發(fā)布時間：2017-08-01 06:15

  本文關(guān)鍵詞：基于Zigbee技術(shù)的智能家居中電器控制的研究

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【摘要】：隨著無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展,智能家居的概念被越來越多的人所理解和接受。然而,傳統(tǒng)的智能家居只能實現(xiàn)開關(guān)量控制且擴展性不好、成本高,因此越來越滿足不了人們對于智能生活的追求。本文采用基于Zigbee技術(shù)與ARM技術(shù)的智能家居控制系統(tǒng),引入無線傳感網(wǎng)絡(luò),在降低了智能家居成本的同時也使布線更加靈活,具有更好的擴展性和靈活性。首先,本文研究了智能家居國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r,分析了智能家居中所用到的關(guān)鍵技術(shù)——無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和嵌入式技術(shù)。通過對Zigbee技術(shù)、藍牙技術(shù)、UWB、Wi-Fi、紅外幾種常用無線通信技術(shù)的比較,得出基于Zigbee技術(shù)的智能家居系統(tǒng)在功耗、成本、網(wǎng)絡(luò)容量等方面具有較大優(yōu)勢。因此,本文選用Zigbee技術(shù)作為智能家居中的無線通信技術(shù)。其次,完成了控制系統(tǒng)硬件平臺的搭建。系統(tǒng)選用廣州友善之臂(FriendlyARM)公司的tiny4412開發(fā)主板為主控平臺,選用TI公司的CC2530芯片為系統(tǒng)的無線通信芯片,完成了控制系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)和節(jié)點的無線通信模塊的研制。對現(xiàn)有WSN中天線進行研究,研制了以便在智能家居中終端節(jié)點上安裝的IFA天線和鞭狀天線。再次,進行了控制系統(tǒng)軟件環(huán)境的搭建與開發(fā)。課題中嵌入式網(wǎng)關(guān)選用Android系統(tǒng)作為操作系統(tǒng),采用虛擬IP的方法完成Zigbee協(xié)議與Internet協(xié)議的轉(zhuǎn)換,采用Labview和Android Studio完成了PC機運用程序與智能移動終端的APP開發(fā)。通過對無線通信協(xié)議的研究,提出在LEACH協(xié)議簇頭節(jié)點選取階段加入節(jié)點的位置信息與節(jié)點的當(dāng)前剩余能量信息、在簇頭最終選定階段引入模擬退火算法,實驗結(jié)果表明優(yōu)化后的協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)壽命和數(shù)據(jù)傳輸效率上都有了很大的提高。最后,文中對最后的實驗結(jié)果進行了分析總結(jié)。結(jié)果表明:基于Zigbee技術(shù)的智能家居電器控制系統(tǒng)的方案是可行的,具有功耗低、擴展性好、成本低廉的特點,具有較強的實用價值和運用前景。
【關(guān)鍵詞】：智能家居 Zigbee技術(shù) 嵌入式系統(tǒng) 智能控制
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN92;TU855;TP273
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 課題的背景及意義9-10
• 1.2 課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 課題國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 課題國外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文的研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排14-15
• 1.3.1 本文的研究內(nèi)容14-15
• 1.3.2 論文的結(jié)構(gòu)安排15
• 1.4 本章小結(jié)15-17
• 2 關(guān)鍵技術(shù)研究17-27
• 2.1 WSN分析17-22
• 2.1.1 WSN的特點17-18
• 2.1.2 WSN路由協(xié)議分析18-22
• 2.2 Zigbee技術(shù)分析22-24
• 2.2.1 Zigbee技術(shù)的起源和發(fā)展22
• 2.2.2 Zigbee技術(shù)的特點22-23
• 2.2.3 Zigbee協(xié)議框架23-24
• 2.3 嵌入式系統(tǒng)分析24-26
• 2.3.1 嵌入式系統(tǒng)的特點24
• 2.3.2 嵌入式系統(tǒng)的組成部分24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 3 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件平臺的搭建27-39
• 3.1 系統(tǒng)整體概述27-28
• 3.2 系統(tǒng)任務(wù)分析28
• 3.3 系統(tǒng)整體設(shè)計方案28-29
• 3.4 系統(tǒng)硬件環(huán)境的研制29-37
• 3.4.1 網(wǎng)關(guān)平臺的搭建29-32
• 3.4.2 Zigbee節(jié)點電路的研制32-37
• 3.5 本章小結(jié)37-39
• 4 控制系統(tǒng)軟件環(huán)境的搭建與開發(fā)39-57
• 4.1 嵌入式系統(tǒng)的移植39-41
• 4.2 路由協(xié)議的改進41-45
• 4.2.1 改變簇頭產(chǎn)生方式41
• 4.2.2 改變協(xié)議的具體實現(xiàn)41-44
• 4.2.3 仿真試驗場景與參數(shù)設(shè)定44
• 4.2.4 仿真試驗結(jié)果與分析44-45
• 4.3 Zigbee與Internet協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件的設(shè)計45-47
• 4.4 Zigbee節(jié)點軟件設(shè)計47-54
• 4.4.1 ZigBee2007協(xié)議棧結(jié)構(gòu)和原理47-49
• 4.4.2 ZigBee無線子網(wǎng)的組網(wǎng)實現(xiàn)49-54
• 4.5 PC與移動終端軟件開發(fā)54-55
• 4.5.1 PC端軟件開發(fā)54-55
• 4.5.2 移動終端軟件開發(fā)55
• 4.6 本章小結(jié)55-57
• 5 系統(tǒng)測試與分析57-61
• 5.1 系統(tǒng)整體測試57-60
• 5.1.1 節(jié)點傳感器工作檢測58-59
• 5.1.2 系統(tǒng)丟包率測試59-60
• 5.2 測試結(jié)果分析60
• 5.3 本章小結(jié)60-61
• 6 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 全文總結(jié)61
• 6.2 展望61-63
• 致謝63-65
• 參考文獻65-69
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果69

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本文編號：602851