本文關鍵詞：基于WiFi智能家居的網(wǎng)關設計

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【摘要】：近年來,物聯(lián)網(wǎng)成為全球關注的熱點領域,被認為是繼互聯(lián)網(wǎng)之后最重大的科技創(chuàng)新。智能家居作為物聯(lián)網(wǎng)的一種重要應用,在我國逐漸形成了一個潛力巨大的市場,極具有發(fā)展前景。智能家居系統(tǒng)以智能網(wǎng)關為核心,包含家庭智能終端設備、環(huán)境數(shù)據(jù)采集和家電控制設備。本文在分析當前國內(nèi)外智能家居控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎上,針對目前智能家居控制系統(tǒng)存在的高成本、高復雜性等問題,設計了一款基于WiFi智能家居網(wǎng)關的控制系統(tǒng)。該網(wǎng)關解決了傳統(tǒng)智能家居控制系統(tǒng)中移動性差、系統(tǒng)復雜、成本高昂等缺點,將WiFi技術、ZigBee組網(wǎng)技術、以太網(wǎng)通信技術結合起來,使得智能家居系統(tǒng)網(wǎng)關具備靈活多變的控制方式。論文主要研究內(nèi)容如下：1)設計了智能家居網(wǎng)關的架構,搭建了基于Cortex-M3內(nèi)核的嵌入式硬件平臺。研究了μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng),并將其成功移植到處理器芯片STM32F103C8T6上,編寫了相關的驅(qū)動及多任務應用程序。2)探討了控制智能家電的通信協(xié)議,初步研究了智能家居控制系統(tǒng)中紅外模塊學習功能、智能家居網(wǎng)關及信息家電之間的數(shù)據(jù)交互協(xié)議規(guī)范。3)在傳輸層TCP、UDP協(xié)議的基礎上,使用戶能通過Internet接入控制系統(tǒng),通過網(wǎng)絡調(diào)試助手對家電進行遠程控制。4) ZigBee組網(wǎng)技術運用到智能家居設計中,通過無線組網(wǎng)方式對家庭內(nèi)部環(huán)境數(shù)據(jù)進行采集。經(jīng)實驗測試表明,本文設計的智能家居網(wǎng)關能夠很好的滿足智能家居控制系統(tǒng)對家居環(huán)境智能化的需求,能夠較好的實現(xiàn)對家電設備的集中化管理與遠程控制,同時具備操作簡便、結構簡單、成本低廉等特點,為廉價智能家居的推廣提供了可能。
【關鍵詞】：網(wǎng)關 智能家居 WiFi通信 μC/OS-Ⅱ
【學位授予單位】：西安工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN92;TN915.05
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 緒論9-13
• 1.1 研究目的與意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 國外智能家居發(fā)展狀況9-10
• 1.2.2 國內(nèi)智能家居發(fā)展狀況10-11
• 1.3 智能家居未來發(fā)展趨勢11
• 1.4 本文內(nèi)容結構11-13
• 2 網(wǎng)關總體設計方案13-21
• 2.1 智能家居網(wǎng)關系統(tǒng)組成13-14
• 2.2 智能家居網(wǎng)關系統(tǒng)總體設計方案14-15
• 2.2.1 智能家居網(wǎng)關設計結構14-15
• 2.3 智能家居系統(tǒng)的關鍵技術15-20
• 2.3.1 嵌入式系統(tǒng)15-17
• 2.3.2 WiFi技術17-18
• 2.3.3 ZigBee技術18-19
• 2.3.4 以太網(wǎng)技術19-20
• 2.4 本章小結20-21
• 3 智能家居網(wǎng)關硬件研究與設計21-31
• 3.1 網(wǎng)關系統(tǒng)總體接口設計21
• 3.2 核心處理模塊STM32F103C821-28
• 3.2.1 電源電路設計22-23
• 3.2.2 復位電路設計23-24
• 3.2.3 時鐘電路設計24
• 3.2.4 LED、KEY、及BOOT跳線24-26
• 3.2.5 JLINK電路設計26
• 3.2.6 STM32 SPI接口26-27
• 3.2.7 UART接口27-28
• 3.3 STM32F103核心板PCB設計28-30
• 3.4 本章小結30-31
• 4 網(wǎng)關各模塊通信接口設計31-40
• 4.1 WiFi接口電路設計31-33
• 4.1.1 WiFi通信接口設計31-32
• 4.1.2 CC3000主要特性與優(yōu)勢32-33
• 4.2 以太網(wǎng)接口設計33
• 4.3 紅外遙控模塊設計33-34
• 4.4 ZigBee接口電路設計34-39
• 4.4.1 ZigBee傳感器模塊設計36
• 4.4.2 人體紅外探測傳感器接口電路設計36-37
• 4.4.3 可燃氣體探測傳感器接口電路設計37-38
• 4.4.4 PM2.5灰塵傳感器接口電路38-39
• 4.5 本章小結39-40
• 5 智能家居網(wǎng)關軟件設計與實現(xiàn)40-62
• 5.1 軟件開發(fā)環(huán)境40-41
• 5.1.1 ARM開發(fā)工具40
• 5.1.2 ARM集成開發(fā)環(huán)境40-41
• 5.1.3 IAR開發(fā)環(huán)境介紹41
• 5.2 ARM開發(fā)編譯環(huán)境41-44
• 5.2.1 μC/OS-Ⅱ簡介41-42
• 5.2.2 μC/OS-Ⅱ移植到STM3242-44
• 5.3 協(xié)議轉(zhuǎn)換44-49
• 5.3.1 UDP協(xié)議介紹44-46
• 5.3.2 TCP協(xié)議46-49
• 5.4 紅外模塊與服務器軟件設計49-52
• 5.4.1 與服務器通信軟件設計49-52
• 5.5 系統(tǒng)主要模塊驅(qū)動軟件設計52-61
• 5.5.1 WiFi與服務器通信軟件設計52
• 5.5.2 CC3000 SPI驅(qū)動設計52
• 5.5.3 以太網(wǎng)驅(qū)動設計52-55
• 5.5.4 ZigBee自組網(wǎng)軟件設計55-61
• 5.6 本章小結61-62
• 6 系統(tǒng)測試62-73
• 6.1 系統(tǒng)硬件電氣特性測試62
• 6.2 各模塊調(diào)試與功能測試62-72
• 6.2.1 ZigBee組網(wǎng)測試63-66
• 6.2.2 以太網(wǎng)透傳程序測試66-68
• 6.2.3 WiFi IP配置及透傳68-69
• 6.2.4 網(wǎng)關對ZigBee數(shù)據(jù)采集69-70
• 6.2.5 智能家電遠程控制70-72
• 6.3 本章小結72-73
• 7 總結與展望73-75
• 7.1 總結73
• 7.2 展望73-75
• 參考文獻75-78
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文78-79
• 致謝79-81

【參考文獻】

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本文編號：766911