物联网智能家居系统设计
摘 要由于物联网发展越来越迅速，智能家居在这些年来也得到了巨大的发展。在本文中首先分析了智能家居的发展趋势以及它的发展意义，几年前流行的传统智能家居系统已经逐渐被淘汰，相反提出了一种无线网络的现代智能家居系统，并成为将来的发展趋势。该设计有以下几个部分一、概括了课题的背景及发展趋势。二、分析了系统的整体结构。三、对系统的软件以及硬件进行了详细的设计。 本论文设计是基于物联网和智能家居相结合的背景下，实现了对家居环境中的温湿度的实时监测，并通过Zigbee技术与GPRS通信模块和管理系统作出相应的控制，从而使得家居内部环境越来越舒适。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景和意义 1
1.2智能家居发展趋势 1
1.3智能家居传感网络的概述 1
第二章 智能家居组网技术与Zigbee技术综述 3
2.1智能家居组网技术介绍 3
2.1.1有线组网技术 3
2.1.2无线组网技术 3
2.2 Zigbee技术简介 3
第三章 智能家居系统总体设计 5
3.1 智能家居系统的设计要求 5
3.2 智能家居体系结构的选择 5
3.2.1智能家居网络的两种结构 5
3.2.2 分布式家居网络结构 6
3.3 智能家居系统整体构架的实现 6
第四章 智能家居系统硬件设计 7
4.1智能家居网关硬件设计 7
4.1.1智能家居网关硬件结构 7
4.1.2 Zigbee处理器CC2530的简介 7
4.2 家居网关主要电路设计 8
4,2.1 Zigbee通信电路 8
4.2.2 GPRS电路 9
4.3 传感器节点的硬件设计 9
4.3.1协调器及电路接口设计 9
4.3.2 温湿度传感器模块 10
第五章 智能家居系统的软件设计 12
5.1智能家居网关的软件设计 12
5.1.1 智能家居网关软件结构 12
5.1.2 智能家居网关平台的搭建 12 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
5.2 Zigbee无线网络的软件设计 13
5.2.1 Zigbee网络的建立 13
5.2.2 协调器软件设计 13
5.2.3 Zigbee终端节点软件设计 15
5.2.4 用户协议设计 16
5.3 温湿度传感器的软件设计 17
结束语 22
致 谢 23
参考文献 24
附录A 25
绪论
1.1课题研究的背景和意义
众所周知，物联网被看作是一个新兴产业，它的越来越快的发展使得它已经上升为国家战略。社会劳动生产率的提高以及信息化进程的加速都得益于它的快速发展。什么是物联网？物联网就是将无线传感网络连接到互联网上在进行管理和智能识别。人们通过物联网技术与智能设备网络的连接，从而获得更多的服务。智能家居正因为与物联网的结合，使得智能家居的人气逐年升高。智能家居以智能住宅为基础，以建筑、网络通信、信息家电、设备、自动化等功能，创造的一种环境友好的生活环境。
智能家居是通过一个网络总线将所有的控制系统所联合起来，随着科学技术，信息技术，智能化方向继续向前发展，智能家居性价比逐渐升高，覆盖面更广，服务更多元化，并在国家产业政策的支持下，智能家居系统肯定会更加完善，更加出色！
1.2智能家居发展趋势
目前,国内智能家居依然以传统的模式为主，传统的模式功能性需求越复杂,它有着以下的不妥之处:1：布线复杂;需要较大的安装空间2：浪费大量电缆的使用;3：固定的系统功能的可扩展性;4：维护的成本太高。总的来说，传统的智能家居系统因为其有太强的局限性，使得它的市场占有率越来越低，并逐渐被市场淘汰！
“无线”和“环保”将成为智能家居行业的俩大趋势。
Zigbee的基础是IEEE 802.15。由于目前还没有国际统一的标准，因此,设计一套符合国情和规格的智能家居控制系统的本地控制这项功能，我们的责任还非常大，可以说是势在必行。
我们有理由相信，我们的智能家居控制系统随着智能家居控制器的发展趋势也会逐渐走向绿化。
1.3智能家居传感网络的概述
智能家居网络由许多个传感器节点组成，这些传感器节点的主要功能是采集温度、湿度信息等，然后再将这些感知的信息发送给这些传感器节点，通过电脑或者手机的界面显示。我们可以得到一个结论，无线传感网络就是由很多传感器节点组成，其中，这些节点在系统中发挥着各种不同的功能。
无线传感器节点、智能家居网关和管理设备组成一个典型的智能家居传感网络，电脑和智能手机就是指这篇文章的管理设备。下图1.1就是智能家居传感网络的体系结构图。
图 1.1 传感网络体系结构
无线传感器节点在部署的时候需要经过一个自组织的网络，然后它才能部署成功。无线传感器节点局部简单处理后的目标信号传输到智能家庭网关。用户通过外部网络和智能家庭网关进行交互。智能家居网关可以对网络的信息进行查询和控制，也可以接受来自于传感器节点发送的信息。
传感器节点可以采集本地的信息，然后再将这些采集到的信息发送到其他节点。最后，和其他节点完成特定的任务。传感器、处理器、无线通信模块和电源模块四个模块组成无线传感器节点。无线通信模块完成了无线通信、信息交换、传感器节点提供工作电压的任务。
用户利用智能家庭网关网络处理和分析这些传感器节点采集的信息，用户也将受到更准确的监测信息。相比较于普通的传感器节点，智能家居网关的功率更加丰富，存储的空间也比较大，存储和通信能力更强。
智能家居组网技术与Zigbee技术综述
我们要设计一个智能的家庭网络，在这个网络中，我们不仅要选择一个非常好的网络拓扑结构，还要考虑网络方法和技术的合理选择。家庭网络的特点我们是知道的，它的不可预测以及随机都给我们带来了一些难题，所以，我们要为了可以随时可以访问网络，我们要利用现有的电话线，无线，电源线等等等等，避免陷入重新布线网络的困局。
2.1智能家居组网技术介绍
2.1.1有线组网技术
传统的智能家居系统采取的是有线组网技术，有线组网技术稳定性高，通信速率大，但是他的成本高，极不稳定，所以毫无疑问，无线组网技术将会越来越得到广大的采用。
2.1.2无线组网技术
相比较于有线组网技术，无线组网技术的特点那真是多的很多了，它的很多优点都符合如今市场的需要，所以，无线组网技术的发展将会大大奉献给智能家居。红外可以传输数据，但它可以传输距离只有10米的最大，双方之间的通信是可访问的直通道只能实现点对点的无线通信，当出现网络故障这种事件时，将无法进行互联网活动。
蓝牙也是一种短距离的无线通信技术，在大多数情况下是用少量的数据进行点对点或者多点的传输。相比较Zigbee技术来说，它所消耗的能量目前来看依然是非常高的。智能家居系统采用的蓝牙技术依然很少，至少在目前还远远不够，依然还在发展，但发展速度很快。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景和意义 1
1.2智能家居发展趋势 1
1.3智能家居传感网络的概述 1
第二章 智能家居组网技术与Zigbee技术综述 3
2.1智能家居组网技术介绍 3
2.1.1有线组网技术 3
2.1.2无线组网技术 3
2.2 Zigbee技术简介 3
第三章 智能家居系统总体设计 5
3.1 智能家居系统的设计要求 5
3.2 智能家居体系结构的选择 5
3.2.1智能家居网络的两种结构 5
3.2.2 分布式家居网络结构 6
3.3 智能家居系统整体构架的实现 6
第四章 智能家居系统硬件设计 7
4.1智能家居网关硬件设计 7
4.1.1智能家居网关硬件结构 7
4.1.2 Zigbee处理器CC2530的简介 7
4.2 家居网关主要电路设计 8
4,2.1 Zigbee通信电路 8
4.2.2 GPRS电路 9
4.3 传感器节点的硬件设计 9
4.3.1协调器及电路接口设计 9
4.3.2 温湿度传感器模块 10
第五章 智能家居系统的软件设计 12
5.1智能家居网关的软件设计 12
5.1.1 智能家居网关软件结构 12
5.1.2 智能家居网关平台的搭建 12 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
5.2 Zigbee无线网络的软件设计 13
5.2.1 Zigbee网络的建立 13
5.2.2 协调器软件设计 13
5.2.3 Zigbee终端节点软件设计 15
5.2.4 用户协议设计 16
5.3 温湿度传感器的软件设计 17
结束语 22
致 谢 23
参考文献 24
附录A 25
绪论
1.1课题研究的背景和意义
众所周知，物联网被看作是一个新兴产业，它的越来越快的发展使得它已经上升为国家战略。社会劳动生产率的提高以及信息化进程的加速都得益于它的快速发展。什么是物联网？物联网就是将无线传感网络连接到互联网上在进行管理和智能识别。人们通过物联网技术与智能设备网络的连接，从而获得更多的服务。智能家居正因为与物联网的结合，使得智能家居的人气逐年升高。智能家居以智能住宅为基础，以建筑、网络通信、信息家电、设备、自动化等功能，创造的一种环境友好的生活环境。
智能家居是通过一个网络总线将所有的控制系统所联合起来，随着科学技术，信息技术，智能化方向继续向前发展，智能家居性价比逐渐升高，覆盖面更广，服务更多元化，并在国家产业政策的支持下，智能家居系统肯定会更加完善，更加出色！
1.2智能家居发展趋势
目前,国内智能家居依然以传统的模式为主，传统的模式功能性需求越复杂,它有着以下的不妥之处:1：布线复杂;需要较大的安装空间2：浪费大量电缆的使用;3：固定的系统功能的可扩展性;4：维护的成本太高。总的来说，传统的智能家居系统因为其有太强的局限性，使得它的市场占有率越来越低，并逐渐被市场淘汰！
“无线”和“环保”将成为智能家居行业的俩大趋势。
Zigbee的基础是IEEE 802.15。由于目前还没有国际统一的标准，因此,设计一套符合国情和规格的智能家居控制系统的本地控制这项功能，我们的责任还非常大，可以说是势在必行。
我们有理由相信，我们的智能家居控制系统随着智能家居控制器的发展趋势也会逐渐走向绿化。
1.3智能家居传感网络的概述
智能家居网络由许多个传感器节点组成，这些传感器节点的主要功能是采集温度、湿度信息等，然后再将这些感知的信息发送给这些传感器节点，通过电脑或者手机的界面显示。我们可以得到一个结论，无线传感网络就是由很多传感器节点组成，其中，这些节点在系统中发挥着各种不同的功能。
无线传感器节点、智能家居网关和管理设备组成一个典型的智能家居传感网络，电脑和智能手机就是指这篇文章的管理设备。下图1.1就是智能家居传感网络的体系结构图。
图 1.1 传感网络体系结构
无线传感器节点在部署的时候需要经过一个自组织的网络，然后它才能部署成功。无线传感器节点局部简单处理后的目标信号传输到智能家庭网关。用户通过外部网络和智能家庭网关进行交互。智能家居网关可以对网络的信息进行查询和控制，也可以接受来自于传感器节点发送的信息。
传感器节点可以采集本地的信息，然后再将这些采集到的信息发送到其他节点。最后，和其他节点完成特定的任务。传感器、处理器、无线通信模块和电源模块四个模块组成无线传感器节点。无线通信模块完成了无线通信、信息交换、传感器节点提供工作电压的任务。
用户利用智能家庭网关网络处理和分析这些传感器节点采集的信息，用户也将受到更准确的监测信息。相比较于普通的传感器节点，智能家居网关的功率更加丰富，存储的空间也比较大，存储和通信能力更强。
智能家居组网技术与Zigbee技术综述
我们要设计一个智能的家庭网络，在这个网络中，我们不仅要选择一个非常好的网络拓扑结构，还要考虑网络方法和技术的合理选择。家庭网络的特点我们是知道的，它的不可预测以及随机都给我们带来了一些难题，所以，我们要为了可以随时可以访问网络，我们要利用现有的电话线，无线，电源线等等等等，避免陷入重新布线网络的困局。
2.1智能家居组网技术介绍
2.1.1有线组网技术
传统的智能家居系统采取的是有线组网技术，有线组网技术稳定性高，通信速率大，但是他的成本高，极不稳定，所以毫无疑问，无线组网技术将会越来越得到广大的采用。
2.1.2无线组网技术
相比较于有线组网技术，无线组网技术的特点那真是多的很多了，它的很多优点都符合如今市场的需要，所以，无线组网技术的发展将会大大奉献给智能家居。红外可以传输数据，但它可以传输距离只有10米的最大，双方之间的通信是可访问的直通道只能实现点对点的无线通信，当出现网络故障这种事件时，将无法进行互联网活动。
蓝牙也是一种短距离的无线通信技术，在大多数情况下是用少量的数据进行点对点或者多点的传输。相比较Zigbee技术来说，它所消耗的能量目前来看依然是非常高的。智能家居系统采用的蓝牙技术依然很少，至少在目前还远远不够，依然还在发展，但发展速度很快。
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