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基于ZigBee技术的智能家居系统研究

作 者: 孙国新
导 师: 南忠良
学 校: 天津科技大学
专 业: 检测技术与自动化装置
关键词: 智能家居 ZigBee 射频身份识别 远程控制
分类号: TP273.5
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


智能家居是为人们提供舒适、便捷居住环境的家居系统,是未来的发展方向。2009年4月15日,中国智能家居网的技术团队和编辑人员,在汇总了所有收集的智能家居技术、产品、案例后,在旧的智能家居定义的基础上,按照系统的观点,对智能家居进行了重新定义。本文是在对智能家居的最新定义进行充分解读的基础上,了解目前智能家居产品及发展现状,并通过对目前几种常用无线通信协议进行充分比较,选择了通过ZigBee技术实现家庭内部网络的建立,提出了一种基于ZigBee技术的智能家居系统的应用方案。本系统是利用网页和手机两种远程控制方式,结合PC机,再将CC2430无线ZigBee模块、ATMega128单片机、射频身份识别(RFID)模块和全球数字移动电话系统(GSM)模块组成系统控制中心,通过无线ZigBee网络,Internet和GSM网络完成对室内所有监控节点、选择添加的家用电器的本地和远程控制,从而为用户打造一种智能、灵活、方便的生活空间。具有添加新设备灵活,远程控制方便,和个人信息管理智能等优点。针对系统的功能,本文从硬件和软件两个方面介绍了系统的详细设计过程。其中,硬件设计主要是CC2430无线单片机、GSM模块等系统关键模块的选型和各节点的电路设计。软件设计又包括下位机和上位机软件设计。下位机软件设计主要是ZigBee模块和ATmega128单片机的程序设计;上位机软件主要包括中央控制管理系统和家庭网站,为了实现二者的通信和数据的存储,上位机还引入了MySQL数据库。本文设计的智能家居系统包括了(中央)控制管理系统、家庭安防系统、家居照明控制系统和家庭布线系统,符合智能家居的认定,可以称为智能家居。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 前言  8-14
  1.1 背景及其研究目的意义  8-9
    1.1.1 选题背景  8
    1.1.2 研究目的  8
    1.1.3 研究意义  8-9
  1.2 研究历史、现状及发展趋势  9-12
    1.2.1 国内外研究历史、现状  9-10
    1.2.2 发展趋势  10-12
  1.3 主要研究内容及论文结构  12-14
2 系统总体方案设计  14-22
  2.1 总体功能概括  14-15
  2.2 几种典型的无线组网技术  15-18
  2.3 系统总体设计  18-20
  2.4 本章小结  20-22
3 系统硬件设计  22-44
  3.1 ZigBee无线网络设备  22-25
    3.1.1 CC2430无线单片机  22-23
    3.1.2 CC2430无线射频收发  23-24
    3.1.3 TSZ-CC2430无线ZigBee模块  24-25
  3.2 监控节点  25-32
    3.2.1 监控节点组成  25
    3.2.2 人体信号检测  25-29
    3.2.3 灯光控制  29-30
    3.2.4 电源切换  30-32
  3.3 选择添加的家用电器控制器  32-33
  3.4 控制中心  33-43
    3.4.1 GSM模块  34-38
    3.4.2 RFID模块  38-41
    3.4.3 控制中心MCU  41
    3.4.4 电路连接  41-43
  3.5 本章小结  43-44
4 下位机软件设计  44-56
  4.0 ZigBee协议选择  44-46
  4.1 通信协议的制定  46-47
  4.2 ZigBee终端节点的程序设计  47-48
  4.3 ZigBee协调器程序设计  48-49
  4.4 控制中心主控制器程序设计  49-55
    4.4.1 设备识别  49-50
    4.4.2 控制中心串口数据的收发  50
    4.4.3 双机通信协议  50-52
    4.4.4 RFID模块驱动  52-53
    4.4.5 SMS短信息模块数据收发  53-54
    4.4.6 主程序流程  54-55
  4.5 本章小结  55-56
5 上位机程序设计  56-74
  5.1 数据库设计  56-59
    5.1.1 数据库的选择  56-58
    5.1.2 数据库设计  58-59
  5.2 中央控制管理系统程序设计  59-63
    5.2.1 中央控制管理系统菜单  60-61
    5.2.2 关键窗体设计  61-63
  5.3 家庭网站设计  63-73
    5.3.1 家庭网站功能分析  63-64
    5.3.2 家庭网站架构及关键技术  64-67
    5.3.3 关键页面设计及美化  67-73
  5.4 本章小结  73-74
6 结束语  74-76
  6.1 全文总结  74-75
  6.2 发展与展望  75-76
7 参考文献  76-81
8 攻读硕士学位期间发表论文情况  81-82
9 致谢  82

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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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