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智能家居系统设计与实现

作　者: 石祚生
导　师: 孙国梓
学　校: 南京邮电大学
专　业: 计算机技术
关键词: 智能家居 无线传感网 ZigBee 智能控制
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着社会经济和科技的发展,人们对生活舒适性、便捷性和安全性的需求越来越高,越来越多的科研人员甚至是企业开始研发智能家居产品,对其进行研究具有较强的理论意义和实际应用价值。论文在分析智能家居国内外发展现状及趋势的基础上,结合无线传感网技术设计实现了一套智能家居系统,系统包括硬件系统、通信系统以及软件系统。在硬件系统方面,论文构建了无线传感网络,实现了智能家居节点功能。结合CC2530节点,设计实现了其核心电路,实现了其串口通信模块,最终使用该节点,完成了亮度可调照明、遥控窗帘、温度采集、亮度采集、红外采集等子系统的电路设计,结合电源模块实现了对应的功能子系统。在通信系统方面,通过对ZigBee技术进行研究分析,论文采用ZigBee技术作为家庭传感网的通信协议,研究了无线传感网节点访问控制的安全机制,采用ZStack协议栈实现了无线传感网络。在软件系统方面,基于自行设计的硬件系统,搭建了智能家居的控制系统,完成了智能温度传感节点、亮度传感节点、红外传感节点、智能电灯和窗帘的管理软件的设计与实现。最终实现的智能家居系统以家庭无线传感网连接家庭设备和传感器节点,并将传感网络通过串口与控制主机相连接,实现了智能主机控制家电设备。最后,对设计实现的系统进行了测试,验证了系统的相应功能。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章 绪论  8-13
  1.1 智能家居系统概念  8-9
  1.2 智能家居国内外发展现状及趋势  9-11
  1.3 课题的提出及意义  11-12
  1.4 本课题的主要工作  12
  1.5 文章结构  12-13
第二章 智能家居技术分析和整体设计  13-20
  2.1 智能家居相关背景知识介绍  13-17
    2.1.1 无线传感网技术  13-14
    2.1.2 ZigBee协议介绍  14-16
    2.1.3 Zstack协议栈和CC2530芯片简介  16-17
  2.2 智能家居系统需求分析  17-18
  2.3 智能家居系统结构设计  18-19
    2.3.1 智能家居系统组成模块  18-19
    2.3.2 家庭传感网结构设计  19
  2.4 本章小结  19-20
第三章 系统硬件设计  20-29
  3.1 CC2530节点核心电路设计  21-23
    3.1.1 无线RF电路、晶振电路以及复位电路模块设计  21-22
    3.1.2 串口通信模块  22-23
  3.2 应用功能模块  23-27
    3.2.1 亮度可调照明电路设计  23-24
    3.2.2 遥控窗帘电路设计  24-25
    3.2.3 温度采集电路设计  25-26
    3.2.4 亮度采集电路设计  26-27
    3.2.5 红外采集电路设计  27
  3.3 电源模块设计  27-28
  3.4 本章小结  28-29
第四章 智能家居网络通信实现  29-44
  4.1 家庭无线传感网通信实现  29-36
    4.1.1 无线传感网节点访问控制  29-31
    4.1.2 无线传感网络组网  31-34
    4.1.3 路由实现  34-36
  4.2 无线传感网的安全  36-40
    4.2.1 安全模式  37
    4.2.2 不同协议层的安全  37-40
  4.3 无线传感网运行管理  40-43
    4.3.1 无线传感网络通讯  40-41
    4.3.2 传感网络管理  41-43
  4.4 本章小结  43-44
第五章 软件实现  44-55
  5.1 智能家居软件架构设计  44-45
  5.2 上位机软件设计  45-54
    5.2.1 主机端用户管理模块  45-46
    5.2.2 主机端节点管理模块  46-51
    5.2.3 串口通信模块  51-54
  5.3 本章小结  54-55
第六章 系统测试  55-62
  6.1 串口模块测试  55-57
  6.2 无线传感网通信测试  57-58
  6.3 智能家居管理系统测试  58-59
  6.4 传感节点功能测试  59-60
  6.5 整体测试  60-61
  6.6 本章小结  61-62
第七章 总结与展望  62-64
  7.1 全文总结  62
  7.2 后续工作展望  62-64
参考文献  64-66
致谢  66

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
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