关于Zigbee的智能家居环境监测系统的设计毕业论文.doc

关于Zigbee的智能家居环境监测系统的设计毕业论文 目 录 第1章 绪论 1 1.1 本文研究背景与意义 1 1.2 智能家居环境监测系统的特点 1 1.3 国内外发展现状及分析 2 1.4 典型无线网络技术介绍 2 1.4.1 Zigbee技术 2 1.4.2 Wi-Fi技术 3 1.4.3 蓝牙技术 3 1.5.1 本文主要研究内容 3 1.5.2 本文主要研究创新点 4 第2章 Zigbee技术综述 5 2.1 Zigbee技术介绍 5 2.2 Zigbee技术的特点 6 2.3 Zigbee网络设备组成和网络结构 6 2.4 Zigbee协议分析 7 2.4.1 网络层(NWK) 7 2.4.2 应用层(APP) 8 第3章 家居环境监测系统方案 11 3.1 系统结构 11 3.2 系统功能定义 12 3.3 系统设计要求 12 第4章 家居环境监测系统硬件设计 14 4.1 系统电源电路 14 4.2 Zigbee芯片CC2530 15 4.3 家居环境参数采集模块 15 4.3.1 数字温湿度传感器DHT11 15 4.3.2 烟雾传感器MQ-2 16 4.4 CC2530通讯 17 4.5 LCD液晶显示模块 18 第5章 系统软件设计 19 5.1 Zigbee无线通讯协议 19 5.2 温湿度传感器程序 20 5.3 烟雾传感器程序 20 第6章 系统性能测试与评述 21 6.1 硬件测试 21 6.2 软件测试 21 第7章 结论与展望 22 7.1 结论 22 7.2 展望 22 总结 23 参考文献 24 致谢 25 附录 26 附录A 外文文献 26 附录B 中文翻译 34 附录C 程序 39 第1章 绪论 1.1 本文研究背景与意义 千百年来，人类都在关注着自身的生活和居住条件，并努力改善和提高之。随着工业革命和信息技术革命的成功，进入21世纪后，人类的各种技术包括通信技术、计算机网络、控制理论、互联网等都有了很大的发展，另外，经济的发展也使我们都希望居住在一个舒适的家居环境中，只有这样我们的生活才会更好，身体才会健康。由于人们又了这种想法，由此智能家居系统也就越来越多的被人们所重视了。研究人员希望能通过这种新的技术将家居中各种智能化的设备、家用电器和家庭安防设备等整合一个智能化的系统上进行资源共享、分析、控制和管理这些设备，控制这些设备来对家居中的环境参数符合人们舒适居住使用的要求，营造一个良好的环境，从而可使用户能够居住在一个更高要求的环境中。 本文研究设计了一种智能家居环境监测子系统，实现对家庭环境的实时监测，实时为用户提供可靠并且全面的环境信息。智能家居系统中一个非常重要的部分就是本文所研究的环境监测子系统。在这个系统中，人们可以获得实时的居住环境信息，如温度和湿度、各种有害气体的浓度、光照强度、火灾信息等。同时，此系统中传感器所得到的环境参数可以为其它家居设备做决策参考，最终由智能家居系统实现对家庭环境的智能调节，比如，当测量到的光照强度高于用户设定的一定值的时候，系统就将启动自动窗帘系统的马达，自动将窗帘关到一定程度，以降低室内的光强度，适合居住；又如，当温度值偏低时，系统就将启动空调设备进行工作，来增高室内温度。因此，智能家居系统为用户提供了安全、舒适、便捷生活的环境，从而使环境监测子系统成为了智能家居系统的一个非常重要关键部分与基本环节，能否拥有一个好的智能家居系统的关键在于能否设计出好环境监测子系统，这对改善人们生活环境的舒适度有非常重要的意义。 1.2 智能家居环境监测系统的特点 无线环境监测系统拥有全面、可靠的环境信息采集分析能力。为了实现环境信息监测的精确性、全面性并且方便使用，本文的环境监测系统应具有以下各种特点： (1)多对象监测，环境监测系统需要检测多种环境信息，如：温湿度、有害气体浓度、光照强度等。这样才能为用户提供全面的环境信息参考。 (2)多点监测，需要对同一环境参数在不同地点和不同时间分别进行测量，这是因为环境中各种环境信息不同的时间和空间上分布不具有均匀性，由此实现监测的全面性和高精度性，甚至有时需要对同一环境参数在多点进行测量。 (3)系统灵活，当有新的环境参数被要求测量时，系统的可扩展性要求灵活，方便增加节点，以降低成本[1]。 1.3 国内外发展现状及分析 随着经济的发展和我们生活质量的提高，智能家居的智能化要求也是愈来愈高，智能家居亦成了近几年来学者们的一个研究热点。现有的智能家居产品大部分是以有线网络作为家庭的内部网络，有线网络布线麻烦，终端节点数量多而需要数量庞大的电缆，而无线通讯技术能很好的解决以上问题。国际上的家庭智能化系统已经形成集中以有线为基础