本文關鍵詞：基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)研究與應用

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【摘要】：自2009年溫家寶總理對“感知中國”給予肯定后,以“感知”為中心的物聯(lián)網(wǎng)在國內(nèi)得到了迅速的推動發(fā)展。隨著世界城市化和全球經(jīng)濟一體化的發(fā)展趨勢,越來越多的高新技術(shù)被應用于構(gòu)建智慧地球和智慧城市的核心系統(tǒng)中,因此我們的城市生活將會被感知,實現(xiàn)真正意義上的互聯(lián)互通。在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下融合了大量的先進技術(shù)致力于智能家居的研究與開發(fā)應用,尤其是低功耗、低成本的ZigBee無線通信技術(shù)在開發(fā)研究中備受青睞。在本次智能家居系統(tǒng)設計的初始階段,研究了ZigBee技術(shù)的特點和網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu),著重分析了ZigBee協(xié)議規(guī)范。在硬件方面,選用TI公司的CC2530芯片進行無線通訊,結(jié)合相關的外圍電路和傳感器模塊來實現(xiàn)智能家居硬件系統(tǒng)的組建。在系統(tǒng)應用層設計上,根據(jù)智能家居系統(tǒng)的實際功能需求和整體設計方案,在分析研究Z-Stack協(xié)議棧的基礎上搭建軟件開發(fā)環(huán)境。首先對無線組網(wǎng)的程序部分進行了相應設計,其次對智能家居系統(tǒng)的各個功能模塊的傳感器和控制器的型號做了選擇和相關設計,并對整個系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信號采集和控制工作流程進行了詳細的設計,最后進行了性能測試和功耗分析。本文設計的智能家居系統(tǒng)最終實現(xiàn)了對居家環(huán)境的溫濕度、光照強度的實時采集,以及紅外入侵和可燃氣體的實時預警監(jiān)控和部分家電的無線控制。將ZigBee無線網(wǎng)絡技術(shù)應用在智能家居系統(tǒng)中,使得整個系統(tǒng)具有低功耗、靈活性高、可擴展性強等優(yōu)點,具有非常高的應用推廣價值。
【關鍵詞】：物聯(lián)網(wǎng) ZigBee 智能家居 無線通信
【學位授予單位】：西安石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU855;TP391.44;TN929.5
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 課題背景及意義8
• 1.2 智能家居的發(fā)展概況8-11
• 1.2.1 國外智能家居的發(fā)展現(xiàn)狀8-10
• 1.2.2 國內(nèi)智能家居的發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.3 主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排11-13
• 第二章 主要技術(shù)概述13-23
• 2.1 物聯(lián)網(wǎng)概述13-14
• 2.1.1 物聯(lián)網(wǎng)概念13
• 2.1.2 物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)13-14
• 2.2 短距離無線通信技術(shù)14-15
• 2.3 ZigBee技術(shù)概述15-17
• 2.3.1 ZigBee技術(shù)特點15-16
• 2.3.2 ZigBee技術(shù)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)16-17
• 2.4 ZigBee協(xié)議17-22
• 2.4.1 物理層19-20
• 2.4.2 介質(zhì)訪問控制層20
• 2.4.3 網(wǎng)絡層20-21
• 2.4.4 應用層21-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第三章 智能家居系統(tǒng)硬件設計23-32
• 3.1 系統(tǒng)總體方案設計23-27
• 3.1.1 智能家居系統(tǒng)需求分析23-24
• 3.1.2 智能家居系統(tǒng)硬件開發(fā)環(huán)境24-25
• 3.1.3 智能家居系統(tǒng)設計原則25-26
• 3.1.4 智能家居系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設計26-27
• 3.2 智能家居無線通信模塊設計27-30
• 3.2.1 CC2530芯片27-29
• 3.2.2 CC2530核心模塊設計29-30
• 3.3 主要的外圍電路設計30-31
• 3.3.1 串口電路30-31
• 3.3.2 繼電器電路31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 第四章 智能家居系統(tǒng)的應用設計32-49
• 4.1 軟件開發(fā)環(huán)境32-37
• 4.1.1 IAR Embedded Workbench32-33
• 4.1.2 Z-Stack協(xié)議棧33-34
• 4.1.3 Z-Stack運行機制34-36
• 4.1.4 Z-Stack尋址方式36-37
• 4.2 ZigBee節(jié)點功能的實現(xiàn)37-40
• 4.2.1 協(xié)調(diào)器節(jié)點程序設計37-38
• 4.2.2 路由器節(jié)點程序設計38-39
• 4.2.3 終端節(jié)點程序設計39-40
• 4.3 傳感器節(jié)點設計40-48
• 4.3.1 數(shù)字溫度傳感節(jié)點設計40-44
• 4.3.2 溫濕度傳感節(jié)點設計44-45
• 4.3.3 敏感氣體傳感節(jié)點設計45-46
• 4.3.4 紅外入侵傳感節(jié)點設計46-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 第五章 智能家居系統(tǒng)的測試與分析49-63
• 5.1 ZigBee網(wǎng)絡組建49-50
• 5.2 組網(wǎng)測試50-53
• 5.2.1 協(xié)調(diào)器與終端節(jié)點組網(wǎng)測試50-52
• 5.2.2 協(xié)調(diào)器、路由器和終端節(jié)點組網(wǎng)測試52-53
• 5.2.3 路由功能測試53
• 5.3 傳感器節(jié)點性能測試53-58
• 5.3.1 DS18B20性能測試54-55
• 5.3.2 DHT11性能測試55-56
• 5.3.3 MQ-2 性能測試56-57
• 5.3.4 光敏傳感性能測試57
• 5.3.5 人體紅外傳感性能測試57-58
• 5.4 系統(tǒng)整體性能測試58-61
• 5.5 節(jié)點功耗測試61-62
• 5.6 本章小結(jié)62-63
• 第六章 總結(jié)與展望63-65
• 6.1 工作總結(jié)63
• 6.2 研究展望63-65
• 致謝65-66
• 參考文獻66-69
• 攻讀學位期間發(fā)表的論文69-70

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本文編號：750169