基于ZigBee和WiFi融合技术的智能家居控制器系统研发

发布时间：2017-07-05 17:18

  本文关键词：基于ZigBee和WiFi融合技术的智能家居控制器系统研发

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【摘要】：近年来,智能家居系统逐渐成为人们关注和研究的热点领域,智能家居行业正在占领物联网行业的市场。智能家居控制器作为智能家居系统的核心,主要负责整个系统网路搭建与维护、数据信息的传输与处理和人机交互的实现。本文在研究和分析当前该领域发展现状的基础上,针对智能家居控制器缺乏统一标准、兼容性差等问题,研发了一款融合了ZigBee和WiFi网络技术且通用性强的智能家居控制器。主要工作内容如下:首先着重对ZigBee、WiFi网络技术和嵌入式技术进行分析,在遵循设计原则的基础上提出系统方案架构。进而详细设计了智能家居控制器硬件模块并进行理论分析,设计了嵌入式处理器i.MX287最小系统,并对终端节点及其外围功能电路进行原理分析和设计;然后搭建了嵌入式系统,着重对嵌入式控制器的以太网、ZigBee、WiFi、串口应用以及终端节点功能模块进行功能分析及软件实现,并利用Qt完成系统界面的设计。最后分别对控制器组网功能和智能家居控制器整机监控功能进行测试、分析。实验测试表明,本文研发的智能家居控制器能够很好完成ZigBee和WiFi网络技术间的数据交互,满足设计原则的基础上,实现对智能家居环境的采集和对家居设备的远程控制,具有兼容性强、扩展方便等优点。该成果有利于智能家居控制系统的推广和发展。
【关键词】：智能家居控制器 ZigBee WiFi 嵌入式系统 ARM
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92;TP273;TU855
【目录】：

• 摘要9-10
• Abstract10-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 智能家居系统研究的背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势12-15
• 1.2.1 国外研究现状12
• 1.2.2 国内研究现状12-15
• 1.3 论文的主要研究内容15-17
• 第2章 智能家居控制器总体方案研究与设计17-26
• 2.1 智能家居控制系统的设计原则17-18
• 2.2 系统设计方案分析18
• 2.3 智能家居组网关键技术分析18-21
• 2.3.1 ZigBee组网技术分析18-19
• 2.3.2 WiFi网络技术分析19-21
• 2.4 智能家居控制器嵌入式技术分析21-24
• 2.4.1 嵌入式ARM处理器21-22
• 2.4.2 嵌入式Linux操作系统22-24
• 2.5 智能家居控制系统方案架构24-25
• 2.6 本章小结25-26
• 第3章 智能家居控制器系统硬件设计26-41
• 3.1 智能家居控制器硬件设计26-35
• 3.1.1 电源及复位电路27-29
• 3.1.2 UART接口电路29-30
• 3.1.3 JTAG接口电路30-31
• 3.1.4 以太网接口电路31-32
• 3.1.5 蜂鸣器及AD采集电路32-33
• 3.1.6 TF卡及RTC时钟电路33-35
• 3.2 终端节点及外围功能模块硬件设计35-40
• 3.2.1 家居照明及墙壁开关控制电路35
• 3.2.2 烟雾采集电路35-36
• 3.2.3 温湿度采集电路36-37
• 3.2.4 电动窗帘电路37-38
• 3.2.5 红外及门禁安防电路38-39
• 3.2.6 ZigBee协调器与终端节点电路39-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第4章 系统的软件平台设计与实现41-59
• 4.1 嵌入式控制器软件平台搭建41-44
• 4.1.1 Linux系统及交叉编译环境的建立41-42
• 4.1.2 Qt环境配置42-43
• 4.1.3 Linux系统映像文件烧写43-44
• 4.2 智能家居控制器功能模块的软件实现44-50
• 4.2.1 ZigBee协调器软件功能实现44-46
• 4.2.2 WiFi模块软件功能实现46-47
• 4.2.3 网络接口协调器软件模块实现47-49
• 4.2.4 嵌入式Linux设备串口应用设计49-50
• 4.3 终端节点功能模块软件实现50-57
• 4.3.1 ZigBee终端节点软件设计51-52
• 4.3.2 温湿度采集终端程序设计52-54
• 4.3.3 烟雾及红外安防终端程序设计54-55
• 4.3.4 灯泡及插座控制程序设计55-56
• 4.3.5 RF门禁设备控制程序设计56-57
• 4.3.6 监测终端数据滤波57
• 4.4 本章小结57-59
• 第5章 控制器系统功能测试59-65
• 5.1 组网功能测试59-62
• 5.1.1 网络接口通讯测试59-60
• 5.1.2 ZigBee网络数据传输性能测试60-62
• 5.1.3 WiFi网络数据传输功能测试62
• 5.2 智能家居控制器监控功能测试62-64
• 5.3 本章小结64-65
• 第6章 结论与展望65-67
• 6.1 论文研究总结65-66
• 6.2 存在问题及展望66-67
• 参考文献67-69
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况69-70
• 致谢70

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