基于ZigBee的智能家居系统设计

摘要

当代社会已经进入全面智能化时代，环顾我们周边的事物，大多数都在往高科技和智能化方向发展。随着科技的进步和人们对家居生活品质的不懈追求，传统的家居向智能化方向发展成为必然趋势，国家对物联网产业的支持更是加快了智能家居的发展。
　　本文提出一种基于ZigBee的智能家居系统设计方案。系统分为四部分：家庭内部网络、家庭网关、中转服务器和远程控制终端。
　　针对无线通信在智能家居中表现出的明显优势，综合比较多种无线技术，选择以ZigBee技术组建家庭内部网络。家庭网络基于星型拓扑结构，节点设备包括协调节点和终端节点，基于TI的CC2530芯片实现。内部网络应用程序的开发基于ZigBee协议栈，在IAR集成开发环境下完成，实现内部感知信息的实时采集、上传和对底层设备的实时控制。
　　家庭网关通过串口和ZigBee协调节点相连，是内部网络的信息汇聚点，通过以太网接口为用户提供远程访问服务，完成网络通信协议的转换。硬件部分CPU采用基于ARM11架构的S3C6410处理器，搭载嵌入式Linux操作系统。完成嵌入式开发环境的搭建并移植QT库，实现网关各功能模块的软件设计，包括内外网通信模块、串口模块、图像采集与处理模块等。
　　中转服务器实现控制终端和网关的信息转发，解决了远程终端无法连接到没有公网IP的网关的难题。介绍了中转服务器的实现原理和处理网络请求的流程，给出具体的软件设计方法。选用 Android智能手机作为远程控制终端，搭建客户端软件开发环境，采用多线程思想并基于MVC设计模式完成客户端应用程序的编写。
　　最后对整个系统进行功能测试。结果表明，在内外网环境下可以实现对家庭设备的管理与控制，实时获取家庭环境感知信息，基本达到课题的预期目标。

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第1章 绪论

1.1 智能家居概述

1.2 智能家居发展现状

1.3 智能家居发展趋势

1.4 研究的意义

1.5 论文主要研究内容与章节安排

第2章 智能家居系统总体设计

2.1 智能家居系统功能需求

2.2 系统功能及关键技术

2.3 智能家居系统设计

2.4 本章小结

第3章 家庭内部网络设计

3.1 Zi gBee简介

3.2 Zi gBee内部网络架构

3.3 家庭内部网络应用程序开发

3.4 本章小结

第4章 家庭智能网关设计

4.1 家庭智能网关的总体设计

4.2 嵌入式系统开发环境搭建

4.3 家庭网关应用软件设计

4.4 本章小结

第5章 中转服务器和远程控制终端

5.1 中转服务器

5.2 远程控制终端

5.3 本章小结

第6章 系统测试与总结

6.1 系统测试

6.2 总结与展望

致谢

参考文献

附录