基于ARM和ZigBee的智能家居监控系统研究与开发

发布时间：2017-06-03 14:02

  本文关键词：基于ARM和ZigBee的智能家居监控系统研究与开发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着物联网技术和智能设备的发展,人们对只能满足单一居住功能的住房越来越不满,实现家庭信息化、网络化是必然趋势。而智能家居能够为人类提供一个更加智能、有序的现代生活方式,是未来社会居住模式的必然发展趋势。本文针对上述情况,研发基于ARM和Zig Bee的智能家居监控系统。系统以ARM和Zig Bee协调器组成的智能网关为中心,对内通过Zig Bee网络控制智能终端设备,对外通过Internet与网络服务器和Android客户端App进行数据交互,并在智能网关上用Qt研发了一个便于用户进行控制的应用产品。与传统的智能家居系统相比,在实现智能家居监控系统的基本功能基础上,又添加了历史数据存储功能,为将来大数据处理分析统计做数据准备。将Libevent网络库技术应用于家居系统中,研究实现了一个高性能网络服务器,用于存储历史数据并与用户进行交互。同时针对不同的网络环境,在智能网关上添加了数据暂存和暂存数据同步功能。针对时下各大互联网公司数据库被拖库等现象,在原有普通MD5加密的基础上进一步加强保密措施,采用慢加密和加盐的方式加强用户信息尤其是密码的安全性。本文首先阐述了课题研究的背景和意义、分析了国内外智能家居的发展现状,然后简略介绍本系统所使用到的相关技术,接着针对宿主机和目标机软件开发使用的交叉编译环境进行搭建,移植配置相关软件。之后从硬件和软件两个方面概述了整个系统的架构,并针对硬件架构中Zig Bee终端、智能网关、网络服务器和Android客户端App四个部分,详细论述了整个系统的详细设计、实现方式、程序设计和实现细节等。通过上述一系列研究和实践操作,研发出一款界面友好、操作简便、安全性高、功能齐全的智能家居监控系统,具有较高的推广应用价值。
【关键词】：智能家居 嵌入式系统ARM Zig Bee网络 Libevent网络库 Android
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP311.52;TP277
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-11
• 1.1 课题研究背景和意义8-9
• 1.2 国内外的智能家居研究状况综述9-10
• 1.3 论文组织及其结构10-11
• 2 智能家居关键技术概述11-23
• 2.1 ZigBee技术简介11-14
• 2.1.1 ZigBee技术特点11
• 2.1.2 ZigBee技术与其它类似无线网络技术比较11-12
• 2.1.3 ZigBee网络设备组成12-13
• 2.1.4 ZigBee网络拓扑结构13-14
• 2.2 Libevent网络库论述14-17
• 2.3 Android技术简述17-18
• 2.4 HTTP协议简述18-20
• 2.5 JSON数据格式论述20-21
• 2.6 Qt技术简述21-22
• 2.7 本章小结22-23
• 3 开发环境的创建23-34
• 3.1 嵌入式Linux综述23
• 3.2 宿主机环境创建23-24
• 3.3 目标板环境创建24-31
• 3.3.1 嵌入式Linux系统移植24
• 3.3.2 系统引导程序的移植24-26
• 3.3.3 Linux kernel的移植26-28
• 3.3.4 根文件系统的移植28-31
• 3.3.4.1 BusyBox29-30
• 3.3.4.2 glibc30
• 3.3.4.3 其他文件和目录30-31
• 3.4 嵌入式图形界面环境创建31-32
• 3.5 嵌入式数据库SQLite移植32-33
• 3.6 本章小结33-34
• 4 系统需求分析与方案概述34-38
• 4.1 系统需求分析34-35
• 4.2 系统硬件架构35-36
• 4.3 系统软件架构36-37
• 4.4 本章小结37-38
• 5 系统详细研发38-63
• 5.1 Zigbee采集、控制设备的开发38-46
• 5.1.1 ZigBee外设控制部分研发与实现39-40
• 5.1.2 Z-Stack协议栈开发使用40-43
• 5.1.3 ZigBee透传实现43-45
• 5.1.3.1 透传实现方法43-45
• 5.1.3.2 透传实现细节45
• 5.1.4 ZigBee网络设定45-46
• 5.2 家居智能网关详细开发46-52
• 5.2.1 通信模块的开发47-49
• 5.2.2 ZigBee终端设备注册、配置与操作49-51
• 5.2.3 网关数据同步功能51-52
• 5.3 网络服务器详细开发52-58
• 5.3.1 HTTP服务器相关设计52-55
• 5.3.2 网络服务器处理逻辑55-56
• 5.3.3 网络服务器其他实现细节56-58
• 5.3.3.1 模块化设计56-57
• 5.3.3.2 数据库封装57-58
• 5.4 Android客户端程序开发58-62
• 5.4.1 Android对外通信接口开发58-60
• 5.4.2 注册与登录加密措施60-61
• 5.4.3 实时监控详细开发61-62
• 5.5 本章小结62-63
• 6 总结与展望63-65
• 6.1 工作总结63-64
• 6.2 工作中的不足与展望64-65
• 参考文献65-67
• 附录A Z-Stack串口接收函数67-68
• 致谢68-69
• 作者在攻读硕士期间发表的论文69-70

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本文编号：418317