基于2.4G无线通信技术的智能家居系统设计

摘要

智能家居系统一般是以新旧住宅为基础平台，通过一系列的无线有线通信技术、网络集成技术、以及自动化运用技术等，建立一个由环境数据采集、家电设备终端控制、安防报警以及其他一些有关组成的家庭管理系统，从而提供高集成度的舒适的家居生活空间。
　　目前国内外比较成熟的智能家居系统多采用有线通信技术，本文创新性的利用2.4GHz频段的ZigBee这一新兴无线通信技术为基础，设计出了一套完整的智能家居系统。
　　论文主要按照以下四个方面展开论述：
　　综合智能家居系统的国内外智能家居系统的组网构成，论述现有的一些智能家居系统的优点以及不足之处。通过分析比较，得出结论，未来智能家居系统的组网一定是基于2.4GHz频段的无线传输技术构建的。
　　论述和对比有线技术以及无线技术，其中对无线技术做了比较完整的介绍。通过分析发现其中的ZigBee技术最适合无线家居控制系统网络构建。之后，对ZigBee无线通信技术的协议、网络拓扑结构以及协议栈的构成进行了深入研究。
　　从功能性结构设计、硬件设计以及软件设计三大方面对智能家居的整体系统进行方案设计。其中智能家居系统的功能主要包括了环境监测、家电设备控制、安防报警和网络功能四个方面。软件方面主要包括系统主程序设计以及各节点通信模块相关程序的设计。硬件方面包括各个传感器节点以及无线通信模块的具体选型，传感器模块主要包括温湿度传感模块、电气控制模块、红外模块和超声波模块，以及其他通过总线扩展设计的传感器以及控制器。
　　在分析与设计的基础上，实现了一个基于ZigBee技术的智能家居无线网络的温度采集子系统。通过该子系统的实现以及相关实验测试，验证了本文中智能家居系统整体方案设计的可行性，基于ZigBee无线通信技术的网络构成可满足智能家居系统设计的需求。
　　实验结果表明，本文基于2.4GHz无线通信技术的智能家居网络搭建便捷、成本低，很好的克服了许多传统智能家居系统的不足之处，具有很好的发展前景以及市场应用价值。

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缩略语对照表

第一章 绪论

1.1课题背景

1.2智能家居国内外发展概况及趋势

1.3论文研究内容与创新点

1.4论文结构

第二章 智能家居系统关键技术概论

2.1现有通信技术分析

2.2 ZigBee技术概述及应用

2.3 ZigBee协议及网络拓扑

2.4 ZigBee的协议栈架构及分析

第三章 智能家居系统的总体方案设计

3.1智能家居系统设计的总体规划与要求

3.2智能家居系统的功能性结构设计

3.3智能家居系统硬件设计

3.4智能家居系统软件设计

3.5本章小结

第四章 智能家居温度采集子系统的设计实现与验证

4.1温度采集子系统简介

4.2软件整体系统设计

4.3各功能性节点设计

4.4实验步骤

4.5实验验证

4.6实验结果分析与结论

4.7本章小节

第五章 总结及展望

附录说明

附录A：Z-STACK 程序代码

附录B：协调器程序代码

附录C：传感器程序代码

参考文献

致谢

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