关于Zigbee的智能家居环境监测系统的设计-毕业论文

石家庄铁道大学毕业设计智能家居监测系统的设计DesignofTheIntelligentHomeFurnishingMornitorningSystem2014届电气与电子工程学院专业工业自动化学号20102543学生姓名刘轩昊指导教师杨明完成日期2014年6月1日毕业设计成绩单学生姓名刘轩昊学号20102543班级电1002-2专业工业自动化毕业设计题目智能家居监测系统的设计指导教师姓名杨明指导教师职称副教授评定成绩指导教师得分评阅人得分答辩小组长得分成绩：院长签字：年月日毕业设计任务书题目关于Zigbee的智能家居监测系统的设计学生姓名刘轩昊学号20102543班级电1002-2专业工业自动化承担指导任务单位电气与电子工程学院导师姓名杨明导师职称副教授一、主要内容1.了解Zigbee基本模块；2.了解ZStack协议；3.熟悉Zigbee模块的功能及在ZStack协议下的实现。二、基本要求1.了解Zigbee主要模块的功能；2.在Zigbee模块上实现ZStack协议；3.信号采集以及对上位机进行发送。三、应收集的资料及参考文献1.Zigbee模块的相关参数；2.ZStack协议的相关内容。四、进度计划1.第1周至第4周收集资料，熟悉设计环境，比较系统设计方案；2.第5周至第8周确定系统总体设计方案；3.第9周至第12周设计，优化，仿真，调试，完成设计；4.第12周至第16周整理论文，准备答辩。教研室主任签字时间年月日毕业设计开题报告题目智能家居监测系统的设计学生姓名刘轩昊学号20102543班级电1002-2专业工业自动化一、研究背景现代社会，人们越来越忙碌，生活节奏越来越快，人们对于舒适生活的要求也变得越来越强烈。智能家居控制系统可以提供更好的处理方案，既快捷又省力，还能提供舒适健康的环境。Zigbee可以用来检测室内温度、湿度，进而控制空调的运行，同时它又加强了处理紧急情况了能力，增加了住户的安全感，从而提高生活质量。Zigbee的低能耗与高效率，大大满足了智能家居的要求，使用起来快捷方便，节能高效，它对于改善现代人类的生活质量，创造舒适、安全、便利的生活有着非常重要的意义。二、国内外研究现状自从世界上第一栋智能建筑1984在美国出现后，西方国家先后提出了各种智能家居照明方案，在这方面美国一直处于领先水平。现在，国外的智能家居系统技术己日趋成熟，预计今年，50%以上的新房将具有一定的“智能型家居”功能。于此同时，由于技术的日益标准化，这些新型智能家居系统将比比尔.盖茨耗资6000万美元的高端别墅便宜得多。近年来，以美国微软公司以及摩托罗拉俄日收的一批国际知名企业，先后跻身于智能家居的研究与开发中，例如：微软的“梦之家”、IBM的“家庭主任”、摩托罗拉的“居所之门”等。此外，日韩新等国的龙头企业纷纷致力于家居智能化的开发，对家居市场更是跃跃欲试。在国外大型企业研发的同时，国内厂商也已开始智能家居产品的研发与生产，尤其是一些大公司凭借自己在资金与技术方面的又是，在低端产品市场上占据了相当重要的地位。比如清华同方的e.home事业部、北京的德达创先集团、伤害艾智系统有限公司等都在研发智能家居系统的相关产品。尤其是在最近几年基于Zigbee的智能家居系统发展迅速，各个公司的Zigbee产品正如雨后春笋一般迅速出产，智能家居正在逐步覆盖各个阶层。目前，国内的这些智能家居系统还处于萌芽的阶段。近些年来，在各个大公司和媒体的大力宣传下，我国的家居环境监测行业开始起步，已经有一些前瞻性很强的公司在从事此类系统的开发。另外，国内亦有些电器厂家也在市场上推出了自主的智能家居系统，类似的系统在家居环境的监测中均可以实现各种功能。三、主要工作及采用的方法1采用实验方法进行方案论证，模拟Zigbee无线网络实现智能家居网络；2.对Zigbee无线技术进行深入的研究，并通过分析Zigbee技术及智能家居的特点，去定了智能家居内部的网络拓扑，寻址方式，消息类型等特征；3.以51单片机射频收发芯片CC5230为核心搭建了一套Zigbee网络硬件平台，并通过与Zigbee协议栈的接口实现数据传输，并对Zigbee的主要功能进行了测试；4.总结评估设计，进行改进。四、预期达到的结果掌握Zigbee模块的参数功能与ZStack协议，实现数据采集模块与芯片的数据传输并向上位机发送无线数据。指导教师签字时间年月日摘要随着嵌入式计算、传感器、无线通信等技术的飞速发展，无线传感网被广泛应用于环境监测、军事国防和工农业控制等诸多领域，已成为电子信息技术发展的一个热点。CC2530是TI公司针对Zigbee的无线传感网芯片解决方案，具有功耗低，可靠性高，组网简单等优势。基于CC2530和Zigbee协议，设计了温湿度数据采集系统。在干扰环境下测试表明，网络具有较强的鲁棒性和自组能力。本课题主要介绍基于CC2530为核心的家庭环境监测系统的硬件电路设计和软件流程设计，实现了在家庭环境中对温度、湿度、烟雾的监测。将温度、湿度的信息量经过单片机处理后通过无线发送给上位机。本设计使用Zigbee无线网络协议，将系统参数传输及控制，可与上位机实时通讯和监控。关键词：CC2530传感器Zigbee环境监测ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofembeddedcomputing,sensor,wirelesscommunicationtechnology,wirelesssensornetworkiswidelyusedinenvironmentalmonitoring,militarydefense,industrialandagriculturalcontrolfields,hasbecomeahotspotinthedevelopmentofelectronicinformationtechnology.CC2530isawirelesssensornetworkchipforZigbeeTIsolution,withlowpowerconsumption,highreliability,simplenetworkingadvantages.CC2530andbasedonZigbeeprotocol,designthetemperatureandhumiditydataacquisitionsystem,thesoftwarealgorithmcoordinatorandordinarynodesaregivenrespectively,testedininterferenceenvironment,thenetworkhasstrongrobustnessandself-organizingability.ThispapermainlyintroducesthedesignofhardwarecircuitandsoftwareflowdesignoffamilyenvironmentmonitoringsystembasedonCC2530asthecore,realizesinthehomeenvironmentoftemperature,humidity.Amongthem,theanalogtemperature,humidity,lightsensorthroughtheSCMprocessingoutputcontrolactioncorrespondingadjustingthecorrespondingparameters;SCMoutputscorrespondingprotectioncontrol:instantaneousovercurrentprotection.ThisdesignusesZigbeewirelessnetworkprotocol,thesystemparametersoftransmissionandcontrol,isalsoavailablewithaPCreal-timecommunicationandmonitoring.Keywords:CC2530SensorZigbeeEnvironmentalMonitoring目录第1章绪论.......................................................................................................................11.1本文研究背景与意义..........................................................................................11.2智能家居环境监测系统的特点..........................................................................11.3国内外发展现状及分析......................................................................................21.4典型无线网络技术介绍......................................................................................21.4.1Zigbee技术...............................................................................................21.4.2Wi-Fi技术.................................................................................................31.4.3蓝牙技术...................................................................................................31.5.1本文主要研究内容...................................................................................31.5.2本文主要研究创新点...............................................................................4第2章Zigbee技术综述...................................................................................................52.1Zigbee技术介绍..................................................................................................52.2Zigbee技术的特点..............................................................................................62.3Zigbee网络设备组成和网络结构......................................................................62.4Zigbee协议分析..................................................................................................72.4.1网络层(NWK).................