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基于ZigBee的智能家居系统设计与实现

作　者: 周洲
导　师: 王之怡
学　校: 西南财经大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 智能家居网络协议视频监控 Android IOS
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着社会的发展,科技进步带来的便利性越来越多体现在人们的生活中,智能家居的概念也应运而生。所谓智能家居,是指利用先进的计算机技术,以及网络通讯技术和综合布线技术,将家居中与人们生活紧密相关的各个部分,如灯光控制、窗帘控制、安防控制、情景模式、家电设备控制等有机的结合在一起,通过网络实现综合智能控制和管理,达到全新的家居生活体验。本文主要分析智能家居系统的实际设计和应用。在网络通讯方面,基于TCP/IP传输,设计了一种网络协议,实现了控制面板(Android和IOS端)、控制主机、家居设备的完整交互与结合,并保证了数据传输的准确性与可靠性。在控制指令方面,设计了一套简洁有效的指令集,使本系统可以同时控制最多205个家居设备,能够满足实际上的使用需求。本文主要包含的内容有：(1)系统的架构和模型设计。通过分析,构建了本系统的基本结构,并阐述了系统运行的流程,以及主要的功能模块。(2)网络协议的设计和分析。由于系统是由用户控制面板、控制主机、家居设备多部分组成的,互相之间的交互协作就通过TCP协议下传输的控制命令来实现,因此设计了一种网络协议,保证了网络传输数据的准确和及时,并在出现数据丢失时能及时发现。(3)配置文件的数据结构设计。用户在使用本系统时,需要预先设置家居的各种设备,例如灯光开关、空调、情景、定时信息等,然后系统将设置以配置文件的形式保存下来。由于本系统要求用户控制面板的多平台特性,因此配置文件使用与平台无关的XML格式储存,采用了UTF-8编码,以提供中文支持,并根据功能需求设计了数据存储结构,具有简洁、准确、易识别等优点。(4)系统指令集的设计。智能家居系统的核心功能就是控制功能,要实现对各种电子设备的控制,需要一套完整的指令集,本文设计并阐述了一套可行的指令集,使得能同时控制最多205个家庭设备,每个设备最多实现16种不同的操作。(5)系统功能的详细设计。本系统主要包含几个功能模块：控制功能、定时功能、监控功能、报警功能以及信息推送功能,本文分别对各功能块的设计和实现进行了详细的阐述。(6)与传统的智能家居系统作比较,分析了本系统的优势与不足。(7)系统的最终实现。将系统最终实现过程以及运行流程展示出来,并配以图片等形式进行说明。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
1 引言  11-16
  1.1 背景  11-12
  1.2 国内外研究及应用现状  12-14
  1.3 本论文主要研究内容与创新点  14-15
  1.4 小结  15-16
2 系统结构分析设计  16-25
  2.1 传统智能家居系统的结构  16-17
  2.2 系统设计  17-21
    2.2.1 系统的结构设计  17-20
    2.2.2 系统运行流程  20-21
  2.3 系统功能设计  21-23
  2.4 小结  23-25
3 系统网络协议的设计和分析  25-48
  3.1 网络协议概述  25-26
  3.2 系统基础协议介绍  26-27
    3.2.1 TCP协议  26-27
    3.2.2 HTTP协议  27
  3.3 ZIGBEE组网技术研究  27-35
    3.3.1 ZigBee协议简介  27-29
    3.3.2 ZigBee物理层协议  29-31
    3.3.3 ZigBee的MAC层协议  31-33
    3.3.4 ZigBee网络层协议  33-35
  3.4 系统协议的设计  35-45
    3.4.1 数据传送协议  36-37
    3.4.2 控制指令结构设计  37-45
  3.5 协议指令集  45-47
  3.6 小结  47-48
4 系统预设置  48-61
  4.1 概述  48-50
  4.2 系统设置的内容  50-53
  4.3 配置文件的数据结构设计  53-60
    4.3.1 XML语言规则简述  53-55
    4.3.2 用户配置的XML结构设计  55-60
  4.4 小结  60-61
5 系统手机端实现及运行效果  61-70
  5.1 系统开发平台搭建  61-62
    5.1.1 Android部分  61-62
    5.1.2 IOS部分  62
  5.2 主要功能模块实现及运行效果  62-69
    5.2.1 系统主界面  62-63
    5.2.2 开关控制界面  63-64
    5.2.3 情景界面  64-65
    5.2.4 电视控制界面  65-66
    5.2.5 空调控制界面  66-68
    5.2.6 多媒体界面  68
    5.2.7 监控界面  68-69
  5.3 小结  69-70
6 系统控制模块设计实现  70-79
  6.1 家居控制主机设计  70-74
    6.1.1 网络数据收发模块  70
    6.1.2 无线信号收发模块  70-72
    6.1.3 控制模块  72-73
    6.1.4 电源模块  73-74
  6.2 无线智能开关设计  74-78
    6.2.1 方案设计  74-75
    6.2.2 无线发送模块设计  75-76
    6.2.3 无线接收模块设计  76-77
    6.2.4 控制模块设计  77-78
  6.3 小结  78-79
7 总结与展望  79-84
  7.1 总结  79-82
    7.1.1 本文研究内容总结  79-80
    7.1.2 本系统的特点与优势  80-82
  7.2 未来展望  82-84
参考文献  84-87
后记  87-88
致谢  88-89
在读期间科研成果目录  89

基于ZigBee的智能家居系统设计与实现

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