【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,人們對(duì)家居生活的要求越來越高,這給智能家居的發(fā)展帶來了機(jī)會(huì)。智能家居滿足了人們的需求,實(shí)現(xiàn)家用電器等設(shè)備智能化,從而擺脫傳統(tǒng)的家電工作方式。人們出門在外,只要家里安裝了安防監(jiān)控,就能隨時(shí)隨地通過手機(jī)觀察家中的情況。不僅如此,還可以通過網(wǎng)絡(luò)智能控制家用電器開關(guān),人在回家途中,就能開啟控制,打開電飯鍋煮飯�；氐郊铱梢约纯滔硎艿酵聿�,這便有了非常舒適的居住環(huán)境。這些都是智能家居給我們生活帶來的變化。以前也有些智能家居,只是以前的智能家居都是通過網(wǎng)線來布置,并且控制比較分散,布線較為繁瑣。如果利用WiFi通信技術(shù),使得家用設(shè)備連接在一起,并通過連接到以太網(wǎng),這樣就能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制智能家居。并且WiFi技術(shù)是通過無線的方式連接,節(jié)省了布線的人力、物力和財(cái)力。完美的解決了傳統(tǒng)智能家居的瓶頸問題。本文在分析當(dāng)前國內(nèi)外智能家居控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上針對(duì)目前智能家居控制系統(tǒng)存在高成本,高復(fù)雜性等問題,設(shè)計(jì)了一款基于WiFi的智能家居網(wǎng)關(guān)控制系統(tǒng)。該網(wǎng)關(guān)解決了傳統(tǒng)智能家居控制系統(tǒng)中移動(dòng)性差、系統(tǒng)復(fù)雜、成本高昂等缺點(diǎn),將WiFi技術(shù)、ZigBee組網(wǎng)技術(shù)、以太網(wǎng)通信技術(shù)結(jié)合起來,使得智能家居系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)具備靈活多變的控制方式。人們可以通過智能手機(jī)、PC機(jī)、平板電腦等設(shè)備對(duì)智能家居進(jìn)行操控。只要能連接到互聯(lián)網(wǎng)的通信設(shè)備,就可以通過發(fā)送指令的方式控制家庭當(dāng)中的家電,或者監(jiān)控家庭家電的設(shè)備狀態(tài),從而提高人們的生活環(huán)境與生活質(zhì)量。要使家用電器能夠?qū)崿F(xiàn)與以太網(wǎng)連接,與智能手機(jī)連接,這就必須具備無線WiFi功能。在本系統(tǒng)當(dāng)中,注重WiFi的性能測試,無線天線的調(diào)試和匹配技術(shù),電路設(shè)計(jì)當(dāng)中需要注意的事項(xiàng)以及PCB layout電源設(shè)計(jì),信號(hào)完整性設(shè)計(jì),射頻網(wǎng)絡(luò)布線設(shè)計(jì)等。從而提高WiFi的通信距離、穩(wěn)定性以及智能家居產(chǎn)品的使用性。
【圖文】：

前面一個(gè)章節(jié)闡述了智能家居行業(yè)的發(fā)展情況以及關(guān)于 WiFi 無線通信技術(shù)的一些基本知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)闡明了基于 WiFi 通信技術(shù)下的智能家居的發(fā)展意義。如何利用 WiFi網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)智能家居的聯(lián)網(wǎng)控制顯得十分重要，這就需要有良好的 WiFi 通信技術(shù)水平。本章基于實(shí)現(xiàn)智能家居 WiFi 無線網(wǎng)關(guān)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求，闡述設(shè)計(jì)原理，以及對(duì)于 WiFi 的射頻部分如何設(shè)計(jì)、調(diào)試，以及測試的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。3.1 智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求分析為了使整個(gè)智能家居系統(tǒng)能夠更加智能化、網(wǎng)絡(luò)化，解決傳統(tǒng)家居的布線復(fù)雜性以及不穩(wěn)定性。提出了基于 WiFi 無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能家居的控制，智能家居當(dāng)中的家用設(shè)備都是具有 ZigBee 或者藍(lán)牙或者 WiFi 的，如何能將這些 ZigBee 和藍(lán)牙控制的智能家居系統(tǒng)連接到互聯(lián)網(wǎng)呢，這就要求必須要建立一個(gè)網(wǎng)關(guān)。本設(shè)計(jì)就是建立起一個(gè)智能家居的網(wǎng)關(guān)，由于國外的很多智能家居設(shè)備都是采用 ZigBee 進(jìn)行組網(wǎng)的，所以在制作網(wǎng)關(guān)的同時(shí)，需要兼容 ZigBee 的功能，而藍(lán)牙設(shè)備由于它的通信距離比較短，在智能家居的設(shè)備當(dāng)中運(yùn)用的相對(duì)較少，因此本系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要帶 ZigBee 組網(wǎng)功能。

圖 3.2 整體設(shè)計(jì)原理圖3.3.1 WiFi 芯片選型在對(duì)芯片進(jìn)行選型時(shí)，選擇大的供應(yīng)商會(huì)相對(duì)靠譜，制作出來的芯片質(zhì)量也會(huì)相對(duì)穩(wěn)定，因此針對(duì) MTK 有兩款 WiFi 芯片：(1) RT5350：這是一款 1T1R 802.11n 芯片，一般是用來制作路由器的，它有 5 個(gè)網(wǎng)口，速度為 10/100M 以太網(wǎng)，內(nèi)部有集成 USB 功能，150Mbps PHY 數(shù)據(jù)傳輸速率，同時(shí) CPU 運(yùn)行的頻率為 360MHZ，內(nèi)部有 32KB I cache/16KB D cache.并且擁有多個(gè) GPIO口，以及 I2C、I2S 和串口以及燒入口 JATG。主電源采用 3.3V 供電。該芯片的封裝采用 TFBGA 196，芯片價(jià)格也實(shí)惠，但是有一個(gè)缺點(diǎn)，該芯片的耗電高，發(fā)熱量大，芯片運(yùn)行一段時(shí)間后，明顯發(fā)燙，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上需要良好的散熱才行。否則容易因?yàn)檫^熱而重啟[17]。具體功能結(jié)構(gòu)圖如圖 3.3 所示。(2) MT7620A：這款 MCU 兼容 802.11n，工作的頻率為 580MHZ，也有 5 個(gè)網(wǎng)口，一般也是用來做路由器的，但是這款芯片具有 2 個(gè)天線，是 2T2R 的 WiFi 芯片。內(nèi)部有 64KB I-Cache 和 32KB D-Cache，具有 300Mbps PHY 速率，，由于它的數(shù)據(jù)傳輸比較快，
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU855;TN92

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