基于ZigBee无线传感网络的嵌入式智能家居监控系统研究

摘要

随着21世纪的到来，特别是近年来现代高科技和信息技术正在由智能大厦走向智能化住宅小区，进而走进家庭。人们对家居生活环境的要求也越来越高，并将注意力越来越多的放在了生活环境的安全性、舒适性和便利性上。 家居无线监控问题是当今国际建筑智能化领域的前沿性研究课题。无线传感网络的出现克服了家庭中布线的烦琐，充分体现了智能家居系统的灵活、方便、高效。本项目研究开发了基于ZigBee技术和Internet技术的智能家居监控系统，将Internet的远程监控与ZigBee短距离控制相结合，实现系统的家居无线控制和数据采集，避免了综合布线，可扩展性好。 本文首先进行系统总体设计，结合底层ZigBee无线传感网络的特点和系统总体网络监控的要求，将该系统设计分为四部分：无线传输模块、数据处理模块、以太网传输模块、上位机显示界面。然后对ZigBee协议标准做了全面地研究分析，同时给出了基于CC2430的无线传输模块的软硬件设计和星型网络搭建，并给出了测试结果。接着设计了基于TMS320F2812的数据处理模块，给出了硬件电路和外围辅助电路设计方案，并为其移植了实时操作系统μc/OS-Ⅱ。本设计完成了基于RTL8019AS的以太网传输模块设计和系统的以太网通信程序的设计，实现了从底层ZigBee无线传感网络的数据采集最终到监控机的数据传输并测试成功。最后在VC++6．0环境下，应用Windows Sockets套件接口开发显示界面对底层采集的数据分类显示。 整个智能家居监控系统能够对家用电器的完成开关量的控制，还能够对三表（水表、电表、燃气表）进行无线抄表，最重要的是可监测来自家庭安防传感器（火警、煤气泄露）的数据，以备物业等部门监控。通过测试后，证实了设计方案的正确性，结果满足系统设计要求，该设计具有一定的新颖性和实用性。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题研究的背景

1.2智能家居系统的国内外研究现状

1.3本文研究的主要内容

1.4本设计中的关键问题和解决方案

1.5本章小结

2短距离无线通信技术ZigBee

2.1 ZigBee技术概述

2.2 ZigBee协议分析

2.3 ZigBee协议栈结构和原理

2.4本章小结

3家居监控系统中ZigBee无线模块的硬件设计

3.1 ZigBee无线收发模块的硬件设计

3.2 ZigBee模块的测试

3.3本章小结

4家居监控系统中数据处理模块的硬件设计

4.1数据处理模块的结构设计

4.2 DSP芯片TMS320F2812的介绍

4.3数据处理模块的外围电路设计

4.4数据处理模块的其它辅助电路设计

4.5本章小结

5嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ在TMS320F2812上的移植

5.1 μC/OS-Ⅱ的概述及特点

5.2 μC/OS-Ⅱ的移植

5.3本章小结

6智能家居监控系统的软件设计

6.1 ZigBee无线传感网络的搭建

6.2数据处理模块中的以太网通信实现

6.3基于Windows Sockets的上位机显示界面设计

6.4总体通信调试

6.5本章小结

7总结与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

附录 附录：数据处理模块的硬件设计总图

作者在读期间科研成果简介

致谢