本文關(guān)鍵詞：智能家居ZigBee模塊及低功耗應(yīng)用的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著社會的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展,智能家居系統(tǒng)越來越完善,為人們提供了舒適和便捷的生活。在智能家居系統(tǒng)中,通信模塊是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)。在多種短距離通信技術(shù)中,ZigBee技術(shù)憑借其優(yōu)良的性能成為最適合智能家居系統(tǒng)的通信技術(shù)之一。本文主要完成系統(tǒng)中各個設(shè)備之間用于通信的ZigBee模塊。論文首先闡述了課題的研究背景和意義,介紹了ZigBee技術(shù)國內(nèi)外的研究和發(fā)展現(xiàn)狀,并引出通信模塊的設(shè)計對整個系統(tǒng)的重要性。隨后整體介紹了智能家居系統(tǒng)中的ZigBee模塊,并從功能需求、性能指標(biāo)兩方面提出了ZigBee模塊的設(shè)計需求。通過對比各種可行的方案,最后選定了SoC的實(shí)現(xiàn)方案,并給出了ZigBee模塊的總體結(jié)構(gòu)。接著,綜合比較各廠商SoC實(shí)現(xiàn)方案,最終確定了以CC2530為核心的ZigBee模塊SoC設(shè)計方案。根據(jù)此方案對ZigBee模塊進(jìn)行硬件電路設(shè)計,將電路分為RF電路和外圍電路兩個部分。其中RF電路需要考慮巴倫電路、阻抗匹配和傳輸線設(shè)計,經(jīng)過理論分析和軟件仿真,最終完成了設(shè)計。外圍電路主要包括晶振電路和電源去耦濾波電路。在完成電路圖的基礎(chǔ)上,介紹了PCB板的抗干擾設(shè)計和可靠性處理。然后,分析和設(shè)計了ZigBee模塊的天線。論文介紹了天線的基本特性,分析了室內(nèi)電磁波的傳播機(jī)制和退極化特性,得出了天線的特殊要求。根據(jù)要求,選擇了倒F天線。對倒F天線進(jìn)行了理論分析和軟件仿真,完成了倒F天線的設(shè)計。為提高增益,對倒F天線進(jìn)行了改進(jìn)。然后,對ZigBee模塊在智能家居系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了軟件設(shè)計,主要分析和設(shè)計了協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和終端節(jié)點(diǎn)的工作流程。在此基礎(chǔ)上,對ZigBee模塊的低功耗設(shè)計進(jìn)行了研究,方便ZigBee模塊應(yīng)用在能量有限的場景。最后,對ZigBe e模塊進(jìn)行了測試,主要包括ZigBee模塊天線、通信性能和功耗的測試,測試結(jié)果表明ZigBee模塊適合應(yīng)用于智能家居系統(tǒng)中。
【關(guān)鍵詞】：智能家居 ZigBee模塊 CC2530 倒F天線 低功耗
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU855;TN92
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 課題的研究背景和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 論文研究內(nèi)容及章節(jié)安排12-14
• 第二章 需求分析與方案設(shè)計14-18
• 2.1 智能家居ZigBee模塊需求分析14-16
• 2.1.1 智能家居ZigBee模塊概述14
• 2.1.2 ZigBee模塊功能需求14-15
• 2.1.3 ZigBee模塊主要技術(shù)指標(biāo)15-16
• 2.2 ZigBee模塊總體設(shè)計方案16-17
• 2.2.1 ZigBee模塊實(shí)現(xiàn)方案比較16-17
• 2.2.2 ZigBee模塊總體結(jié)構(gòu)17
• 2.3 本章小結(jié)17-18
• 第三章 ZigBee模塊硬件電路設(shè)計18-42
• 3.1 ZigBee模塊硬件選型18-20
• 3.1.1 ZigBee SoC芯片對比18-19
• 3.1.2 CC2530芯片介紹19-20
• 3.2 巴倫電路與阻抗匹配20-28
• 3.2.1 巴倫電路基礎(chǔ)20-21
• 3.2.2 阻抗匹配21-23
• 3.2.3 巴倫電路與阻抗匹配設(shè)計23-28
• 3.3 射頻前端放大電路設(shè)計28-32
• 3.3.1 CC2591芯片介紹28-29
• 3.3.2 CC2591芯片應(yīng)用29
• 3.3.3 CC2591匹配網(wǎng)絡(luò)29-32
• 3.4 傳輸線理論與微帶線設(shè)計32-37
• 3.4.1 傳輸線理論32-33
• 3.4.2 微帶線設(shè)計33-37
• 3.5 電源與晶振電路37
• 3.5.1 晶振電路37
• 3.5.2 電源去耦濾波電路37
• 3.6 PCB設(shè)計37-41
• 3.6.1 原理圖37-38
• 3.6.2 PCB設(shè)計38-41
• 3.7 本章小結(jié)41-42
• 第四章 ZigBee模塊天線的設(shè)計42-66
• 4.1 天線基本特性42-44
• 4.1.1 輸入阻抗42
• 4.1.2 效率42
• 4.1.3 頻帶寬度42-43
• 4.1.4 極化43
• 4.1.5 方向圖43-44
• 4.1.6 方向性系數(shù)與增益44
• 4.2 ZigBee模塊天線的選型44-49
• 4.2.1 天線的物理結(jié)構(gòu)44-45
• 4.2.2 室內(nèi)電磁波的傳播機(jī)制45-46
• 4.2.3 室內(nèi)電磁波的退極化46-49
• 4.2.4 ZigBee模塊天線的特殊要求49
• 4.3 倒F天線的研究49-54
• 4.3.1 倒F天線概述49-50
• 4.3.2 倒F天線特性分析50-54
• 4.4 印制倒F天線的設(shè)計54-65
• 4.4.1 仿真模型的建立54-55
• 4.4.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)對天線特性的影響55-60
• 4.4.3 倒F天線設(shè)計實(shí)例60-62
• 4.4.4 倒F天線改進(jìn)62-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 第五章 ZigBee模塊的應(yīng)用及低功耗設(shè)計66-76
• 5.1 開發(fā)環(huán)境介紹66-69
• 5.1.1 軟件開發(fā)環(huán)境66
• 5.1.2 Z-Stack協(xié)議棧簡介66-67
• 5.1.3 Z-Stack的運(yùn)行機(jī)制67-68
• 5.1.4 Z-Stack的尋址模式68-69
• 5.2 ZigBee節(jié)點(diǎn)功能的實(shí)現(xiàn)69-72
• 5.2.1 系統(tǒng)總體方案分析69
• 5.2.2 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計69-70
• 5.2.3 路由節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計70-71
• 5.2.4 終端節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計71-72
• 5.3 ZigBee模塊低功耗研究72-75
• 5.3.1 ZigBee模塊硬件低功耗研究72
• 5.3.2 ZigBee模塊軟件低功耗研究72-75
• 5.4 本章小結(jié)75-76
• 第六章 ZigBee模塊測試76-82
• 6.1 ZigBee模塊天線測試76-78
• 6.2 ZigBee模塊性能測試78-80
• 6.2.1 ZigBee模塊網(wǎng)絡(luò)通信測試78-79
• 6.2.2 ZigBee模塊丟包率測試79-80
• 6.3 ZigBee模塊功耗測試80-81
• 6.4 本章小結(jié)81-82
• 第七章 總結(jié)與展望82-84
• 7.1 總結(jié)82
• 7.2 展望82-84
• 致謝84-86
• 參考文獻(xiàn)86-90
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文90

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 YU Shuangming;FENG Peng;WU Nanjian;;A Low Power Non-Volatile LR-WPAN Baseband Processor with Wake-Up Identification Receiver[J];中國通信;2016年01期

2 高潔;安瑞虹;;淺談駐波比監(jiān)控機(jī)制對網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化的意義[J];郵電設(shè)計技術(shù);2014年12期

3 楊宇;李鳴宇;;短距離無線通信技術(shù)的信息傳輸方式和內(nèi)容分析[J];信息通信;2013年10期

4 劉輝;趙麗芬;孫番典;張品;;基于CC2530的ZigBee射頻收發(fā)模塊設(shè)計[J];云南民族大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年06期

5 劉彤;樊宏;沈連豐;;無線家庭網(wǎng)絡(luò)印制倒F型天線的分析與設(shè)計[J];東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2006年02期

  本文關(guān)鍵詞：智能家居ZigBee模塊及低功耗應(yīng)用的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：493920