基于ZigBee的无线传感网络智能家居监控系统设计与实现

摘要

自从智能家居的概念出现后，人们的住宅生活日益朝着智能化的方向发展。随着技术不断进步，市场上有关智能家居的产品层出不穷，智能家居将成为人们未来生活的热点。智能家居系统是实现家居智能化的关键所在。本文从用户体验出发，结合家居生活实际功能需求，设计了集环境监测、安防监控、家用电器控制等功能为一体的无线智能家居监控系统。
　　首先，采用低功耗、组网灵活、网络容量大的ZigBee技术搭建无线传感网络，以ATmega128RFA1为MCU，结合外围电路设计，自主开发ZigBee无线模块。根据所需的传感器模块，完成了系统的硬件设计。
　　其次，通过移植BitCloud协议栈，对系统的协调器节点和各终端监控节点进行软件设计。设计一款基于QT5.4平台的PC客户端软件；开发一款基于Android平台的手机客户端软件；从用户体验出发，为系统搭建良好的软件平台。
　　本文最后对设计的ZigBee模块进行RSSI值、ED值、LQI值测试以及关系验证，确定ZigBee模块满足无线通信要求；在室内有障碍和室外空旷的条件下，对监控终端节点和协调器节点的有效通信距离进行测试；进一步对终端监控节点的功耗进行测试与计算，估算出节点的工作寿命；在室内对系统整体功能进行测试，包括PC客户端和手机客户端的功能测试，验证整个智能家居监控系统功能的可实现性。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状和发展趋势

1.3 本文的主要研究内容及章节安排

第2章 智能家居监控系统总体方案设计

2.1 监控系统功能分析及总体结构

2.2 系统无线传感网络的组建

2.3 Zi gBee无线网络协议栈的介绍

2.4 本章小结

第3章 智能家居监控系统硬件设计

3.1 Zi gBee无线模块硬件设计

3.2 监控终端节点硬件设计

3.3 家庭网关硬件平台设计

3.4 本章小结

第4章 智能家居监控系统软件设计

4.1 BitCloud无线通信协议移植

4.2 协调器节点软件设计

4.3 监控终端节点软件设计

4.4 PC客户端软件设计

4.5 Android手机客户端软件设计

4.6 本章小结

第5章 系统测试与验证分析

5.1无线Zi gBee模块通信性能指标测试与验证

5.2 无线通信传输距离测试

5.3 系统功耗测试

5.4 系统整体功能测试

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢