便,开源易开发且用户体验较好的Android系统；；二是蓝牙4.0无线通信模块的设计,采用的是TI公司提供的可以运行V4.0协议的CC2540,它具有远距离传输、通信稳定以及低功耗等优势。三是智慧家居传感节点的设计,通过蓝牙模块与传感器的结合实现智慧家居无线传感网络的设计。最后,论述了对系统功能和性能的测试以及结果分析,初步验证了系统的低功耗性、准确性、可靠性以及操作简单等优点。
【关键词】：智慧家居 蓝牙4.0 Android操作系统 嵌入式技术
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU855;TN925
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 论文研究内容12-13
• 1.4 论文组织结构13-14
• 第二章 系统总体方案设计14-33
• 2.1 物联网技术14-18
• 2.1.1 传感技术14-16
• 2.1.2 网络传输技术16-18
• 2.2 蓝牙4.0技术18-24
• 2.2.1 传统蓝牙18-19
• 2.2.2 蓝牙4.019-24
• 2.3 嵌入式相关技术24-26
• 2.3.1 ARM技术25
• 2.3.2 Android操作系统25-26
• 2.4 无线智慧家居体系架构26-28
• 2.5 无线智慧家居的功能及应用28-29
• 2.6 蓝牙4.0智慧家居整体系统29
• 2.7 系统控制中心的总体方案29-32
• 2.8 本章总结32-33
• 第三章 智慧家居控制系统硬件设计33-44
• 3.1 智慧家居控制系统的硬件结构33-34
• 3.2 智慧家居控制中心主要电路设计34-36
• 3.2.1 外围电路设计35
• 3.2.2 通信接口电路设计35-36
• 3.3 蓝牙4.0通信模块的分析与设计36-42
• 3.4 信息采集中心的电路设计42-43
• 3.4.1 温湿度模块电路设计42
• 3.4.2 人体脉搏测试电路设计42-43
• 3.5 本章总结43-44
• 第四章 蓝牙4.0协议栈及组网方案的设计44-55
• 4.1 低功耗蓝牙4.0协议栈设计44-52
• 4.1.1 操作系统抽象层的分析与实现45-50
• 4.1.2 硬件抽象层的实现50-52
• 4.2 低功耗蓝牙4.0组网方案设计52-54
• 4.2.1 蓝牙设备的分类52-53
• 4.2.2 同类蓝牙设备的连接组网53-54
• 4.3 本章总结54-55
• 第五章 智慧家居控制系统软件设计55-67
• 5.1 家居内部网络通信的设计55-63
• 5.1.1 基于蓝牙4.0的无线通信实现55-56
• 5.1.2 无线通信协议的设计56-57
• 5.1.3 蓝牙4.0通信软件设计57-63
• 5.2 客户端应用软件设计63-66
• 5.3 本章总结66-67
• 第六章 系统功能验证及性能分析67-72
• 6.1 系统功能验证67-70
• 6.1.1 测试方案67-69
• 6.1.2 验证结果69-70
• 6.2 系统性能测试70-71
• 6.2.1 蓝牙通信性能测试70
• 6.2.2 功耗测试70-71
• 6.3 本章总结71-72
• 第七章 结论与展望72-74
• 7.1 主要结论72-73
• 7.2 研究展望73-74
• 参考文献74-78
• 在学期间的研究成果78-79
• 致谢79

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