智能家居系统的ZigBee无线网络方案的设计与实现

摘要

物联网是一个全新的技术领域，它通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感技术，与互联网结合起来，将物与物连接起来，实现智能识别和管理。智能家居系统是物联网的一个具体应用，是通过家庭无线网络将家庭中各种家用设备控制器以及安防传感器与系统(智能家居终端软件系统)连接，进行有效控制和信息交换，同时将系统与互联网以及手机终端联网，实现对家用设备的远程控制。因此，家庭无线网络方案的选择会影响整个智能家居系统的性能。
　　目前，各种无线通讯技术应用已较为普遍，但是也各有优缺点。虽然蓝牙技术的出现吸引了很多曾从事工业控制、家用自动控制和玩具制造等领域的厂商。但无法满足工业自动化以及家用自动控制对无线通信技术日益增长的需求。经过人们长期努力的研究，针对这些领域的ZigBee技术最终正式问世。ZigBee技术是一种低复杂度、近距离、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，其协议基础是IEEE802.15.4技术标准，采用IEEE802.15.4作为其物理层和媒体接入层的规范，在此基础上，ZigBee联盟制定了网络层和应用框架层，并负责高层应用、测试和市场推广等方面的工作。
　　本文选择ZigBee无线通讯网络作为家庭的内部网络，在现有智能家居系统的结构上加入了ZigBee无线通讯模块。将传感器和家庭设备控制器连接到ZigBee网络中的节点，通过ZigBee无线网络实现传感器和控制器在家庭中的无布线散列摆放，实现对家用电器的手机远程控制、电脑控制等多种智能控制。本文所实现的ZigBee无线网络是智能家居系统中的子模块，除了对智能家居终端软件系统的设计与实现进行简单描述，主要实现了ZigBee无线网络技术在智能家居系统中的应用，包括主节点建网/工作流程设计、终端节点入网/工作流程设计以及控制节点的硬件设计。经过在家居环境中的测试，验证了该系统在家庭网络应用中的可行性。

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1 绪 论

1.1 智能家居研究概况

1.2 ZigBee无线通信网络研究概况

1.3 论文研究内容

1.4 论文组织结构

1.5 本章小结

2 ZigBee技术研究

2.1 ZigBee技术介绍

2.2 IEEE 802.15.4协议分析

2.3 ZigBee协议分析

2.4 ZigBee协议的优势以及应用前景

2.5 本章小结

3 智能家居系统的ZigBee无线网络方案的总体设计

3.1 系统要求

3.2 系统功能

3.3 网络拓扑结构

3.4 硬件设计思想

3.5 软件设计思想

3.6 本章小结

4 ZigBee无线网络系统设计

4.1 ZigBee无线网络开发环境

4.2 邻里之间抗干扰设计

4.3 主节点软件设计

4.4 终端节点软件设计

4.5 交叉编译及Makefile的修改

4.6 ZigBee网络性能测试

4.7 本章小结

5 基于ZigBee技术的智能家居系统

5.1 智能家居系统的简要介绍

5.2 控制节点硬件设计

5.3 串口的通信

5.4 本章小结

6 总结和展望

6.1 论文工作总结

6.2 论文创新点及尚待深入研究的内容

致谢

参考文献