基于ZigBee智能家居系统的设计

发布时间：2017-10-28 09:10

  本文关键词：基于ZigBee智能家居系统的设计

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【摘要】：物联网已被世界公认为继计算机与互联网之后的第三次信息产业浪潮。它是以互联网为平台发展起来的必然产物,是一种高科技产业,物联网用途极其广泛,其中智能家居是其中最具有代表性的应用。本文对国内外智能家居研究现状进行了对比,针对现在智能家居存在的不足,提出并设计了基于ZigBee智能家居无线网络系统。首先,对常见的几种无线传输方式进行对比,通过对比发现ZigBee比Wi-Fi、红外、蓝牙等在智能家居应用中更具有优势,因此把ZigBee作为本次设计的无线传输方式,并且通过需求分析确定了智能家居系统的设计方案。然后,对智能家居系统的硬件和软件框架进行了详细的设计。其中,硬件设计大体可以分为两部分：一部分是作为终端采集模块的设计；另一部分是智能网关的设计。本次终端模块主要是采集居住环境中的温度、湿度、可燃气体浓度、光照强度等环境变量,并将这些变量通过ZigBee网络传给网关,网关通过串口连接智能家居上位机,上位机显示采集的环境信息,并且上位机也可以下发命令来实现对终端节点的控制。软件设计主要是以IAR为软件开发平台,并且主要采用了Z-Stack协议栈,设计编写了节点是如何组网、入网、离网以及节点之间数据传输的代码,详细阐述了上位机和智能网关之间的通信协议,使本次设计简单清晰。最后,在实验室模拟家庭居住环境,对本次设计的系统进行了整体测试。包括：环境采集数据上传、安防报警、传输数据误码率的测试,测试表明本次设计能够达到预期目的。
【关键词】：ZigBee Z-Stack协议栈 智能家居
【学位授予单位】：西北民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU855;TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-11
• 1.1 论文研究的背景及其意义8
• 1.2 智能家居研究现状8-10
• 1.2.1 国外智能家居研究现状8-9
• 1.2.2 国内智能家居研究现状9
• 1.2.3 智能家居发展趋势9-10
• 1.3 论文主要研究目的与内容10-11
• 第2章 无线通信技术11-15
• 2.1 常用无线通信技术对比11-12
• 2.2 ZigBee技术12-14
• 2.2.1 IEEE 802.15.4标准12-13
• 2.2.2 ZigBee协议体系结构13-14
• 2.3 本章小结14-15
• 第3章 智能家居系统的需求分析与总体设计15-23
• 3.1 智能家居系统的需求分析15-18
• 3.1.1 用户需求15-16
• 3.1.2 功能需求16-17
• 3.1.3 业务需求17-18
• 3.2 可行性分析18
• 3.3 智能家居基本功能设计18
• 3.4 智能家居系统总体设计方案18-20
• 3.5 ZigBee网络拓扑结构选择20-21
• 3.6 ZigBee网络地址分配21-22
• 3.7 本章小结22-23
• 第4章 智能家居系统硬件设计23-31
• 4.1 硬件总体设计23
• 4.2 ZigBee无线通信模块23-26
• 4.3 电源模块26
• 4.4 传感器电路模块26-30
• 4.4.1 温湿度传感器节点27-28
• 4.4.2 可燃气体传感器节点28-30
• 4.4.3 光敏传感器节点30
• 4.5 本章小结30-31
• 第5章 智能家居系统软件设计31-40
• 5.1 软件开发平台31-32
• 5.2 Z-Stack协议栈32-35
• 5.2.1 Z-Stack协议栈简介32
• 5.2.2 Z-Stack协议栈系统初始化过程32
• 5.2.3 Z-Stack协议栈轮转查询式操作系统任务调度32-35
• 5.3 智能家居节点软件设计35-37
• 5.3.1 智能家居节点入网35
• 5.3.2 智能家居节点离网35-36
• 5.3.3 智能家居节点数据传输36-37
• 5.4 通信协议37-39
• 5.4.1 帧格式37-38
• 5.4.2 功能码详细描述38
• 5.4.3 通信协议具体描述38-39
• 5.5 本章总结39-40
• 第6章 智能家居系统功能测试及结果分析40-44
• 6.1 节点通信性能测试40-41
• 6.2 上位机软件信息显示及控制41-43
• 6.3 本章小结43-44
• 第7章 总结与展望44-46
• 7.1 工作总结44
• 7.2 工作展望44-46
• 参考文献46-48
• 致谢48

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本文编号：1107575