智能家居系统中智能插座的设计与实现

摘要

21世纪是一个信息大爆炸的时代，随着经济的迅猛发展和科技地不断进步，人们的生活方式和观念也随之发生了翻天覆地的变化，对住宅和家用电器智能化的需求也越来越大。人们已经不在单纯地只关注传统住宅的位置选择、空间大小，更多地开始将目光投放到家庭环境的智能化、舒适化、高效化、便捷化。与各种家用电器电源插头相连的插座，是家庭生活中的一款传统的基础性多路电源分配部件，在人们的日常生活中随处可见。由于传统插座的普遍性与不可或缺性，通过对传统插座进行智能化改造，在不变更家用电器的前提下，可以更好地实现家用电器的智能控制功能。
　　本文对智能家居系统中的智能插座展开了相关研究，首先分析了智能家居系统的发展状况、国内外标准的制定与研究意义，其次系统地阐述了智能家居领域中智能插座的研究意义与国内外研究现状。同时，为了更好地完成家用电器的电量采集与无线数据的收发，本文进一步对基于电量采集芯片CS5490的CRD5490硬件平台和基于无线WI-FI芯片CC3000的MSP-EXP430FR5739 FRAM硬件平台进行了系统的分析。通过对设计的智能插座的功能进行分析，本文将智能插座的整体功能细分为各个模块，如微控制单元模块、电量检测模块等，进一步完成智能插座的硬件设计工作。在此基础上，本文对智能插座的软件部分进行设计，建立整体的软件设计结构，完成相应模块的初始化工作，通过对CC3000模块和CS5490模块进行设计，实现个人计算机PC(personal computer)与开发板间的无线交互通信和家用电器电量信息的采集。
　　最后，WI-FI无线网络环境下的数据收发离不开天线的支持，需要收发天线地参与才能完成。同时，由于智能插座体积的限制，对天线的尺寸大小也提出了更高的要求。基于以上需求，本文也提出了一种双频微带天线的设计。相比于传统天线，该天线具有更好的反射系数和更小的体积。由仿真结果和实验结果可知，该天线在两个操作频率处具有优良的圆极化辐射特性。由于其具有小型化、易携带的特点，该天线可以应用于智能插座、车载导航、手持设备等更多的应用场合。

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第一章 绪论

1.1智能家居系统的发展概述与研究意义

1.2智能插座的研究意义与国内外研究现状

1.3论文的主要研究内容及结构安排

第二章 硬件开发的相关平台

2.1 CRD5490-Z硬件平台

2.2 MSP-EXP430FR5739 FRAM硬件平台

2.3本章小结

第三章 智能插座的硬件设计

3.1智能插座的基本原理

3.2智能插座的微控制单元模块

3.3智能插座的电量监测模块

3.4智能插座的WI-FI模块

3.5智能插座的电源转换模块

3.6智能插座的智能调控模块

3.7智能插座的整体设计

3.8本章小结

第四章 智能插座的软件设计

4.1智能插座的整体软件结构

4.2各个模块的初始化

4.3 WI-FI模块CC3000

4.4电量监测模块CS5490

4.5本章小结

第五章 双频微带天线的设计分析

5.1微带天线的研究现状

5.2双频微带天线的工作原理分析

5.3双频微带天线的实验仿真与测试结果分析

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

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