基于zigbee技术的家居环境监测系统的设计与实现最终版

江苏理工学院毕业设计说明书（论文）I基于ZigBee技术的家居环境监测系统的设计与实现摘要：环境是人们赖以生存的必要条件，随着现代化信息技术的迅猛发展和提高，人们对自己的生活环境有了更高的要求，希望自己的生活环境健康、舒适。近些年，特别是人类在信息技术上的快速发展，使得各种无线通信技术有了前所未有的突破，无线技术在智能家居上的应用将越来越广泛。因此，本文利用ZigBee技术设计出了这种无线家居环境监测系统。该系统中，传感器节点（即终端节点）可以选择温度、湿度、亮度等传感器，并且可以根据需求添加或减少传感器节点。所以本文无线网络终端模块选用的CC2530芯片为平台，以实现信息数据的接收与发送。此芯片内置8051内核的单片机内核，并有一定的内存空间，故只要加上些少许外围电路就可以实现功能，无需再加单片机。在数据接收端（即协调器节点）收到的数据处理传送到PC机上显示。为了让用户方便监测数据，本文在PC机上设计了显示界面，让人们更加方便操作及监测数据。本系统运行可靠，能正确获取环境数据，实现实时监测。关键词：ZigBee;无线传感器网络;环境监测;智能家居江苏理工学院毕业设计说明书（论文）IIDesignandRealizationofHouseholdEnvironmentMonitoringSystemBasedonZigBeeTechnologyAbstract：Environmentisanecessaryconditionforsurvival.Withtherapiddevelopmentandimprovementofmoderninformationtechnology,peoplehavehigherrequirementsfortheirlivingenvironment.Theyhopetheylivehealthilyandcomfortably.Duringrecentyears,especiallythequickdevelopmentofinformationtechnologywhichenablesallkindsofwirelesscommunicationtechnologytoimproveunprecedentedly.So,thethesisutilizesZigBeetechnologytoexploitanddesignthewirelesshomeenvironmentalmonitoringsystem.Inthesystem,thesensornode(aswellasterminalnode)canchoosetemperature,humidity,brightnessetc.Therefore,thewirelessnetworkterminalmoduleofthethesischoosetheCC2530chipastheplatformforrealizingreceivingandsendingoftheinformationdata.Thechiphasasinglechipwith8051coreandhascertainmemoryspace.Thus,itcanrealizeitsfunctionbyaddingalittleperipheralcircuitwithoutextrasinglechip.Thereceiveddataprocessinginthedatareceivingterminal(thatiscoordinatornode)sendtoPCforpeople’sreal-timemonitoring.ThethesisdesignedthedisplayinterfaceinPCforpeople’soperationanddatamonitoringconveniently.Thesystemworksreliablywhichcanobtaincorrectenvironmentaldataandrealizerealtimemonitoring.Keywords：ZigBee;Wirelesssensornetworks;environmentalmonitoring;smarthome江苏理工学院毕业设计说明书（论文）目录前言.....................................................................1第1章绪论............................................................21.1本文的研究背景..................................................21.2智能家居环境监测系统的特点......................................21.3本文主要研究内容................................................31.4开发工具及开发环境的介绍.......................................31.4.1系统软件开发环境介绍..............................................41.4.2上位机软件开发环境介绍............................................5第2章ZigBee技术的概述......................................72.1ZigBee技术的概念................................................72.2ZigBee技术的特点................................................82.3ZigBee网络设备组成和网络结构....................................82.4ZigBee的协议分析................................................92.4.1网络层（NWK）....................................................102.4.2应用层（APP）....................................................112.5本章小结.......................................................12第3章系统的总体设计...............................................133.1系统结构.......................................................133.2系统功能定义...................................................133.3系统设计要求...................................................153.4本章小结.......................................................15江苏理工学院毕业设计说明书（论文）第4章系统的硬件设计...............................................164.1ZigBee硬件选型.................................................164.2节点硬件设计...................................................184.3本章小结.......................................................21第5章系统的软件设计及实现........................................225.1软件部分总体介绍...............................................225.1.1软件设计整体流程...........................................225.1.2协调器的自动组网流程.......................................225.2协调器节点软件实现.............................................255.3传感器节点软件设计.............................................275.4本章小结.......................................................28第6章上位机软件实现及测试........................................296.1上位机软件实现.................................................296.2软件测试.......................................................306.3本章小结.......................................................32结束语..................................................................33参考文献...............................................................34致谢....................................................................35江苏理工学院毕业设计说明书（论文）第1页共35页前言自人类诞生以来，人们一直都在努力改善和提高着自己的生活和居住条件。随着工业革命和信息技术革命的成功，进入21世纪后，人类的各种技术包括通信技术、计算机网络、控制理论、互联网等都有了很大的发展，另外，经济的发展也使我们都希望居住在一个舒适的家居环境中，只有这样我们的生活才会更好，身体才会健康。由于人们又了这种想法，由此智能家居(SmartHome)[1]系统也就越来越多的被人们所重视了。研究人员希望能通过这种新的技术将家居中各种智能化的设备、家用电器和家庭安防设备等整合一个智能化的系统上进行资源共享、分析、控制和管理这些设备，控制这些设备来对家居中的环境参数符合人们舒适居住使用的要求，营造一个良好的环境[2]，从而可使用户能够居住在一个更高要求的环境中。本文研究设计了一种智能家居环境监测子系统，实现对家庭环境的实时监测，实时为用户提供可靠并且全面的环境信息。智能家居系统中一个非常重要的部分就是本文所研究的环境监测子系统。在这个系统中，人们可以获得实时的居住环境信息，如温度和湿度、各种有害气体的浓度、光照强度、火灾信息等。同时，此系统中传感器所得到的环境参数可以为其它家居设备做决策参考，最终由智能家居系统实现对家庭环境的智能调节，比如，当测量到的光照强度高于用户设定的一定值的时候，系统就将启动自动窗帘系统的马达，自动将窗帘关到一定程度，以降低室内的光强度，适合居住；又如，当温度值偏低时，系统就将启动空调设备进行工作，来增高室内温度。因此，智能家居系统为用户提供了安全、舒适、便捷生活的环境，从而使环境监测子系统成为了智能家居系统的一个非常重要关键部分与基本环节，能否拥有一个好的智能家居系统的关键在于能否设计出好环境监测子系统，这对改善人们生活环境的舒适度具有非常重要的意义。江