基于物联网技术的网络智能家居远程控制系统的设计

天津大学硕士学位论文基于物联网技术的网络智能家居远程控制系统的设计DesignofRemoteControlSystemforNIHABasedonIOT学科专业：通信与信息系统研究生：程静涛指导教师：杨晋生副教授天津大学电子信息工程学院2012年5月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中文摘要本课题主要研究的是物联网技术中关于网络智能家居NIHA（NetworkIntelligentHomeAppliance）的联网技术，以期为物联网时代网络智能家居的实现提供一个可行的技术方案，使得NIHA系统能够实现家用电器的网络化、智能化管理。课题主要采用嵌入式WEB服务器的远程登录的控制方法，使远端计算机通过Internet网络访问NIHA服务器。NIHA服务器作为智能家居的核心控制设备将接收指令和信息进行判决，通过ZigBee无线传感网络和电力线通信（PLC）方式等技术处理，完成对智能家居数据信息的采集、控制等功能。系统采用嵌入式处理器ARM9（S3C2440A）芯片作为NIHA服务器的主芯片，以DM9000A为网络适配芯片完成数据联网的功能，选用CC2430作为无线传感网络的硬件设备，文中还对ZigBee协议族以及协调器和终端节点的组网进行了研究。本设计采用基于PLC的仿以太网总线的基本构想，选用MI200E完成电力线通信控制智能家电，具有低成本、联网容易、工作稳定的特点。本论文的创新之处在于提出了以NIHA服务器为核心，将无线传感网路技术和电力线通信技术有机融合，以此为框架作为网络智能家居的主要研究方向，实现系统的性价比高、网络智能化程度高、联网容易的控制目标。研究结果表明，本文完成的NIHA设计，可以解决NIHA系统的各种通信协议的融合问题，易于实现，具有很好的应用前景。关键词：ZigBee；网络智能家居；电力线通信；CC2430；MI200EABSTRACTThissubjectisresearchedthatthetechnologyaboutIntelligenthouseholdNIHA(NetworkIntelligentHomeAppliance)intheIOT（theInternetofThings）networkingtechnology.ItsprovideafeasibletechnologysolutionsmeaningfortheageofIOTrealizetheNIHA.EnablingNIHAsystemcanrealizethehouseholdappliancesofnetworkandintelligentmanagement.Thecontrolmethodisadoptedmainlythatlong-rangelogontheEmbbed-WebServer,theNIHAserverisvisitedtothefarendcomputerthroughtheInternetnetwork.TheNIHAserverasintelligencehomecorecontrolequipmentwillreceiveinstructionandinformationandthencarryingoutjudgment,accomplishingthefunctionssuchascollecting,controllingintelligencehome,throughtheZigBeewirelesssensornetworkandpowerlinescommunication(PLC)modetechnologyprocessing.SystemisadopttoEmbeddedprocessorsARM9(S3C2440A)chipsaretheNIHAserverhostchip;ThispaperdetailedexplanationaboutthechipoperatingprincipleandnetworkeddatarealizationmethodthatDM9000Aasthenetworkadapter;ChoosetheCC2430hardwareequipmentaswirelesssensorynetwork.Ithavecharacteristicwithlowpowerconsumptionandnetworkingeasy,capitalofnethasassumeddetailedresearchinculturetotheZigBeeagreementclusterwhocoordinatorandtheterminalnode.Canbestableaccomplishingsensorydatataking-over,analyseandjudge;SelectanduseMI200Eaccomplishingthepowerlinescommunicationunderthecontrolofintelligencehomeappliance,putforwardthebasicconceptthatPLCimitationoftheEthernetbus,withlowcost,networkingeasy,workstablecharacteristics.ThispaperintheinnovationoftheproposedinNIHAserverasthecore,willwirelesssensornetworktechnologyandcommunicationtechnologyoforganicintegrationofthepowerlines,basedonthisframeasanetworkintelligencelivesinthemaindirectionoftheresearch,rowdisadvantagestakeinterest,fromeachofthesystemofhighperformance/priceratio,networkintelligent,networkingeasycontrolgoals.TheresultsshowthattheNIHAdesign,itcansolveNIHAsystemofthefusionofvariouscommunicationprotocol,easytoberealized,hastheverygoodapplicationprospects.Keywords：ZigBeeNIHAPLCCC2430MI200E目录第一章绪论..............................................................................................................11.1物联网的基本概念....................................................................................11.2国外研究现状............................................................................................11.3国内的研究现状........................................................................................11.4研究问题的提出.......................................................................................21.4.1物联网技术的应用与智能家居的数字化进程.............................21.4.2问题的提出和意义.........................................................................21.5论文完成的主要工作和内容....................................................................31.5.1本课题研究目标.............................................................................31.5.2本课题研究的主要内容.................................................................31.5.3本课题拟解决的关键技术.............................................................4第二章NIHA服务器主芯片软硬件的设计...............................................................62.1ARM嵌入式微处理器简介....................................................................62.1.1ARM系列芯片功能概述...............................................................62.1.2NIHA服务器器件选型..................................................................72.2NIHA服务器最小系统结构设计.............................................................72.2.1时钟电路........................................................................................72.2.2实时时钟........................................................................................92.2.3存储器电路....................................................................................92.2.4系统复位电路...............................................................................122.2.5键盘电路......................................................................................122.3显示电路..................................