基于CC2430的无线智能家居系统的设计

摘要

随着科技的发展，以及生活水平的提高，智能家居系统的概念开始走向大众，虽然目前发展缓慢，但是家居智能化肯定是今后长时间内一个自动控制领域最热门的话题。由于其广泛的应用前景和潜在的巨大的市场需求，各大电子厂商都纷纷加入智能家居系统的研究中来，市场竞争正在慢慢形成，这促进了智能家居的进一步发展，同时借由ZigBee技术的独特优势，以它为核心搭建的无线智能家居系统成为目前最优秀的智能家居解决方案，也是几年内智能家居发展的一个重要方向。
　　 无线传感器节点作为无线智能家居的基础单元，是本文的设计重点。根据智能家居低功耗、低成本、易操作、易安装、易扩展的实际需求，经过大量的对比调研和实际参数分析，文章明确了采用ZigBee技术作为家庭无线网络标准，以CC2430作为传感器节点核心处理器的设计思想。
　　 在查阅大量相关资料后，完成了智能家居传感器节点模块的软硬件设计，并设计了具体应用实例。硬件设计方面，设计了CC2430的应用电路、供电电路、I/O与AD转换电路、传感器信号调理电路以及PC通讯接口电路。软件方面则选择了合适的网络协议算法，将TinyOS系统移植到了CC2430平台上，然后编写了传感器节点的收发程序。
　　 本文首先概述了智能家居的意义及其应用前景，对比了国内外智能家居发展的情况，并论述了将智能家居与无线传感网络结合的意义。然后深入研究了ZigBee技术的技术标准及技术优势，并分析ZigBee网络的协议框架结构。对网络层、数据链接层、MAC层和物理层进行了说明。接下来，将智能家居系统的核心家庭组网部分与ZigBee技术相结合，将无线传感器节点作为重点研究对象，分别从硬件和软件两个方面进行设计。
　　 最后，根据目前智能网络的发展情况及应用前景，设计出了无线抄表系统，家庭语音系统和小区停车场管理系统。虽然不能完全展示出无线智能家居的全貌，但是通过若干方案来体现出智能家居的实用性和便捷性，以及广泛的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1智能家居概述

1.2智能家居的发展

1.2.1其他国家智能家居发展情况

1.2.2国内智能家居发展情况

1.3无线传感器网络的起源与发展

1.4无线智能家居的意义

1.5论文的研究思路与文章结构

1.5.1论文的研究思路

1.5.2文章结构

第2章ZigBee技术研究

2.1.ZigBee技术概述

2.1.1 ZigBee的技术标准

2.1.2 ZigBee的技术优势

2.2 ZigBee协议框架

2.2.1网络层

2.2.2 Data Link(数据链接)层

2.2.3 MAC层

2.2.4 PHY(物理层)

2.3 ZigBee的应用范围

2.3.1 ZigBee的应用条件

2.3.2 ZigBee的应用实例

2.4本章小结

第3章智能家居中传感器节点的硬件设计

3.1智能家居系统整体架构与无线传感器节点结构

3.2 CC2430核心电路设计

3.3电源电路设计

3.3.1自充电供电模块设计

3.3.2充电自检模块设计

3.3.3降压电路模块设计

3.4晶振、复位电路与AD基准电压电路设计

3.5传感器信号调理电路设计

3.5.1温度采集调理电路

3.5.2湿度采集调理电路

3.6 PC通讯电路设计

3.6.1 RS232接口电路设计

3.6.2 USB接口电路设计

3.7本章小结

第4章智能家居传感器节点软件设计

4.1网络协议算法介绍

4.1.1室内环境对网络层的影响

4.1.2 AODV算法的详细分析

4.2基于CC2430的TinyOS移植

4.2.1 TinyOS简介

4.2.2 necC编译过程分析

4.2.3 TinyOS的移植

4.2.4基于CC2430的组件编写

4.3传感节点通讯功能实现

4.3.1通讯机制

4.3.2数据包格式化

4.3.3发送数据包

4.3.4接收数据包

4.4本章小结

第5章无线智能家居系统设计

5.1基于无线传感网络的无线智能家居系统

5.2无线智能家居系统设计

5.2.1无线抄表系统

5.2.2家庭语音系统

5.2.3停车场管理系统

5.3本章小结

第6章总结与展望

6.1全文总结

6.2本文后续工作的展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致 谢