本文關(guān)鍵詞：基于WiFi智能家居的網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

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【摘要】：近年來,物聯(lián)網(wǎng)成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)領(lǐng)域,被認(rèn)為是繼互聯(lián)網(wǎng)之后最重大的科技創(chuàng)新。智能家居作為物聯(lián)網(wǎng)的一種重要應(yīng)用,在我國逐漸形成了一個(gè)潛力巨大的市場,極具有發(fā)展前景。智能家居系統(tǒng)以智能網(wǎng)關(guān)為核心,包含家庭智能終端設(shè)備、環(huán)境數(shù)據(jù)采集和家電控制設(shè)備。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)存在的高成本、高復(fù)雜性等問題,設(shè)計(jì)了一款基于WiFi智能家居網(wǎng)關(guān)的控制系統(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。論文主要研究內(nèi)容如下：1)設(shè)計(jì)了智能家居網(wǎng)關(guān)的架構(gòu),搭建了基于Cortex-M3內(nèi)核的嵌入式硬件平臺(tái)。研究了μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng),并將其成功移植到處理器芯片STM32F103C8T6上,編寫了相關(guān)的驅(qū)動(dòng)及多任務(wù)應(yīng)用程序。2)探討了控制智能家電的通信協(xié)議,初步研究了智能家居控制系統(tǒng)中紅外模塊學(xué)習(xí)功能、智能家居網(wǎng)關(guān)及信息家電之間的數(shù)據(jù)交互協(xié)議規(guī)范。3)在傳輸層TCP、UDP協(xié)議的基礎(chǔ)上,使用戶能通過Internet接入控制系統(tǒng),通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)試助手對(duì)家電進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。4) ZigBee組網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用到智能家居設(shè)計(jì)中,通過無線組網(wǎng)方式對(duì)家庭內(nèi)部環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試表明,本文設(shè)計(jì)的智能家居網(wǎng)關(guān)能夠很好的滿足智能家居控制系統(tǒng)對(duì)家居環(huán)境智能化的需求,能夠較好的實(shí)現(xiàn)對(duì)家電設(shè)備的集中化管理與遠(yuǎn)程控制,同時(shí)具備操作簡便、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉等特點(diǎn),為廉價(jià)智能家居的推廣提供了可能。
【關(guān)鍵詞】：網(wǎng)關(guān) 智能家居 WiFi通信 μC/OS-Ⅱ
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN92;TN915.05
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 緒論9-13
• 1.1 研究目的與意義9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 國外智能家居發(fā)展?fàn)顩r9-10
• 1.2.2 國內(nèi)智能家居發(fā)展?fàn)顩r10-11
• 1.3 智能家居未來發(fā)展趨勢11
• 1.4 本文內(nèi)容結(jié)構(gòu)11-13
• 2 網(wǎng)關(guān)總體設(shè)計(jì)方案13-21
• 2.1 智能家居網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)組成13-14
• 2.2 智能家居網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案14-15
• 2.2.1 智能家居網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)14-15
• 2.3 智能家居系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)15-20
• 2.3.1 嵌入式系統(tǒng)15-17
• 2.3.2 WiFi技術(shù)17-18
• 2.3.3 ZigBee技術(shù)18-19
• 2.3.4 以太網(wǎng)技術(shù)19-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 3 智能家居網(wǎng)關(guān)硬件研究與設(shè)計(jì)21-31
• 3.1 網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)總體接口設(shè)計(jì)21
• 3.2 核心處理模塊STM32F103C821-28
• 3.2.1 電源電路設(shè)計(jì)22-23
• 3.2.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì)23-24
• 3.2.3 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)24
• 3.2.4 LED、KEY、及BOOT跳線24-26
• 3.2.5 JLINK電路設(shè)計(jì)26
• 3.2.6 STM32 SPI接口26-27
• 3.2.7 UART接口27-28
• 3.3 STM32F103核心板PCB設(shè)計(jì)28-30
• 3.4 本章小結(jié)30-31
• 4 網(wǎng)關(guān)各模塊通信接口設(shè)計(jì)31-40
• 4.1 WiFi接口電路設(shè)計(jì)31-33
• 4.1.1 WiFi通信接口設(shè)計(jì)31-32
• 4.1.2 CC3000主要特性與優(yōu)勢32-33
• 4.2 以太網(wǎng)接口設(shè)計(jì)33
• 4.3 紅外遙控模塊設(shè)計(jì)33-34
• 4.4 ZigBee接口電路設(shè)計(jì)34-39
• 4.4.1 ZigBee傳感器模塊設(shè)計(jì)36
• 4.4.2 人體紅外探測傳感器接口電路設(shè)計(jì)36-37
• 4.4.3 可燃?xì)怏w探測傳感器接口電路設(shè)計(jì)37-38
• 4.4.4 PM2.5灰塵傳感器接口電路38-39
• 4.5 本章小結(jié)39-40
• 5 智能家居網(wǎng)關(guān)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)40-62
• 5.1 軟件開發(fā)環(huán)境40-41
• 5.1.1 ARM開發(fā)工具40
• 5.1.2 ARM集成開發(fā)環(huán)境40-41
• 5.1.3 IAR開發(fā)環(huán)境介紹41
• 5.2 ARM開發(fā)編譯環(huán)境41-44
• 5.2.1 μC/OS-Ⅱ簡介41-42
• 5.2.2 μC/OS-Ⅱ移植到STM3242-44
• 5.3 協(xié)議轉(zhuǎn)換44-49
• 5.3.1 UDP協(xié)議介紹44-46
• 5.3.2 TCP協(xié)議46-49
• 5.4 紅外模塊與服務(wù)器軟件設(shè)計(jì)49-52
• 5.4.1 與服務(wù)器通信軟件設(shè)計(jì)49-52
• 5.5 系統(tǒng)主要模塊驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)52-61
• 5.5.1 WiFi與服務(wù)器通信軟件設(shè)計(jì)52
• 5.5.2 CC3000 SPI驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)52
• 5.5.3 以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)52-55
• 5.5.4 ZigBee自組網(wǎng)軟件設(shè)計(jì)55-61
• 5.6 本章小結(jié)61-62
• 6 系統(tǒng)測試62-73
• 6.1 系統(tǒng)硬件電氣特性測試62
• 6.2 各模塊調(diào)試與功能測試62-72
• 6.2.1 ZigBee組網(wǎng)測試63-66
• 6.2.2 以太網(wǎng)透傳程序測試66-68
• 6.2.3 WiFi IP配置及透傳68-69
• 6.2.4 網(wǎng)關(guān)對(duì)ZigBee數(shù)據(jù)采集69-70
• 6.2.5 智能家電遠(yuǎn)程控制70-72
• 6.3 本章小結(jié)72-73
• 7 總結(jié)與展望73-75
• 7.1 總結(jié)73
• 7.2 展望73-75
• 參考文獻(xiàn)75-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文78-79
• 致謝79-81

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：766911