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基于ZigBee技术的家居环境监控系统设计

作　者: 张新顺
导　师: 王智森
学　校: 大连工业大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 家居环境监控 节能控制 MSP430单片机 ZigBee LabVIEW
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 5次
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内容摘要


环境是人们赖以生存的载体,近些年来随着人们生活水平的不断提高,人们对改善自身家居环境的要求也越来越高。而要得到一个舒适、温馨的家居环境,首先就要对家居环境进行感知、认知,在对环境有了充分详实的了解以后,才能够对其进行调节。由此,集聚上述功能的融合了无线传感器技术的家居环境监控系统便受到了人们广泛的关注。本文正是以家居环境监控系统为主要的研究对象,通过对涉及家居环境中与人们密切相关的环境信息和安全信息方面的考虑,来设计一种基于ZigBee技术的家居环境监控系统。该系统主要通过分布在环境中的子节点上的不同类型的多传感器来综合采集家居环境信息,并将采集来的数据通过ZigBee无线网络传输反馈至监控中心。系统可以通过预设或家居人员手动对家居环境进行温湿度、智能照明的调节和家居环境的安全监控,从而实现家居生活的智能化。另外,考虑到子节点电池供电的寿命问题,本课题在对家居环境系统的设计方面,从家居环境的实际出发,从子节点节能控制的方面来构建家居环境监控系统的整体设计方案。本文的工作主要从以下几个方面展开：(1)对家居环境监控系统的应用环境进行研究,明确系统设计的最小技术要求。通过综合比较家居环境中有线和无线通信技术,选择ZigBee技术作为本课题的组网通信方式。(2)根据家居环境的特点,通过对传感器的综合运用,采用有利于子节点节能的方法构建了家居环境监控系统的总体设计方案,确立了其主要的功能。(3)以MSP430单片机和射频收发芯片CC2520为核心,对ZigBee中心节点和子节点的硬件和软件进行了设计,实现了家居温湿度监控、智能照明和家居安防的智能化。(4)为了有利于对监控中心的管理和控制,本文用LabVIEW设计了家居环境监控系统的监控界面,并通过界面对系统进行了测试。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第一章 绪论  9-13
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 选题在该领域的水平和国内外研究动态  10-11
  1.3 本课题的研究必要性  11
  1.4 本课题的研究内容及组织结构  11-13
    1.4.1 课题的研究内容  11-12
    1.4.2 论文的组织结构  12-13
第二章 家居环境监控系统的应用环境与实用技术选择  13-19
  2.1 家居环境监控系统的应用环境与最小技术要求  13-14
    2.1.1 家居环境监控系统的应用环境  13
    2.1.2 最小技术要求  13-14
  2.2 家居环境监控系统组网技术  14-17
    2.2.1 有线组网技术  14-15
    2.2.2 无线组网技术  15-17
  2.3 ZigBee技术应用在家居环境监控系统的可行性及优势  17
  2.4 小结  17-19
第三章 家居环境监控系统的方案设计  19-24
  3.1 系统结构  19-20
  3.2 系统功能  20-21
  3.3 子节点节能控制方法  21-22
  3.4 家居节能控制方案设计  22-23
  3.5 小结  23-24
第四章 系统的硬件设计  24-43
  4.1 核心器件选型  24-28
    4.1.1 MSP430F5437  24-26
    4.1.2 射频模块CC2520  26-27
    4.1.3 MSP430F5437与CC2520的SPI连接  27-28
  4.2 中心节点硬件设计  28-31
  4.3 子节点硬件设计  31-42
    4.3.1 温湿度监控节点硬件设计  31-37
    4.3.2 智能照明节点硬件设计  37-41
    4.3.3 家居安防节点硬件设计  41-42
  4.4 小结  42-43
第五章 系统的软件设计  43-58
  5.1 Z-Stack  43-44
  5.2 中心节点软件设计  44-47
    5.2.1 无线数据收发程序设计  44-46
    5.2.2 串口通信程序设计  46-47
  5.3 子节点软件设计  47-54
    5.3.1 温湿度监控节点软件设计  47
    5.3.2 智能照明节点软件设计  47-52
    5.3.3 家居安防节点软件设计  52-54
  5.4 操作界面设计  54-57
    5.4.1 界面功能  55
    5.4.2 用户界面及测试  55-57
  5.5 小结  57-58
第六章 总结和未来工作  58-60
  6.1 总结  58
  6.2 未来工作  58-60
参考文献  60-62
攻读硕士期间取得的成果  62-63
致谢  63

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 监视、报警、故障诊断系统
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