基于ZigBee的智能家居物联网系统设计

摘要

智能家居是一种利用先进的计算机技术、嵌入式系统和网络通信技术将家庭中的各种设备通过网络连接到一起的物联网系统。当前市面已经出现的智能家居产品中,存在组网复杂、成本高、便捷性差、受众人群有限等诸多问题。
　　本课题应用ZigBee无线通信技术和电视机Android平台,以CC2530作为终端模块来实现智能家居的局域网组建。随着智能电视、云电视的普及,用户无需在电脑上进行复杂的操作,就可以让家庭生活的变得更加舒适、安全和便捷。
　　本文的研究工作包括:
　　1)对智能家居需要实现的功能进行分析,设计智能家居的整体方案,并对ZigBee芯片进行选型。
　　2)智能家居硬件模块的设计和测试。其中协调器以 CC2531为核心,实现中枢传输的作用;终端模块以CC2530为核心,实现监控家庭的安全,控制家用电器,以及统计家庭电量的等功能。
　　3)通过对ZigBee标准协议的分析,选用TI公司的Z-Stack协议栈,制定出一套符合智能家居性能要求的通讯协议,编写了系统的驱动代码和应用层代码,同时根据智能家居的特点对终端节点的软件进行优化和调整。
　　经测试,本课题所设计的智能家居系统可以保证软硬件长时间持续稳定的工作,能够准确采集数据并可实时调整家居环境。本设计在电视机Android界面上进行智能家居的控制操作,在国内尚属首次,具有创新性和实用性。经过实际的开发和市场调研,已经可以达到预期的效果。

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第一章 绪论

§1.1 课题的研究背景及意义

§1.2 智能家居国内外发展现状

§1.3 课题的研究内容和论文结构

第二章 ZigBee技术介绍

§2.1 几种短距离无线通信技术

§2.2 ZigBee协议标准

§2.3 IEEE802.15.4协议标准

§2.4 ZigBee Pro协议标准

§2.5 ZigBee的设备与网络

§2.6 ZigBee技术的应用

§2.7 本章小结

第三章 智能家居系统总体框架和硬件设计

§3.1 智能家居的特点

§3.2 智能家居功能需求分析

§3.3 ZigBee用于家庭组网的可行性分析

§3.4 智能家居系统总体框架

§3.5 智能家居控制节点硬件部分设计

§3.6 硬件测试

§3.7 本章小结

第四章 智能家居系统模块的软件设计与实现

§4.1 软件开发环境

§4.2 Z-Stack协议栈

§4.3 ZigBee节点的程序设计

§4.4 模块的初始化及整个网络的建立

§4.5 终端模块的设计与软件实现

§4.6 本章小结

第五章 总结与展望

§5.1 总结

§5.2 研究展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要科研成果

附录I 智能家居物联网电视Zigbee通讯协议I

附录II 智能家居物联网电视ZigBee通讯协议II