基于ZigBee的智能家居系统终端控制器的研究与设计

摘要

智能家居的出现,改变了人们对传统居住生活方式的观念,舒适、方便、智能的生活居住环境成了人们追求的新目标。为了解决现有智能家居系统产品存在价格昂贵、使用范围受限、面向高端用户、不易推广等不足之处,本文对窗帘控制器、灯光控制器以及墙壁开关等终端控制装置进行了研究与设计。
　　首先,在比对了几种现有智能家居系统产品性能之后,提出了终端控制器、网关、服务器、智能手机四层智能家居系统的总体架构方案,采用星型ZigBee网络作为网关和终端控制器间的组网方式,并设计了它们之间的控制协议,使位于底层的终端控制器通过ZigBee网络与其他三层直接或间接通信。
　　其次,分析了普通灯、调光灯、窗帘的控制方式的异同后,分别以CC2530为主控芯片,并采用了较少的外围电路,从电源电路、执行电路以及过零检测电路对普通灯和调光灯控制器进行了详细设计;从电源转换、驱动电路、信号调理电路对窗帘控制器进行了详细设计;从电源、滤波电路对墙壁开关控制器进行了详细设计。
　　然后,采用IAR集成开发环境,基于Z-Stack协议栈,遵循模块化程序设计思想,为上述终端控制器开发了控制程序,实现控制器的入网、退网、地址管理、窗帘行程学习以及设备控制等功能,并且使控制器在空闲时能够自动休眠,保持较低的功耗。
　　最后,分别对终端控制器硬件和软件进行了详细的功能和性能测试,结果表明各终端控制器运行稳定,控制可靠,达到了设计要求,具有较高的应用价值。

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第一章 绪论

1.1 论文的研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要研究内容

第二章 智能家居系统关键技术

2.1 智能家居系统需求分析

2.3 Z-stack协议栈及CC2530简介

2.4 ZigBee组网拓扑结构

2.5 ZigBee组网流程

2.6 控制协议设计

2.7 本章小结

第三章 终端控制器硬件设计

3.1 智能家居系统终端控制器组成

3.2 入网按键和指示灯

3.3 墙壁开关控制器

3.4 灯控制器及可调灯控制器

3.5 窗帘控制器

3.6本章小结

第四章 终端控制器控制软件设计

4.1 软件开发环境简介

4.2 控制软件通用程序设计

4.3 灯控制器软件设计

4.4 可调灯控制器软件设计

4.5 窗帘控制器软件设计

4.6 墙壁开关软件设计

4.7 本章小结

第五章 终端控制器测试

5.1 终端控制器的测试要求

5.2 测试选项

5.3 ZigBee通信测试

5.4 硬件测试

5.5 软件测试

5.6 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间参与的科研项目及发表的论文

致谢