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基于Zigbee无线通信分散控制的家居系统

作　者: 翟蔚
导　师: 杜育宽
学　校: 海南大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 协调器路由器广播通信绑定通信
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

随着人们居住理念的变化以及物联网技术的不断成熟,智能化的生活成为人们追求的目标,生活智能化成为了一个新的发展方向,物联网技术的不断成熟又给家居智能化提供了技术支持。据我们所知蓝牙和WALN技术都已经很成熟,并且应用很广,但是它们不满足智能家居的需求。Zigbee无线通信方式是一种比较崭新的通信技术,其特点是短距离,低功耗,组网能力强,完全符合智能家居的需求。本课题拟实现一个家庭式的Zigbee网络覆盖,共包括7个Zigbee节点模块：分别是两个四开关按键Zigbee模块；两个三继电器Zigbee模块；一个Zigbee协调器网关模块；一个红外模块；一个Zigbee手持按键模块。每个模块在Zigbee网络中充当角色各不相同,四开关按键Zigbee模块和Zigbee手持按键模块作为路由器存在于Zigbee网络中,三继电器和Zigbee红外模块作为端点存在于Zigbee网络中,协调器网关模块作为协调器存在于Zigbee网络中。本课题采用的Zigbee通信方式主要有三种：一是Zigbee的广播通信,二是Zigbee的绑定通信,三是Zigbee点对点通信。广播通信作为广播配线信息使用；绑定通信作为发送控制信息使用；点对点发送是每组配线信息发送完成后反馈信息所使用的通信方式。待配线信息完成后,确定每个模块配线完成后,系统便可通过绑定通信方式实现模块对模块之间的控制。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-10
  1.1 Zigbee技术简介  8-9
  1.2 课题研究背景和意义  9
  1.3 国内外发展现状  9-10
2 系统总体设计  10-17
  2.1 本设计的整体结构设计  10-11
  2.2 三继电器Zigbee开关的具体设计方案  11-12
  2.3 Zigbee四按键模块具体设计方案  12-13
  2.4 Zigbee红外模块具体设计方案  13-14
  2.5 Zigbee手持按键模块具体设计方案  14-15
  2.6 Zigbee协调器转以太网网关具体设计方案  15-17
3 系统硬件设计  17-29
  3.1 硬件平台简介  17-18
    3.1.1 德州仪器CC2430简介  17
    3.1.2 CC2430主要特性  17-18
    3.1.3 CC2430引脚封装图  18
  3.2 核心板电路  18-19
  3.3 三继电器开关模块的硬件设计  19-23
    3.3.1 开关电源部分  19-20
    3.3.2 继电器部分  20
    3.3.3 JTAG接线部分  20-21
    3.3.4 5V转3.3V部分  21-22
    3.3.5 核心板插槽  22-23
  3.4 四键模块的硬件电路设计  23-24
  3.5 Zigbee红外模块硬件电路设计  24-25
  3.6 Zigbee手持模块硬件电路设计  25
  3.7 Zigbee协调器网关  25-29
    3.7.1 以太网连接CPU和网卡芯片的连接  26-27
    3.7.2 锁存器  27-28
    3.7.3 RJ-45以及隔离  28-29
4 系统软件设计  29-62
  4.1 Zigbee协议栈Z—STACK简介  29-42
    4.1.1 Zigbee简介  29
    4.1.2 Zigbee的网络组成  29-30
    4.1.3 Z-STACK协议栈的各层展示  30-31
    4.1.4 Z-STACK协议栈中的两类地址  31
    4.1.5 Zigbee中的通信方式  31
    4.1.6 绑定机制  31-33
    4.1.7 OSAL系统简介  33-34
    4.1.8 系统执行顺序  34-35
    4.1.9 协调器的设备启动的代码分析  35-38
    4.1.10 路由器和端点加入网络  38-42
    4.1.11 数据的发送和接收  42
  4.2 软件设计方案  42-43
  4.3 配线表设计方案  43-45
    4.3.1 配线地址分配  43-45
    4.3.2 绑定完成之后的节点与节点的控制  45
  4.4 软件开发环境  45-47
  4.5 协调器网关软件设计  47-52
  4.6 四按键模块软件设计  52-56
  4.7 三继电器模块软件设计  56-59
  4.8 红外模块软件设计  59-60
  4.9 手持按键模块软件设计  60-62
5 总结与展望  62-63
  5.1 总结  62
  5.2 下一步工作展望  62-63
参考文献  63-65
硕士期间所做的工作  65-66
  发表的学术论文  65-66
致谢  66

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