蓝牙技术在智能家居中的应用研究

摘要

目前，家庭自动化、智能家居的研究方兴未艾。如何选取合适的技术，进行合理的方案设计，进而组建一种符合我国国情的、具有自主知识产权的智能家居系统已成为当前智能家居领域中极富挑战的课题。蓝牙技术，作为一种在2.4GHZ频段上新发展起来的电缆置换、无线通信技术，由于其所获支持的广泛性、全球统一的标准性、数据和语音传输方面的优越性、自动组网能力强、低功耗、低成本和高安全性等诸多优点，目前己得到人们的广泛认同。智能家居中的无线联网已经成为蓝牙技术的一个重要应用领域。　　本文的主要工作即致力于对组建智能家居的相关技术进行研究，并特别强调和研究了蓝牙技术在其中的应用。对其中的关键部件进行了详细设计。　　论文首先分析了智能家居的起源和研究现状，在对当前较为流行的几种可用于组建智能家居的相关技术进行分析、论证、比较的基础上，选择蓝牙技术作为本文的核心研究技术。在此基础上，提出了面向新一代智能家居的核心设备——家庭中央控制器，对其硬件部分进行了详细设计。接着详细分析了蓝牙协议栈，给出了蓝牙信息家电的详细开发方案，并对蓝牙通信软件进行了详细分析与设计。论文的最后将分形几何理论引入蓝牙天线设计，给出了一种新的蓝牙微带天线的设计方法，并用Ensemble和AnsoftHFSS对其进行了仿真分析。　　试验结果表明，采用该方案设计的智能家居产品功能强大，性价比高，开发周期短，维护方便，通用性和可扩展性好，有较高的推广应用价值。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1概述

1.2智能家居技术研究现状

1.3选题背景与意义

1.4智能家居系统的功能与关键技术

1.5论文工作说明

1.6论文结构

第2章家庭网络技术研究

2.1家庭网络与信息家电

2.1.1家庭网络的定义和结构

2.1.2信息家电的概念和特点

2.2家庭内部联网技术

2.2.1有线联网技术

2.2.2无线联网技术

2.2.3无线联网技术比较

2.2.4家庭联网技术的选择

第3章蓝牙技术研究

3.1蓝牙无线通信技术

3.1.1蓝牙射频通信

3.1.2蓝牙无线网络拓扑结构

3.1.3蓝牙信道分配及多址方式

3.1.4蓝牙无线连接的建立

3.2蓝牙应用模式

3.2.1替代电缆

3.2.2无线联网

3.2.3无线上网

3.3蓝牙目前存在的问题

3.3.1互操作问题

3.3.2软件问题

3.3.3数据传输速率问题

第4章中央控制器硬件设计

4.1中央控制器硬件组成

4.2器件选型

4.3蓝牙模块与DSP通信接口设计

4.3.1蓝牙通信模块介绍

4.3.2蓝牙模块通信接口设计

4.4 DSP系统硬件设计

4.4.1电源电路的设计

4.4.2复位电路与时钟电路设计

4.4.3DSP存储器扩展

4.4.4显示、器键盘电路设计

4.4.5 CPLD设计

4.5振铃检测电路设计

4.6自动摘挂机电路设计

4.7 DTMF信号收发模块电路设计

4.8.以太网接口设计

4.8.1 RTL8019AS介绍

4.8.2 DSP与RTL8019AS的接口

第5章蓝牙协议分析及蓝牙通信软件设计

5.1蓝牙协议体系结构

5.1.1蓝牙协议栈的组成

5.1.2蓝牙核心协议

5.1.3电缆替代协议

5.1.4电话传送控制协议

5.1.5可选协议

5.1.6主机控制器接口

5.2蓝牙通信开发方案分析与设计

5.2.1蓝牙通信开发方案分析

5.2.2蓝牙开发方案设计

5.3蓝牙通信软件设计

第6章分形微带天线设计与仿真

6.1微带贴片天线

6.2.分形天线的特性

6.2.1增加天线的工作频段

6.2.2减少天线尺寸

6.2.3其它优点

6.3分形天线理论分析

6.3.1 Sierpinski毯式分形微带天线简介

6.3.2区域分解时域有限差分法原理

6.3.3区域分解法分析Sierpinski毯式分形微带天线

6.3蓝牙分形微带天线设计与仿真

6.4仿真结果分析

6.5仿真结论

第7章创新点与结论

第8章总结与展望

致谢

作者简介

参考文献