基于物联网的智能家居系统设计毕业设计论文I
基于物联网的智能家居系统设计
摘要
智能家居系统是利用计算机、嵌入式系统和通信网络技术，将各种家用设施(如照明、安防、家电等)通过家庭网络连接到一起，从而为人们提供更为便利舒适的生活。传统的智能家居系统一般是通过有线线路布线和进行各种控制和通信的，人们难以脱离各种线缆的羁绊，而且系统的可扩展性能也很差。现代近距无线通信技术的发展，使得人们能够冲破这种束缚，营造更舒适的家居生活。家居网络可以大致分为数据网络和控制网络两大部分，本文主要针对智能家居系统的控制网络相关技术进行研究，并进行了系统设计。
本文主要按照以下几部分展开论述:
首先分析了智能家居系统的一般构成以及控制系统在智能家居的地位，并通过传统智能家居的特点进行分析，指出了目前市场上的智能家居系统的局限性，提出了基于短距无线网络的现代智能家居系统是将来的发展趋势。接着对智能家居控制的系统构架以及相关关键技术进行了分析和比较，指出基于IEEE802.15.4的zigbee技术是目前最适合无线家居控制系统的无线标准，并对该标准进行了深入研究。然后从系统和应用的角度来研究智能家居控制网络，设计了一个基于近距无线技术的智能家居控制演示系统，包括主控制器与传感器、摄像头监控、开关控制等功能节点的设计。
关键词：家居控制网，Zigbee，物联网
Things Based System Design of Smart Home
ABSTRACT
Intelligent household system is using a computer, the embedded system and communication network technology, will all sorts of household facilities (such as lighting, security, home appliance, etc) through the family network connectivity to together, thus provide people with more convenient comfortable life. The traditional intelligent household system is generally through the cable line wiring and various control and communication, people is hard to escape the fetters of various cable, and system extensible performance is also very poor. Modern sidewall of wireless communication technology development makes the people can get the chains, build the household life more comfortable. Household networks can be roughly divided into data networks and control network of two parts, this article mainly aims at intelligent household system control network relevant technology and system design.
This paper mainly according to the following several aspects to discuss.
This paper firstly analyzes the general intelligent household system composition and control system in intelligent household position, and through the traditional intelligent household characteristics, the paper suggests that the current market the limitations of the intelligent household system, puts forward the short-range wireless network based on the modern intelligent household system is the future trend of development. Then the intelligent household control system architecture and related key technology are analyzed and compared, points out that the IEEE8O2. Based on zigbee technology 15.4 is the most suitable for wireless home control system's wireless standards, and the standards were studied. Then from the Angle of system and application research intelligent household control network, design of a close wireless technology based on the intelligent household control demonstration system, including the main controller and sensor, surveillance camera, switch control design of functional nodes.
Keywords:home control nets, Zigbee, Content networking
基于物联网的智能家居系统设计毕业设计论文III
目录
摘要 ............................................................................................................................................. I ABSTRACT ...............................................................................................................................II 1 绪论 . (1)
1.1智能家居的发展及应用前景 (1)
1.2课题的目的和意义 (2)
1.3系统软件要求及通讯技术 (2)
1.4方案论证及系统实现的功能目标 (5)
2 Zigbee技术 (6)
2.1 Zigbee联盟 (6)
2.2 Zigbee的技术参数 (6)
2.3 Zigbee协议栈 (7)
2.4 Zigbee的技术特点及其优势及工程应用： (8)
2.5 Zigbee与蓝牙技术比较 (9)
2.6 Zigbee的应用领域和应用前景 (10)
3 基于Zigbee技术的智能家居系统构架 (11)
3.1 基于ZigBee 技术的拓扑结构 (11)
3.2 家庭网关 (11)
3.3 传感器节点 (13)
3.4 Zigbee网络的构成 (14)
3.4.1设备分类及功能 (14)
3.4.2 地址分配模式 (15)
3.5 Zigbee的网络拓扑结构 (15)
3.5.1 星型网络 (15)
3.5.2 树形网络 (16)
3.5.3 网型网络 (16)
3.5.4 智能家居的网络拓扑选择 (17)
4 智能家居中的硬件设计 (18)
4.1 底层硬件模块及Zigbee硬件的实现 (18)
4.1.1 底层硬件模块 (18)
4.1.2中间协议层 (18)
4.2Zigbee硬件的实现 (19)
5 系统的软件设计及运行结果 (21)
5.1Z-S TACK平台软件结构及开发环境 (21)
5.1.1 Z-Stack平台软件结构 (21)
5.1.2 开发环境 (21)
5.2软件结构及接口定义 (24)
5.2.1 软件结构的总体结构 (24)
5.2.2 接口定义 (24)
5.3主节点的软件流程 (24)
5.4终端节点软件设计 (27)
5.4.1 终端节点的功能及要求 (27)
5.4.2 终端节点的工作流程 (27)
5.4.3 终端节点的节能机制 (27)
5.4.4 系统运行结果及评价 (27)
6 家居四表抄送系统的典型应用 (30)
6.1家居四表抄送系统方案 (30)
6.2四表抄送系统家居智能节点 (31)
6.2.1 四表抄送系统家居智能节点 (32)
6.2.2 无线抄电表模块 (33)
6.2.3 模块中Zigbee 节点信息处理描述 (34)
7 结束语 (35)
参考文献 (36)
致谢 (37)
附录Ⅰ (38)
附录Ⅱ (39)
基于物联网的智能家居系统设计 1
1 绪论
1.1智能家居的发展及应用前景
近几年，在各大公司和媒体的强大概念宣传攻势下，智能家居行业逐渐形成，可用的、接近现实需求的产品不断增加，集成商、开发商以及装修公司已经积累了很多经验。如何建立一个高效率、低成本的智能家居系统已成为当前社会一个热点问题。而国家政府机构及各大信息家电生产厂商不失时机地开展了中国智能家庭网络的标准化制定工作，为中国智能家居的发展提供了一个开放的标准化平台，指明了智能家居研究领域正确的发展方向。
但是，此行业仍存在几个问题。首先，定位偏高，目前智能家居的用户是中上档次的人群，而这类人群毕竟是少数，因此降低定位，让智能家居进入寻常百姓家，可扩大市场范围；其次，切实分析用户需求，否则就只是房地产开发商售楼时一个宣传卖点。
智能家居系统可以理解为利用电脑、网络和综合布线技术，通过家庭信息管理平台将与家居生活有关的各种通讯设备、家用电器和家庭保安装置经由家庭总线技术连接到一个家庭智能化系统上，从而形成一个有机的整体（数字家庭网络系统），进行集中的或异地的监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。而无线网络技术的应用已经成了智能家居系统一个新选择。无线网络一般家庭网络通讯有以下几个特点：1、传输的数据量比较小,因而无需太大的传输速度；2、信息的实时性要好，时延要短，尤其在安防信息上；3、网络的容量要大，因家庭中各种设备、电器很多；4、无论采用何种方式建立家庭网络，都必须保证数据传送过程中的安全性和可靠性，不易被人窃取和破坏。在智能家居系统中，无线网络技术应用于家庭网络已成为势不可挡的趋势，这不仅仅因为无线网络可以提供更大的灵活性、流动性，省去了花在综合布线上的费用和精力，而且更符合家庭网络的通讯特点，同时随着无线网络技术的进一步发展，也必将大大促进家庭智能化、网络化的进程。
目前，无线网络技术主要可分为射频（RF）技术、红外线技术、IEEE802.11b和IEEE802.11a协议技术、Home RF协议、ZigBee 技术、蓝牙技术。其中射频(RF)技术已很成熟，它的成本低廉，穿透性较好，但抗干扰能力差，安全性差，最致命的缺陷是它没有统一的标准，各公司的通信协议都不一样；红外技术也比较成熟，但必须直线视距连接，限制太大，并不适合我们通常意义上的家庭网络；IEEE802.11是IEEE最初制定的一个无线局域网标准，主要用于办公室局域网和校园网，由于它在速率和传输距离上都不能满足人们的需要，IEEE小组又相继推出了IEEE802.11b和IEEE802.11a两个新标准，但无论是IEEE802.11b还是IEEE802.11a都是一种高速率传输协议，用在家居系统上有些大材小用，而且价格昂贵，它更适于办公室的无线网络；HomeRF无线标准是由HomeRF工作组开发的，旨在使计算机与其他电子设备之间实现无线通信的开放性工业
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标准，由于Home RF 网络没有密码因而它的安全性较差，且它的抗干扰能力很差；而ZigBee技术和蓝牙技术都属于IEEE802.15协议，在一定的范围内有重叠，但其各自的技术特点决定了其应用的侧重点仍有很大的不同。ZigBee作为一种低功耗、低数据速率、低成本的技术，更适合于家庭自动化、安全保障系统及进行低数据率传输的低成本设备之间，而蓝牙更适合于语音业务及需要更高数据量的业务，如移动电话、耳机等。
1.2课题的目的和意义
现代社会，商品经济竞争日益激烈，工作节奏不断加快。对于全身心投入竞争的人们，家务工作方面必然力不从心，家务管理因此就显得尤为重要。智能家居控制器可以提供智能控制方案，使家庭主人在处理家务方面，即快捷又省力。还提供舒适健康的环境，可以监视室内的温度、湿度，进而控制空调机的运行，达到人工模拟大自然的气息。使人们将来足不出户就能体验和享受到身临大自然的美好境地。加大了处理紧急情况的力度、增强了住户无人在家时的安全感，使人们能够全身心地投入工作，从而提高生活质量。住宅智能化控制的开发与建设是21世纪发展的必然趋势。由于信息技术的大力普及和应用，极大推动住宅小区智能化建设的进程，更为住宅小区智能化提供了可靠的技术保障，实施起来更加容易和简捷。智能信息家电及智能家居系统具有安网作为主干网，实现交互式数字视频业务。
系统硬件要求
1 小区物业管理智能化系统的硬件有信息网络、计算机、公用设备、计量仪表和电子器材等。系统硬件应具有先进性，避免短期内因技术陈旧造成整个系统性能不高和过早淘汰。
2 在充分考虑先进性的同时，硬件系统应立足于用户对整个系统的具体需求。应优先选择先进、适用、技术成熟，最大限度地发挥投资效益。
3 无论是系统设备还是网络拓扑结构，都应具有良好的开放性。网络化的目的是实现设备资源和信息资源的共享。因此，计算机网络本身应具有开放性，并应提供标准接口。用户可根据需求，对系统进行拓展或升级。
4 计算机网络选择和相关产品的选择要以先进性和适用性为基础，同时考虑兼容性.系统设备应优先选择根据己有国际标准设计、生产的标准化设备，避免因兼容性差造成系统难以升级或拓展。
5 随着社会的不断发展和进步，住宅小区物业管理智能化系统的规模、自动化程度会不断扩大和提高，用户的需求会不断变化。因此，系统的硬件应充分考虑未来可升级性。
1.3系统软件要求及通讯技术
（1）系统软件要求
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系统软件是小区物业管理智能化系统的核心，它的功能好坏直接关系到整个系统的水平。系统软件包括:计算机及网络操作系统、应用软件及实时监控软件等。
1 系统软件应具有很高的可靠性和安全性。
2 系统软件操作方便，采用中文图形界面，采用多媒体技术，使系统具有处理声音及图像的能力。用户操作界面要适应不同层次住户及物业公司人员的素质。
3 系统软件应符合国家、行业标准以及国际标准，便于多次升级和支持新硬件产品。
4 系统软件应具有功能上的可扩充性。使用的元件的耐压要求比较高，在安全问题上有一定的隐患。目前国际上采用电力线作为联网介质推出的解决方案有--xOI，CEBUS 等。
（2）智能家居系统的通讯技术
家庭网络的通讯主要是以物理媒体层的实际电磁信号为主要传输载体，所以物理媒体层传输介质是整个家居网络的物质基础。因而家庭网络的通讯媒体的选用是很重要的。目前，家庭网络的通讯媒体主要有以太网(双绞线)、电话线、电力线、无线射频、红外线、电缆和光纤等几种，但当前主要以双绞线、电话线和电力线为主，家庭无线网络主要采用红外、无线方式等，将以其灵活方便和可移动计算的特点而成为未来发展的方向。
根据接入设备的类型及实际需要，家庭局域网可以用有线或无线方式实现，也可以用混合型网络实现。以下我们分别对这几种方案进行比较:
有线通讯技术
有线通讯方式主要利用家庭中的电话线、有线电视线、交流电力线等己经存在的配线进行通讯。
(1)电话线网络
计算机厂商与消费电子厂商成立了一个名为HomePNA(家庭电话线网络联盟)的组织来推广利用电话线建立家庭网络。它是通过在电话线加载高频载波信号来实现信息的传递，可以同时满足电话业务、家庭内部数据传输，互相不干扰。可以达到1Mbit/s的传输速率。该方案采用802.3标准，支持即S机制，HomePNA在撇C层制订了八种优先级，改进了冲突解决技术，保证音频类实时数据延迟控制在10一2h(as。电话线网络利用住宅内现有电话线路的家庭网络具有较好的发展前景，因为电话应用已经普及，施工和安装比较方便，通过频分多角技术可以使一根电话线利用不同频率同时传输数据、Inertnet信息和声音。相对其它技术而言，基于电话线路的连网产品价格较低，数据传输不容易受到干扰。利用电话按键可实现简单、方便、廉价的远程控制。
(2)电力线网络
采用电力线作为传输介质一般使用窄带通讯方式和扩频通讯方式，在家庭网络中适合采用扩频通讯方式。使用电力线的最大优点在于不用改动家庭布线，利用现有的插座就可以实现家用电器的方便联网，因此施工和安装更为方便。但对于家庭中所使用的手
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持移动设备来说无法采用电力线连入家庭网络。它的缺点在于传输速率只有300Kbps，躁声和干扰比较大，不能满足数字视频和音频信号的传输，保密性较差，而且没有统一的标准。此外由于信号与家用电器在同一对线上传输，对所全、方便、高效、快捷、智能化、个性化的独特魅力，它对于改善现代人类的生活质量，创造舒适、安全、便利的生活空间有着非常重要的意义。
国家智能家居建设纲要对于智能家居系统的要求
国家智能家居建设纲要对于智能家居系统的要求如下:
系统的功能要求
住宅小区智能化系统示范工程功能要求，按不同标准，应分别做到以下功能:
一星级
1 安全防范子系统
(l)出入口管理及周界防越报替
(2)闭路电视监控
(3)对讲与防盗门控
(4)住户报警
(5)巡更管理
2 信息管理子系统
(1)对安全防范系统实行监控
(2)远程抄收与管理或Ic卡
(3)车辆出入与停车管理
(4)供电设备、公共照明、电梯、供水等主要设备监控管理
(5)紧急广播与背景音乐系统
(6)物业管理计算机系统几，
3 信息网络子系统
(1)为实现上述功能科学合理布线
(2)每户不少于两对电话线和两个有线电视插座
(3)建立有线电视网
二星级
二星级除应具备一星级的全部功能之外，同时在安全防范子系统和信息管理子系统的建设方面，其功能及技术水平应有较大提升。信息传输通道应采用高速宽带数据网作为主干网。物业管理计算机系统应配置局部网络，并可供住户联网使用。
三星级
三星级应具备二星级的全部功能。其中信息传输通道应采用宽带光纤用户接入题。有线和无线技术，既是相互竞争的也是相互补充的，既有各自的优点也有各自的缺点，目前是多种技术的混合和共存的局面。但随着无线技术的发展成熟，无线技术必将取代
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1.4 方案论证及系统实现的功能目标
（1）远程家居智能管理系统设计原则
优秀的家庭自动化产品应该具有以下设计原则:
标准化:家庭自动化产品应当依照国际上流行的相关协议进行设计，充分保证各厂家产品间的兼容性和相互操作能力。
开放性:目前，在智能住宅、家庭自动化、家电网络领域尚处于一家一户自行开发的局面，而实际上用户不可能全部使用同一厂家生产的产品，这将极大阻碍互联互通和长远发展。因此，家庭自动化系统应该具有开放的协议、统一的接口。
模块化:采用模块化的设计可以适应各种场合的需要，保障用户的利益并允许系统的逐步到位。模块之间遵循一定的协议，可以相互通讯和协调。
实用性:人们购买家庭自动化产品是为了享有更加便利舒适的生活，绝非追逐潮流的概念。
普及化:家庭自动化系统应该面向低成本、高性能的目标设计，住户对价格较为敏感，所以智能住宅采用的技术要较为经济。同时，家庭自动化系统应该能最大程度兼容用户原有电器设备，保护用户投资。
简洁易用:高科技带来的应该是一种享受而绝不是一种负担。好的家庭自动化产品应该简便易用、用户界面友好，并且不需要使用者花上太多的精力就能掌握。
（2）系统实现的功能目标
智能家居控制系统是由基于电话网络的远程控制和本地集中控制两大部分组成。具体功能目标是:
1 远程控制实现人在异地能通过电话网络对家中的电器设备进行控制的功能。
2 本地集中控制实现在近距离通过键盘控制家用电器设备的工作状态。
3 安全防盗报警。
4 三表(电表、水表、气表)的数据采集。
5 实时时钟显示的功能。
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2 Zigbee技术
Zigbee技术综述
Zigbee技术是主要应用于自动控制的一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术。它主要工作在无须注册的2.4GHz ISM频段，数据速率为20—250kbit/s，最大传输范围在10～75m，典型距离为30m。基于Zigbee 的无线模块由高度集成的天线、电池及频率控制器组成。在以Zigbee构成的WPAN网络中能支持高达254个用户节点，外加一个全功能器件或主器件，可实现双
向通信。Zigbee主要通过降低收发信机的忙闲比及数据传输的频率，降低帧开销以及实行严格的功率管理机制，例如关机及睡眠模式等方式来降低设备的综合功耗。IEEE802.15.4定义了两个物理层标准，分别是2.4GHz物理层和868/915MHz 物理层。两个物理层都基于DSSS（Direct Sequence SpreadSpectrum，直接序列扩频），使用相同的物理层数据包格式，区别在于工作频率、调制技术、扩频码片长度和传输速率。Zigbee MAC 层的设计则主要考虑到尽可能地降低成本，容易实现，可靠的数据传输，短距离操作及非常低的功耗。在Zigbee 网络中传输的数据可分为3 类，周期性数据如家庭中水、电、气三表数据的传输; 间断性数据如电灯、家用电器的控制即安防报警数据的传输; 还有反复性的低反应时间的数据如无线鼠标、游戏杆传输的数据。为了提高传输数据的可靠性，Zigbee采用了载波侦听多址/冲突避免（CSMA/CA）的信道接入方式和完全握手协议。
2.1 Zigbee联盟
Zigbee联盟成立于2002年8月,由英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司及荷兰飞利浦半导体公司组成,如今已吸引了上百家芯片公司、无线设备公司和开发商的加入。Zigbee联盟负责制定网络层及以上层协议。
2.2 Zigbee的技术参数
Zigbee协议定义了两个物理层标准,它们分别是2.4 GHz物理层和868/915 MHz物理层。两个物理层都基于直接序列扩频DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)技术,使用相同的物理层数据包格式,区别在于工作频率、调制技术、扩频码片长度和传输速Zigbee无线信道的组成, 图2-1所示; Zigbee的其它技术参数,见图2-2所示。2.4 GHz波段为全球统一的无需申请的ISM频段,有助于Zigbee设备的推广和生产成本的降低。2.4 GHz的物理层通过采用16相高阶调制技术能够提供250 Kbps的传输速率,有助于获更高的吞吐量、更小的通信时延和更短的工作周期,从而更加省电。
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中心频率
/MHz
869.3
906+32(k-1)
2405+(k-11)信道编号K=0K=1.2...26K=11.12…26频率数量11016
信道间隔/MHz _25速率/Kbp s 2040250调制方式BOSK HPSK O-QPSK 频率上限/MHz 868.2928.02483.5频率下限/MHz 868.0902.02400.0
图2-1
名称
内容传输距离 可达10-75m 依赖功率输出和环境特性。
通信时延 15-30ms(典型搜索时延30ms,休眠激活时延15ms,活动接入时延15ms)。
寻址时延 64bit 的IEEE 地址，16bit 的本地地址。
网络容量 一个Zigbee 网络可容纳255个本地地址。
网络拓扑 星型。点对点。网状。
安全机制
提供了数据完整性检查及鉴权功能，加密算法采用A-ES128、同时各个应用可灵活确定采用何种安全机制成本估算
模块初始化成本约6美元，随着市场成熟，会很快将到1.5-2.5美元，并且Zigbee 协议免专利费。非常低的占空比，可小于0.1%；具有工作周期短，收发功耗低的特点。并且有休眠模式，一般
耗电情况情况下两节5号电池可工作6个月到2年左右。
图2-2
2.3 Zigbee 协议栈
Zigbee 协议栈[5]采用分层结构，包括:物理层(PHY Layer)、媒体接入控制层(MAC Layer)、网络层(NWK Layer)和应用层，如图2-3所示。 应用对象终端2应用对象终端3媒体接入控制层（MACSub-layer ）IEEE802.15.4物理层（PHY Layer ）IEEE802.15.4安全服务提供商SSP 应用层（APS Laywe ）
Zigbee 设备对象
应用对象终端1
...应用接口层（APS Sub-laywe ）
网络层（NWKLayer ）IEEE802.15.4
IEEE 平台Zigbee 联盟平台AOSDE-SAP
NLDE-SAP APSME-SAP NLME-SAP
M-ME-SAP
PLME-SAP MCPS-SAP PD-SAP
图2-3 Zigbee 协议栈结构
网络层以上协议由Zigbee 联盟制定,IEEE 组织负责定制PHY 层和MAC 层标准。应用层包括应用对象终端设备和应用接口层,且最多只能包含31个应用对象。应用接口层将主要负责把不同的应用映射到Zigbee 网络层上,其中包括:安全与鉴权、多个业务数据流的会聚、设备发现及业务发现。网络层主要考虑采用基于ad-hoc 技术的网络协议,
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应包含以下功能:通用的网络层功能,拓扑结构的搭建和维护,命名和关联业务,包含了寻址、路由和安全;同Zigbee 协议标准一样,非常省电;有自组织、自维护功能,以最大程度减少消费者的开支和维护成本。Zigbee 协议的媒体接入控制层协议包括以下功能:设备间无线链路的建立、维护和取消;确认模式的帧传送与接收;信道接入控制;帧校验;预留时隙管理;广播信息管理。Zigbee 协议MAC 层定义的4种帧结构:数据帧、标志帧、确认帧和MAC 命令帧,如图2-4所示。
最大127字节
2字节
1字节0-20字节可变值2字节帧控制域帧控制域帧控制域帧控制域帧序号域帧序号域帧序号域帧序号域地址域地址域地址域帧校验帧校验数据帧校验帧校验信标信标MAC 协议数据单元（MAC 帧）
最大127字节
物理层服务数据单元物理层协议数据单元同步头PHY 头
物理层媒体接入
控制层数据帧
确认帧
命令帧
标志帧
图2-4 Zigbee 的帧结构图
2.4 Zigbee 的技术特点及其优势及工程应用：
（1）Zigbee 的技术特点及其优势
1 安全性：Zigbee 提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用AES-128，同时各个应用可以灵活确定其安全属性。
2 可靠性：采用了碰撞避免机制，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突。MAC 层采用了完全确认的数据传输机制，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息；
3 成本低：模块的初始成本估计在6美元左右，很快就将降到1.5美元到2.5美元之间，且Zigbee 协议是免专利费的；
4 省电：由于工作周期很短、收发信息功耗较低、并且采用了休眠模式，Zigbee 技术可以确保两节五号电池支持长达6个月到2年左右的使用时间，当然不同的应用功耗是不同的；
5 网络容量大：一个Zigbee 网络可以容纳最多254个从设备和一个主设备，一个区域内可以同时存在最多100 个Zigbee 网络；
6 时延短：针对时延敏感的应用做了优化，通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短。设备搜索时延典型值为30ms ，休眠激活时延典型值是15ms ，活动设备信道接入时延为15ms 。
（2）工程应用
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Zigbee 技术已成功应用于智能家居系统中，比如在某教育社区DCA3000系统中，就是采用Zigbee 技术来实现家庭内部的无线网络通迅的。在这款系统中主要由家庭网关和网络中各子节点组成，网络中各子节点采用Zigbee 技术与家庭网关进行无线通讯，其中各子节点实现的功能分别为（水、电、气）三表数据采集、安防报警数据采集、电灯及家用电器的控制。在家庭网关和每个字节点上都接有一个采用Zigbee 技术设计无线网络收发模块,通过这些无线网络收发模块在网关和子节点之间进行数据的传送。之所以采用Zigbee 技术除了上面所述的优点外，还因为这些应用不需要很高的数据吞吐量和连续的状态更新，更为重要的是系统中子节点采用电池供电，因而需要极低的功耗且在通常状态下应具有休眠状态，而这正是Zigbee 所具备的，它的优势之一就在于低功耗，从而最大程度地延长电池的寿命，减少网络的维护费用，降低系统的成本。
2.5 Zigbee 与蓝牙技术比较
IEEE 802.15 委员会制定了三种不同的WPAN 标准，区别在于通信速率、QoS 能力等。IEEE 802.15.3标准是高速率的WPAN 标准，适合于多媒体应用，有较高的QoS 保证。802.15.1标准即蓝牙技术，具有中等速率，适合于从蜂窝电话到PDA 的通信，其QoS 机制适合于语音业务。802.15.4标准也就是Zigbee 技术，目标市场是工业、家庭以及医学等需要低功耗、低成本无线通信的应用，对数据速率和QoS 的要求不高。图2-5 Zigbee 不同速率下的传输功耗。
速率/转换功率
1mW(0dbm)10mv(10dbm)100mW(20dbm)250kbps
28kbps 13m 23m 29m 54m 66m 134m
图2-5 Zigbee 不同速率下的传输功耗
蓝牙
Zigbee PHY
FHSS DSSS 协议层
250KB 28KB 电池
可充不可充设备/网络
82162连接速度
250kbps 1Mbps -10m ~30m
有效距离
图2-6 Zigbee 与蓝牙比较
Zigbee 与蓝牙技术相比较有许多相似点，但其优点更显而易见。蓝牙的传输距离小于10 米，这在大一点的家庭住宅中是一个极大的障碍，因而很难构成无线通信网络，
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而Zigbee 的最大传输范围在10-75 米，非常适合家庭网络的建立；其次，在一个蓝牙网络中最多可容纳8个节点，而Zigbee可容纳255个节点，而一般每个家庭网络中需要100-150 个设备节点；最后，蓝牙模块的成本较高，这也成为其没有广泛应用的原因之一，此外蓝牙的功耗与Zigbee相比要大很多，而Zigbee则成本低廉，而且其功耗极低，如图2-6所示。虽然蓝牙的传输数据速率要大过Zigbee，但Zigbee的250kbit/s传输速率在家庭网络中已足够使用。可以说，采用Zigbee技术所架构的无线智能家居系统网络，由于其低成本、低功耗，较远的覆盖范围及它在全球范围内的通用，将使其成为智能家居系统中的又一亮点，必将给现代智能家居系统带来一场新的变革。
2.6 Zigbee的应用领域和应用前景
Zigbee技术将主要嵌入在消费性电子设备、家庭和建筑物自动化设备、工业控制装置、电脑外设、医用传感器、玩具和游戏机等设备中,应用于小范围的基于无线通信的控制和自动化等领域中。Zigbee联盟预测的主要应用领域包括:工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、农业自动化和医用设备控制等。通常,符合如下条件之一的应用,均可以考虑采用Zigbee技术作无线传输.
(1)设备成本较低,传输的数据量较小。
(2)设备体积较小,不便放置较大的充电电池或者电源模块。
(3)没有充足的电力支持,只能使用一次性电池。
(4)频繁地更换电池或者反复地充电无法做到或者很困难。
(5)需要较大范围的通信覆盖,网络中的设备非常多,但仅仅用于监测或控制。
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3 基于Zigbee 技术的智能家居系统构架
3.1 基于 ZigBee 技术的拓扑结构
基于Zigbee 技术的智能家居系统的拓扑选择涉及许多设计方案的权衡。该网络自身也是一个动态系统，不断与外界环境相互影响。人们的移动、不间断地使用电器和外界的干扰源等都可以影响网络性能。对电池供电的设备来说，复杂的设计目标就是保存电池消耗。通常拓扑结构的选择要考虑以下几个问题：首先，我们要考虑最糟情况下和一般情况下的连通性拓扑：应用需要的节点密度和周围环境状况；其次，评估可选择的情况。最后，还要考虑系统的可升降性和权衡能耗/资源的限制。本文智能家居系统的实际情况如下：1、传感器节点由电池供电，而家庭网关通过电源供电，所以应该尽量减少传感器节点的工作量，以节约传感器节点用电。2、智能家居中接入的主要是传感器和开关，网络中数据量不大，没有必要采用复杂的网络拓扑来保证数据通信。因此，星形拓扑结构完全能满足要求，并且实现简单，不涉及路由寻址等功能。基于Zigbee 技术的智能家居系统的网络拓扑结构如图3-1所示。家庭网关和若干个无线通信Zigbee 传感器节点模块组成星形结构的家庭传感器网络。其中，家庭网关是全功能设备，它充当网络协调器，由它主导网络的建立，监督网络的正常运行。它配置较多的存储空间，完成网络初始化，数据采集，设备控制等功能。另外，它配置16bit 本地地址给设备以节省带宽。其他的无线通信Zigbee 子节点模块则是精简功能设备，完成传感器状态采集，查询响应、控制设备等，它们只能与家庭网关之间进行通信，相互之间不能进行通信。
灯光控制节点
火警
可控开关节点
门磁传感器节点光照传感器节点三表采集节点
家庭网关
Zigbee
Zigbee
Zigbee
Zigbee
Zigbee
Zigbee
图3-1
3.2 家庭网关
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智能家居中的各传感器开关节点与家庭网关互连成家居内部信息网，内部信息网络还需要和外部网络联通，否则无法实现小区集中化管理，不能实现设备诊断和更新，以及远程配置和维护，用户也无法对家中的设备进行远程控制和管理。家庭内部信息网络和外部网络互联，有两种选择，一是公用电话网，而是因特网。这就对应着两种设备，电话接口和家庭网关。电话接口的数据传输能力和控制功能都十
分有限，扩展性不好，因此，采用家庭网关的方式比较可取。家庭内部信息网的通信协议比较简单，要实现它与外部TCP/IP 的互联，必须实现协议的转换，这是家庭网关一个非常重要的作用。从结构上来看，家庭网关就是外部TCP/IP 网络与家庭内部信息网络的一个连接点。家庭网关并不只是一个简单的协议转换设备，更是一个对外的家庭内部网络控制接口，一方面是因为家庭内部通信协议功能远不如TCP/IP 功能强大，另一方面也是因为家庭内部网络的接口规范和协议缺乏统一的标准。家庭网关要做到对外的控制接口，需要考虑一下几个问题：
1）功能接口，必须有一个完备的接口，能够通过该接口实现智能家居的全部功能。2）数据帧格式，包括内部网络的数据帧格式，协议的基本层次和各层次头部信息格式的确定，协议的指定必须充分考虑到未来的发展和扩充。
3）传输方式，包括数据帧的丢失、超时和校验等情况的处理，尽量做到与物理介质无关，在不同的物理介质上运行，只需要修改最底层的物理协议即可。
家庭网关是一个由硬件和软件共同组成的功能实体，通常是采用PC 实现。因为PC 功能强大，支持多种设备接口，还包括操作系统和应用软件、网络支持等，能很方便的实现控制和网关功能。但是以PC 做家庭网关也有它的不足，体积大、功耗大且成本高，因此PC 并不是家庭网关的最佳选择。我们可以采用嵌入式系统来实现家庭网关，嵌入式系统面向应用，可以根据实际需要定制软硬件和接口，使它的功能、可靠性和成本等各方面更适应要求。但相对PC 来说，嵌入式不仅包括软件开发，还要完成硬件开发，难度增大。家庭网关从功能结构上分主要包括功能实现、数据处理平台和网络接口控制器三部分。它实现的功能包括：对传感器节点的管理、与外界的信息交互、集成家庭服务、人机界面和对内通信。传感器节点的管理。基本必须实现对传感器节点的状态变化的管理、自动对传感器节点进行操作、生成管理日志。状态变化包括传感器节点的添加、移除和异常情况的管理。对传感器节点进行的操作包括传感器节点的初始设定、传感器节点工作状态的更改（停用、启动等）、对传感器节点发布命令（报警等）。生成管理日志应该包括所有可以采集得到的家庭事务。如传感器节点状态的改变、中继器的报告数据等。
与外界的信息交互。基本必须实现外部的数据的认证、外部指令的执行、内部状态的汇报集成家庭服务。根据系统和用户需求开发的各种应用程序，并整合传感器节点，使其完成特定的服务。如对传感器节点的重载，光照强度传感器可以用于灯光的控制服务，也可用于窗帘的开关服务等。人机界面。基本必须实现传感器节点初始设定界面、
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家居管理界面。该处的简单性、易用性和灵活性关系到整个系统性能的发挥，对用户的接受程度有很大的影响。
对内通信。包括和中继器之间的通信，规定一套实现以上各种功能的通信协议。3.3 传感器节点
智能家居传感器网络在家庭环境中布置传感器节点以无线通信方式组织成网络，传感器节点负责监视周围一定范围内的环境，接收信号，并进行数据处理和通信。它集成传感器件、数据处理单元和通信模块，并通过自组织的方式构成网络。借助于传感器节点中各类型的传感器件，可以测量家庭内部和周边环境的温度、湿度、光强度、入侵等。
网络的信息管理的核心部分为物理接口，作为家庭网关和传感器节点之间的桥梁，物理层接口完成家庭网关和传感器节点间通信，并且能使家庭网关和传感器节点之间能够相互理解通信的内容。所以家庭网关和传感器节点都配置同样的无线收发模块作为物理接口。除了无线收发模块之外，传感器节点还包括具有一定处理能力的MCU 芯片，单片机根据预先写入的程序，能够采集传感器信息、转发命令和状态信息和控制设备，并能对子网上的节点进行统筹管理，维护整个传感器系统的运转状况。根据前面的分析，传感器节点包括两个模块：
1、功能模块由三个部分组成：
应用：负责对传感器节点的信号采集功能、通信行为等进行初始化，并根据实是外部TCP/IP 网络与家庭内部信息网络的一个连接点。家庭网关并不只是一个简单的协议转换设备，更是一个对外的家庭内部网络控制接口，一方面是因为家庭内部通信协议功能远不如TCP/IP 功能强大，另一方面也是因为家庭内部网络的接口规范和协议缺乏统一的标准。家庭网关要做到对外的控制接口，需要考虑一下几个问题：1）功能接口，必须有一个完备的接口，能够通过该接口实现智能家居的全部功能。
2）数据帧格式，包括内部网络的数据帧格式，协议的基本层次和各层次头部信
息格式的确定，协议的指定必须充分考虑到未来的发展和扩充。
3）传输方式，包括数据帧的丢失、超时和校验等情况的处理，尽量做到与物理介质无关，在不同的物理介质上运行，只需要修改最底层的物理协议即可。
2、家庭网关
家庭网关是一个由硬件和软件共同组成的功能实体，通常是采用PC 实现。因为PC 功能强大，支持多种设备接口，还包括操作系统和应用软件、网络支持等，能很方便的实现控制和网关功能。但是以PC 做家庭网关也有它的不足，体积大、功耗大且成本高，因此PC 并不是家庭网关的最佳选择。我们可以采用嵌入式系统来实现家庭网关，嵌入式系统面向应用，可以根据实际需要定制软硬件和接口，使它的功能、可靠性和成本等各方面更适应要求。但相对PC 来说，嵌入式不仅包括软件开发，还要完成硬件开发，难度增大。
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家庭网关从功能结构上分主要包括功能实现、数据处理平台和网络接口控制器三部分。它实现的功能包括：对传感器节点的管理、与外界的信息交互、集成家庭服务、人机界面和对内通信。传感器节点的管理。基本必须实现对传感器节点的状态变化的管理、自动对传感器节点进行操作、生成管理日志。状态变化包括传感器节点的添加、移除和异常情况的管理。对传感器节点进行的操作包括传感器节点的初始设定、传感器节点工作状态的更改（停用、启动等）、对传感器节点发布命令（报警等）。生成管理日志应该包括所有可以采集得到的家庭事务。如传感器节点状态的改变、中继器的报告数据等。智能家居中的各传感器开关节点与家庭网关互连成家居内部信息网，内部信息网络还需要和外部网络联通，否则无法实现小区集中化管理，不能实现设备诊断和更新，以及远程配置和维护，用户也无法对家中的设备进行远程控制和管理。家庭内部信息网络和外部网络互联，有两种选择，一是公用电话网，而是因特网。这就对应着两种设备，电话接口和家庭网关。电话接口的数据传输能力和控制功能都十分有限，扩展性不好，因此，采用家庭网关的方式比较可取。家庭内部信息网的通信协议比较简单，要实现它与外部 TCP/IP 的互联，必须实现协议的转换，这是家庭网关一个非常重要的作用。从结构上来看，家庭网关就验需要建立统计指标。
网络协议栈：负责模拟传感器节点中无线通信的各层协议。
传感模块：也称为传感协议栈，负责检测和处理来自传感器信道的信号，将其送往上层应用。
能耗模块：节点的能量产生和能量消耗过程，主要包括电池、无线收发设备、数模转换器和信号采集设备等硬件。如图3-2所示： 传感器
物理层传感模块
应用
网络层链路层
物理层功能模块电池模块CPU
ADC
无线模块
能耗模块
图3-2 传感器节点模型体系结构
3.4 Zigbee 网络的构成
3.4.1设备分类及功能
在ZigBee 的网络中，支持两种类型的物理设备:全功能设备和精简功能
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设备。全功能设备(FFo，FullFunctionoevice)特点:支持任何拓扑结构;可以成为网络协调器或路由;能和任何设备通信。精简功能设备(盯。，ReducedFunctionDevice)特点:只用在星型拓扑中;不能成为网络协调器;只能和网络协调器通信;实现非常简单。
此外，ZigBee网络按照节点类型来分，支持三种节点:主节点，路由节点以及终端节点。主节点就是协调器，必须由一个FFD构成，它是网络的核心，负责建立一个网络并下发地址。路由节点也是一个FFD，搜索网络并加入，给加入路由的终端节点分配地址。路由节点仅仅是网络中的一个无线收发器，它负责转发通讯和维护网内路径。终端节点是网络中最简单的节点，它可以是一个FFD或者RFD。
3.4.2 地址分配模式
所有Zigbee设备均将有一个64bit的IEEE地址，这是一个全球唯一的设备地址，需要得到Zigbee联盟的许可和分配。在子网内部，可以分配一个16 bit的地址作为网内通信地址，以减小数据包的大小。地址模式有两种:
(1)星型拓扑:网络号加设备标识，本文中采用这种分配模式。
(2)点对点拓扑:直接使用源/目的地址。
这种地址分配模式，决定了每个zigbee网络协调器可以支持多于64000个设备，而个协调器可以互连从而可以构成更大规模的网络，逻辑上网络规模取决于频段的选择，节点设备通信的频率以及该应用对数据丢失和重传的容纳程度。
3.5 Zigbee的网络拓扑结构
前面提到过，Zigbee的网络拓扑结构有三种:星型网络，树形网络，网型网络。下面对这三种拓扑网络进行描述和介绍，并比较选定智能家居所选用的拓扑网络。
3.5.1 星型网络
如下图五星型网络是一个辐射状系统，数据和网络命令都通过中心节点传输。如果用通信模块构造星形网络，只需要一个模块被配置成中心节点，其他模块可以配置成终端节点。
图3-3 星型拓扑网络
星型路由拓扑的最大优点是结构简单。这种简单带来的是很少有上层协议需要执行、较低的设备成本、较少的上层路由信息和管理简便。中心节点可以承担许多管理工作。但是这种简单是以灵活的牺牲为代价的。因为需要把每个终端节点放在中心节点的
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通信范围之内，这必然会限制无限制网络的覆盖范围。并且星型拓扑很难实现高密度的扩展。集中的信息涌向中心节点，容易形成热点，导致网络拥塞、丢包、性能下降等，这取决于数据量的情况。目前为止，星型拓扑是最常见的网络配置结构，被大量用在远程监测和控制中。
3.5.2 树形网络
树型拓扑是多个星型拓扑的集合。如下图六所示，若干个星型拓扑连接到一起，扩展到更广阔的区域，就象是植物学中的分支一样。
从技术的观点来看，树型拓扑是可以实现网络范围内―多跳‖信息服务的最单的拓扑结构。树型拓扑结构。树型拓扑是最值得注意的地方就是它保持了星型拓扑的简单性：较少的上层路由信息、较低的存储器需求，这样成本必然也较低。
图3-4 树形网络
然而，树形结构也不能很好的适应外部的动态环境。树形结构的最佳应用是在稳定的无线电射频环境中，也可以很好地用在一些简单的低据量的大规模集合的应用之中。如果应用需要有一定的覆盖范围，网络有一定的稳定性和扩展性，树形结构将是一个简单的选择。
3.5.3 网型网络
网型网络是一个自由设计的拓扑，具有很高的适应环境的能力。网络中的每个节点都是一个小的路由器，都具有重新路由选择的能力，以确保网络最大限度的可靠性，可以看出网络中任意两个节点的通讯路径不是唯一的。
图3-5 网型网络
网络拓扑与星型、树形相比，更加复杂，其路由拓扑是动态的，不存在一个固定可知的路由模式。这样信息传输时间更加依赖瞬时网络连接质量，因而难以预计。更重要
基于物联网的智能家居系统设计毕业设计论文I 基于物联网的智能家居系统设计 摘要 智能家居系统是利用计算机、嵌入式系统和通信网络技术，将各种家用设施(如照明、安防、家电等)通过家庭网络连接到一起，从而为人们提供更为便利舒适的生活。传统的智能家居系统一般是通过有线线路布线和进行各种控制和通信的，人们难以脱离各种线缆的羁绊，而且系统的可扩展性能也很差。现代近距无线通信技术的发展，使得人们能够冲破这种束缚，营造更舒适的家居生活。家居网络可以大致分为数据网络和控制网络两大部分，本文主要针对智能家居系统的控制网络相关技术进行研究，并进行了系统设计。 本文主要按照以下几部分展开论述: 首先分析了智能家居系统的一般构成以及控制系统在智能家居的地位，并通过传统智能家居的特点进行分析，指出了目前市场上的智能家居系统的局限性，提出了基于短距无线网络的现代智能家居系统是将来的发展趋势。接着对智能家居控制的系统构架以及相关关键技术进行了分析和比较，指出基于IEEE802.15.4的zigbee技术是目前最适合无线家居控制系统的无线标准，并对该标准进行了深入研究。然后从系统和应用的角度来研究智能家居控制网络，设计了一个基于近距无线技术的智能家居控制演示系统，包括主控制器与传感器、摄像头监控、开关控制等功能节点的设计。 关键词：家居控制网，Zigbee，物联网
Things Based System Design of Smart Home ABSTRACT Intelligent household system is using a computer, the embedded system and communication network technology, will all sorts of household facilities (such as lighting, security, home appliance, etc) through the family network connectivity to together, thus provide people with more convenient comfortable life. The traditional intelligent household system is generally through the cable line wiring and various control and communication, people is hard to escape the fetters of various cable, and system extensible performance is also very poor. Modern sidewall of wireless communication technology development makes the people can get the chains, build the household life more comfortable. Household networks can be roughly divided into data networks and control network of two parts, this article mainly aims at intelligent household system control network relevant technology and system design. This paper mainly according to the following several aspects to discuss. This paper firstly analyzes the general intelligent household system composition and control system in intelligent household position, and through the traditional intelligent household characteristics, the paper suggests that the current market the limitations of the intelligent household system, puts forward the short-range wireless network based on the modern intelligent household system is the future trend of development. Then the intelligent household control system architecture and related key technology are analyzed and compared, points out that the IEEE8O2. Based on zigbee technology 15.4 is the most suitable for wireless home control system's wireless standards, and the standards were studied. Then from the Angle of system and application research intelligent household control network, design of a close wireless technology based on the intelligent household control demonstration system, including the main controller and sensor, surveillance camera, switch control design of functional nodes. Keywords:home control nets, Zigbee, Content networking
毕业设计 设计（论文）题目：人工智能在物联网中的应用 专业班级：物联网141 学生姓名：周钟婷 指导教师：李生好 设计时间：—— 重庆工程职业技术学院 重庆工程职业技术学院毕业设计（论文）任务书 任务下达日期：设计（论文）题目：人工智能在物联网中的应用 设计（论文）主要内容和要求： 1.显示器件：引领TFT-LCD技术的创新和发展，致力于加快AMOLED、柔性显示、增强 现实、虚拟现实等新型显示器件及薄膜传感器件的进步。 2.智慧系统：以“物联网和人工智能”为主要方向，以用户为中心，基于在显示、人 工智能和传感技术优势，发展智能制造、智慧屏联、智慧车联、智慧能源四大物联网解决方案。 3.智慧健康服务：将显示技术、信息技术与医学、生命科技跨界结合，发展信息医学， 提供物联网智慧健康产品及服务。 教学团队主任签字：指导教师签字： 年月日年月日 重庆工程职业技术学院毕业设计（论文）指导教师评语 评语：
成绩： 指导教师签名： 年月日重庆工程职业技术学院毕业设计（论文）答辩记录
目录 摘要................................................... (1) 第一章目前人工智能技术的研究和发展状况......... . (2) 第二章显示器件事业技术应用 (2) 第三章智慧系统事业技术应用 (2) 智能制造 (2) 智慧屏联 (2) 智慧能源 (2) 智慧车联 (3) 第四章智慧健康服务事业技术应用.................... .. (3) 第五章目前人工智能发展中所面临的难题.......... . (3) 计算机博弈的困难................... .. (3) 机器翻译所面临的问题................... . (4) 自动定理证明和GPS的局限.......... (4) 模式识别的困惑 (5) 第六章人工智能的发展前景 (5) 人工智能的发展趋势 (5) 人工智能的发展潜力大 (5) 结束语 (6) 参考文献 (6) 人工智能在物联网中的应用 摘要：（Artificial Intelligence），缩写为AI。它是、用于、和扩展人的的理论、
家居智能总线式开关系统 系别: 电子工程系 专业: 应用电子技术 班级:应用电子（3） 完成时间: 10年5月
家居智能总线式开关系统 绪论： 智能家居最早是在20世纪80年代兴起于日本和美国，并在20世纪90年代进入我国，经过十几年的发展，特别是随着我国的住宅产业发展而迅速发展起来。而且在我国智能家居引起越来越多的关注，随着人民生活水平的提高，人们 对于居住环境智能化、舒适程度等要求会越来越高，这给智能家居的发展提供了 很大的市场空间。由于我国的居住模式和发达国家存在很大的差别，我国人口众 多，城市多以密集型住宅为主，这造成了国内外在智能家居的发展和技术上存在 了很大的差别。国内智能化更多地注重于整个小区智能化的建设。最早从做对系 统开始，并且逐渐由过去的非可视对讲过渡到目前的以黑白可视对讲为主流，同 时一些集成了安防功能、抄表功能,短信息等功能的对讲产品出现并在一些地区 应用。由于可视对讲的发展迅速，一些厂家的宣传，给人造成了一种错误的观念，小区只要做可视对讲或者综合布线就称得上智能化小区。随着对智能家居的认识越来越深入，人们逐渐意识到智能化的真正主体是家居的智能化，更多地体现在家庭内部自动化。 关键字： 红外线，AT89C51，总线，双音多频DTFM,MT8880
目录 摘要与关键字 (3) 第一章课题描述 1.1课题简介 (3) 1.2系统功能要求 (4) 第二章系统设计 2.1方案论证与选择 (4) 2.2 智能总线式开关的设计 (10) 第三章硬件电路设计 3.1 通信结点电路 (19) 3.2电源电路设计 (31) 3.3 AT89C51芯片简介 (32) 第四章软件系统的设计 4.1 软件组成及结构 (37) 4.1.1 主机程序流程 (37) 4.1.2 分机程序流程 (38) 4.2 用普通I/O口控制MT8880的软件实现 (39) 4.2.1 MT8880初始化子程序 (39)
编号： 审定成绩： 重庆邮电大学 毕业设计（论文） 设计（论文）题目：家居物联网安全系统的研究 学院名称： 学生姓名： 专业： 班级： 学号： 指导教师：
答辩组负责人： 填表时间：年月 重庆有电大学教务处制
摘要 物联网正在以超越“爆炸”的速度发展，其对世界的影响也是越来越明显。智能家居是现代家居生活的一种趋势，以至于在第三届中国国际物联网（传感器网络）博览会上，家居智能作为“十二五”规划中工信部主推应用领域之一，家居系统产品或网络家居得以展示，物联网技术在智能家居方面的应用已经初见成效。 随着物联网技术在智能家居系统中的应用不断成熟，考虑到智能家居系统中存在的一些安全问题，例如“如何对住宅环境进行实时监测”，以及现有家居安全系统存在的局限性，一种基于物联网的高度网络化智能家居安防系统被设计出来。该智能家居安防系统是针对对非授权访问进行检测、拦截和报警进行设计。本设计涉及到两个节点（CC2530芯片为主控芯片的开发板），一个用作协调器节点，一个用作终端设备；协调器负责组建网络，并维护网络，与PC电脑相连，终端设备负责控制各个功能模块的正常工作，并把数据传递给协调器节点。另外功能模块主要有温湿度采集模块、烟雾检测模块、继电器模块和人体红外传感模块。 本文主要从理论和原理方面对家居物联网的安全系统进行研究，另外也从硬件方面做了很简易的家居环境安全监测系统。 【关键词】智能家居系统物联网技术家居安防传感器网络
目录 前言 (1) 第一章智能家居 (2) 第一节智能家居的概述 (2) 第二节国内外智能家居的发展状况 (2) 一、国内智能家居的现状 (2) 二、国内的相关政策 (3) 三、国外智能家居的现状 (3) 第三节智能家居中的安全问题 (4) 第四节本章小结 (5) 第二章基于物联网的智能家居系统 (6) 第一节物联网技术 (6) 第二节IEEE 802.5.4/ZigBee无线通信标准 (7) 一、IEEE 802.15.4标准简介 (7) 二、ZigBee标准简介 (8) 第三节家居物联网安全系统的研究 (10) 一、家居物联网系统 (10) 二、系统安全问题的研究 (11) 第四节本章小结 (11) 第三章课题的硬件描述 (12) 第一节设计总框图 (12) 第二节CC2530芯片及最其小系统介绍 (12) 一、CC2530芯片简介 (12) 二、CC2530最小系统组成 (14) 第三节功能模块介绍 (15) 一、温湿度检测模块 (15) 二、烟雾检测模块 (17) 三、人体红外探测模块 (18) 四、光敏传感器模块 (19) 五、显示模块 (20) 六、继电器模块 (22) 第四节本章小结 (23)
摘要 智能家居作为家庭信息化的实现方式，已经成为社会信息化发展的重要组成部分，物联网因其巨大的应用前景，将是智能家居产业发展过程中一个比较现实的突破口，对智能家居的产业发展具有重大意义。本文基于容易实现，方便操作，贴近使用的设计理念，采用STC89C52单片机为控制核心，为控制终端，并采用包括红外遥控、按键、Web界面等在内的多个控制源来控制家用电器。本文的二至四章描述了整个设计的软、硬件部分的具体实现，第五章是根据设计好的功能搭建了一个具体的环境实例。 关键词：物联网、智能家居、单片机、STC89C52、多源控制
Abstract Smart Home as the implement mode of Family Information has become an important part of the social information development .The networking because of its huge prospect to develop .It will be a real way during the Smart Home`s development .Networking means a lot to the Smart Home .This article base on the design concept of trying to use easiest way to deliver handle and closing to use .We take the STC89C52 as the control core of the design .The relay as the control terminal mean .While we also use the trared remote control key webpage etc to control the home appliances . Two to four chapters of this paper describes the design of software and hardware to achieve the specific. Chapter V is based on features designed to build a specific environment instance. Key word:Networking、Intelligent、Home、Microcontroller、STC89C52、multi-source control
智能家居论文：基于嵌入式技术的智能家居系统设计与实现 【中文摘要】随着时代的进步、技术的发展、人民生活水平的提高,智能化也正逐步迈进现代家庭生活中,住宅信息化、数字化智能化及网络化也逐步成为现实。智能家居系统就是在这种情形下发展起来的。智能家居是利用综合布线技术、安全防范技术、网络通信技术、音视频技术和自动控制技术将家居生活中的各种设备(如灯光照明系统、安防报警系统、环境检测控制、网络家电)通过家庭网络连接在一起。智能家居在国外发展很快,在国内,智能家居发展还处于起步阶段,因此研究适合中国国情的智能家居系统有着重要意义。本文以某一嵌入式智能家居系统的设计为背景,研究的主要内容如下：1)分析国内外智能家居的发展情况,提出了一种适合中国国情的低成本、简单方便的智能家居解决方案,并给出了课题研究的意义；2)根据系统需求给出了智能家居系统的设计要求,将系统分为中央控制器和功能节点模块,分别选择了合适的嵌入式系统和采用ZigBee技术进行智 能家居内部组网；3)完成了以S3C2440为核心的中央控制器和以 CC2430为核心的功能节点模块的硬件设计；4)完成了中央控制器软件程序设计包括：Qt界面、Web Server构建、视屏监视程序设计；完成了以ZigBee为核心的软件模块设计；5)进行了系统主要功能和系统联调测试。 【英文摘要】With the development of technology and advancement of people’s living quality, people turn to pay more
attention on life’s security, comfort, convenience etc. Smart home system is to connect the facilities and devices (such as lighting system, safeguard system and electrical equipments etc) using computer, embedded system, network technology by home network, which provides people more comfortable and convenient life. The main work is as follows:1) By analyzing the domestic and foreign development situation of smart home, we present a smart home solution which is low-cost, simple and convenient.2) According to the system requirement, the system is divided into the central controller with embedded system and the function module with ZigBee technology.3) Completed the hardware system design of central controller based on S3C2440 and function module based on CC2430.4) Completed the software system design of function module and central controller which includes Qt interface, Web Server construction, video monitoring.5) Debugged and tested the main function of the system. 【关键词】智能家居嵌入式系统 ZigBee S3C2440 CC2430 【英文关键词】Smart Home Embedded System ZigBee S3C2440 CC2430 【目录】基于嵌入式技术的智能家居系统设计与实现摘要 5-6Abstract6第1章绪论10-17 1.1 课题背景
物联网14级专业实训和毕业设计选题要求 一、总体原则 1、不能与物联网1 2、13级毕业设计题目相同 2、一人一题 3、必须符合物联网专业方向 4、必须满足选题要求的各项指标 5、题目是否合格有指导教师把关 6、在签订课程置换协议前必须确定题目，否则拒签 二、物联网系统的选题要求 1、感知层 （1）采用核心板开发（51单片机、STM32、ARM等） （2）重点设计接口电路 ①传感器接口 ②传输接口 ③接口保护电路 ④数据处理 （3）软件设计 主要是对应接口电路的软件驱动，包括流程图和关键技术 2、传输层 （1）终端节点与网关节点之间通信协议设计 ①确定设计的物联网系统使用哪些终端节点。 ②从通信角度确定终端节点与网关节点之间需实现哪些数据
交互。 ③给出设计所需各类协议帧的具体格式，并对协议帧中各字节的语义加以解释。 （2）网关节点与服务器之间通信协议设计 ①从通信角度确定网关节点与服务器之间需实现哪些数据交互。 ②给出设计所需各类协议帧的具体格式，并对协议帧中各字节的语义加以解释。 （3）协议帧的具体实现 给出每条协议帧实现的具体函数、实现流程、关键代码及触发调用的时机。 3、应用层 （1）搭建数据库服务器MySQL （2）传输层通过预设协议，解析传感器数据，上传数据至MySQL （3）Web接口服务：须实现登录验证，实时数据获取，历史数据获取等基本接口请求 （4）移动App端： ①登录功能，实时数据显示，历史数据显示（列表，图表），设置等 ②反向控制（可利用app与直连的方式进行控制，若有能力的话，可利用服务器推送机制实现反向控制） 4、命题格式
基于物联网的*********的系统设计 注：其它符合专业方向的命题方式也可以，题目中不要出现“智能”字样。 5、选题单 确定题目之后，按照选题单的要求认真撰写，由指导教师把关签字，否则不允许签3+1请假手续。
某别墅智能家居系统设计 摘要 随着计算机网络技术和信息技术的进步，智能家居得到了前所未有的发展，居民对住宅的功能以及质量提出了更多、更高的要求，智能化住宅以其安全舒适、信息通畅、服务完善而深受住户们的喜爱，智能住宅成为现代化住宅的必然发展趋势。因此研究并开发出适合人们要求的智能化产品具有很重要的意义。 怎样把电气智能化，怎样安排家居格局，我们就涉及到了家居布线系统。家居布线系统就是把、有线电视、电脑网络、影音系统、家庭自动化控制系统的布线统一规划、布局、集中管理，为实现家具智能化提供网路平台。采用综合布线方式，使得家庭内部布线系统具有良好的扩展性和可升级性，满足不同用户现在和未来的需求。 本论文设计的智能家居布线系统能充分实现以下功能： 1.将住宅内的控制系统、安防系统等系统连接起来，并让它们能够正常的工作； 2.新型的布线系统让住宅更加的美观； 3.让我们的住宅时刻处于一个安全的状态。 智能家居布线系统须遵循TIA/EIA 570-A家居电信布线的国家标准。布线系统是实现连接功能是由配线箱进行连接，然后再分配到各个功能模块，让功能模块发挥自己的功能。 关键词：智能家居自动化,自动控制,信息化和智能化,家具综合布线
ABSTRACT Along with the puter network technology and information technology progress,intelligent household got unprecedented development,residents of residential function and quality put forward more and higher demand,intelligent residential to its safe and fortable,information unobstructed,and perfect service and favored by residents of the love,intelligent residential bee modern residential trend.So the research and the development of a suitable for people to requirements of the intelligent product has important significance. Household telephone wiring system,cable TV,puter network,audio-visual systems,the family of the automatic control system of unified planning,layout and wiring for realizing the centralized management,providing a network platform,intelligent https://www.doczj.com/doc/0214967504.html,ing the prehensive wiring,internal cabling system has good family the expansibility and scalability,meet different users of the present and future needs. In domestic and abroad existing intelligent home control system are studied and analyzed,the bination of domestic intelligence changes household to actual requirements standards,puts forward a set of multifunctional smart home wiring system design scheme. This thesis design intelligent household wiring system can fully realize the following functions: 1.Will inside the residence control system,secutity links up and allow them to normal work; 2.Type of wiring system to make the house more beautiful; 3.Make our housing moment in a safe condition. Intelligence lives in wiring system must follow TIA/EIA 570-A household telemunication wiring national standards.Wiring system is to realize the connect function is connected by wiring kit is included as standard,then assigned to each function module,make function module play to one's own function. Keyword:intelligent household automation;automatic control;information and
{管理信息化物联网}无线智能家居控制系统论文 29
无线智能家居控制系统 摘要 随着人们生活水平的提高,其对家居品质的要求也在不断提高,加上信息化对人们传统生活方式的改变让许多人对家居智能化的需求日益强烈。智能居家市场将是一片蓝海。 智能家居系统包括家庭保安系统和家电智能控制系统两个重要组成部分,家庭保安系统防止非法入侵和家庭灾害的效用,无论犯罪分子从任何地方闯入您的住宅,或者发生煤气泄漏、火灾等,系统都可以发出声光报警并通过拨打电话发送短信的方式通知到您本人或保安人员,减少财产的损失。我们只需要在家庭内安红外探测器、煤气探测器、烟感探测器、门磁、窗磁、紧急求救按钮等就可以防万一。家电智能控制可以让您远程控制家庭内的任何电器设备,无论您身处世界何地都轻松自如的控制和使用。主要控制的电器有电灯、空调、热水器、电饭煲、换气扇等。其对于提高人们的生活质量,尤其是普通家庭的生活质量有着重要的意义 本系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分采用AT89C52作为主控器件,结合单片机扩展的存储器、输入/出设备以及 各种实现单片机系统控制要求的接口电路和有关的外围电路芯片或部件组成；软件由单片机应用系统实现其特定控制功能的各种工作程序和管理程序组成。本文介绍了用AT89S52单片机实现的基于GSM短信模块的家庭防盗报警系统,以及AT89S52单片机的效用特点、GSM短信模块工作原理、传感器工作原理。借助最可靠、最成熟的GSM移动网络,以最直观的中文短消息或电话形式,直接把报警地点的情况反映到您的手机屏幕上。它采用主动式红外传感器进行检测,变有形的传统防盗网防盗窗为无形,给火灾时的逃生提供方便。并配备烟雾传感器和燃气泄漏传感器,实现防火、防燃气泄漏的作用。实现了对室内的一些危险情况进行了远程监控并检测各种异常情况,并发出报警信号。
题目：物联网智能仓储系统的设计 学院：计算机与通信学院 专业：计算机科学与技术班级：0803学号： 200803010338学生姓名：李光烜 导师姓名：王京文 完成日期：2012年6月05日
诚信声明 本人声明： 1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果； 2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料； 3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。 作者签名：日期：2009年6月10日
毕业设计（论文）任务书 题目： 物联网智能仓储系统的设计 姓名 李光烜 学院 计算机通信学院 专业 计算机科学与技术 班级0803 学号 200803010338 指导老师 王京文 职称 副教授 教研室主任 陈华光 一、基本任务及要求： 结合RFID 技术、无线传感器网络技术、视频监控技术、条码技术等实现仓储环境监控及商品出入库、 智能仓位分配、辅助拣货等功能。 主要完成： 货物贴标登记：给货物粘贴RFID 标签并向货物中写入商品信息。 商品入库登记：通过货物通道读取RFID 标签中的货物信息，执行全部货物的整体入库操作。 仓位自动分配：执行入库操作后根据同类商品、仓位空余情况、自动分配仓位，相应的仓位指示灯 亮起、并通过LED 数字板显示需要摆放的商品数量，货物正确摆放后指示灯熄灭，LED 数字板归零。 上架商品查询：使用RFID 手持机扫描仓位RFID 后，在手持机上显示该仓位需要摆放的货物。 出库单（订单）：当执行出库操作时，根据需要出库的商品生成出库单，出库单进行打印，上面对应 出库单号打印条码。 智能拣货提示：拣货员执行拣货操作时，带着打印好的出库单，使用条码枪进行出库单条码扫描， 这时相应仓位的指示灯亮起，LED 数字板显示拣货数量，正确拣货后指示灯熄灭，LED 数字板归零。 否则指示灯闪烁给予错误提示。 仓储环境监控：使用网络摄像头对仓储环境进行视频监控，同时可以进行温湿度、烟感、红外入侵 监控。非拣货状态下货物的移动及人员进入仓储区都会给予报警。 二、进度安排及完成时间： 第一~二周 1、课题讲解； 2、任务布置； 3、调查被开发（设计）的软件的应用环境和用户需求； 4、资料收集整理； 5、查阅资料； 6、制订初步的设计计划；为概要设计提供需求说明书；
摘要 智能家居系统采用电子传感技术、计算机技术和信息传输技术，对用户提供全方位的服务，同时对住房内情况进行实时监控和管理。它包括家庭内部信息传输系统、家庭报警、显示系统及智能传感/执行设备等几个部分。 本文所做的智能家居控制系统包括室内信息智能监控功能、输入与实时显示功能、智能报警和通讯报警等。本文将整个系统分为主机部分和分机部分，以AT89C51单片机为主控器件，两部分之间通过无线通讯模块进行数据交换。 主机部分是系统的核心部分，通过键盘输入模块对系统温湿度的进行初始化设置，并利用LCD显示模块对室内状况进行实时显示，本部分还具有温湿度控制和煤气阀开关控制的功能，对于异常情况，系统可通过声光报警模块进行报警提示，情形严重的可通过电话拨号模块通知用户、物业或相关部门。 分机部分是系统的监测部分，主要是通过温湿度传感器、气体传感器和烟雾传感器对室内信号进行采集，并通过无线通讯模块PTR8000将信息传送给主机，实现对家居的智能控制。 通过本文的研究，使得整个智能家居控制系统得到了进一步完善！ 关键词：AT89C51；智能控制；传感器；无线通讯
Abstract Intelligent home system uses electronic sensing technology, computer technology and information transfer technology to provide a full range of services, and at the same time to monitor the situation of housing and real-time management. It includes family information transmission systems, home alarm, display system and intelligent sensor / equipment such as the implementation of several parts. The intelligent home control system made in this article including an indoor information intelligent monitoring, input and display real-time, intelligent alarm and communications alarm. It is divided into host part and extension part, and make the AT89C51 single-chip as the main control unit, the two parts exchange data for each other through the wireless communication module. The host part is the core of the system, initialize the temperature and humidity settings through the keyboard input module of the system, and use the LCD display module for the real-time display of indoor situation, this part also have the control functions for temperature, humidity and gas valve switch, for anomalies, the system also can alarm by sound and light alarm module. For the serious situation, the system also can inform the users, property or related sectors by telephone dial-up module. Extension is the monitoring part of the system, it collect the indoor signal through temperature and humidity sensors, gas sensors and smoke sensors, and transport the information to the host through wireless communication module PTR8000 , to achieve Intelligent control of home. Through the study of this article, the entire intelligent home control system has been further improved!
1 绪论 21世纪是信息化的时代，物联网新技术推动了人类文明的进步。随着人们生活水平的提高以及科技的高速发展，智能化家居已成为一种必然趋势而深入千家万户。智能化家居是利用电力自动化、计算机、网络通信、信息、结构化布线、无线等技术将多种设备应用和综合功能组成一个强大的完善的系统[1]。它以住房为平台，同时兼备网络家电、家电设备自动化、建筑、通信、远程医疗、家庭办公、娱乐等功能，集结构、服务、系统、管理为一体的舒适、节能、安全、便利、高效、娱乐、环保的居住环境[1]。 本文介绍的智能化家居控制系统可以使得人们通过手机在任何时候、任意地点对家中的任意电器（例如：热水器、空调、电饭煲、灯光等）进行远程控制。你可以在下班途中，预先将家中的空调打开、电饭煲煮好香喷喷的米饭、让热水器提前烧好热水，而这一切的实现都仅仅是靠一条短信完成。 本系统采用cortexA8作为主控器件，远程控制是基于GSM网络短消息通信方式，AT指令作为系统控制命令，cortexA8通过对收到的信息进行解码来识别控制信号，用户只需向TC35模块发送相应指令即可实现远程控制操作。温度传感器完成现场信息的采集，cortexA8对数据进行及时的处理，实现实时测控；短消息发送部分采用基于GSM模块TC35和IT公司的电平转换芯片MAX232等器件构成的移动终端的硬件电路，完成短消息收发功能。 1.1 智能家居概述 进入21世纪，科学技术与生产力加速了社会的发展创造能力，随之而来的也是人类对于物质水平的大力需求，而居住的环境要求也成为了人们关注的领域，所以“智能化”这一概念也促使科技工作者们将其引入智能家居民应用方面的小区住宅以及小区建筑技术之中。由于计算机控制系统发展迅速，以及电子信息行业的发展成长快速，也大力促进了智能家居控制系统的产生。因为固定电话和互联网技术基本上是传统智能家居控制系统的技术核心，所以安装固定电话以及互联网成为了达到家庭用户传统智能家居控制系统的产生的根本硬件技术、以及硬件要求。但是随着电子技术、智能通信技术以及网络技术发展日新月异的今天，基于GSM网络通讯体统的低成本无限制智能家居控制系统成为广大居民以及中国居民享受新一代智能家居控制系统的变革捷径。
以下文档格式全部为word格式，下载后您可以任意修改编辑。 摘要 智能家居作为家庭信息化的实现方式，已经成为社会信息化发展的重要组成部分，物联网因其巨大的应用前景，将是智能家居产业发展过程中一个比较现实的突破口，对智能家居的产业发展具有重大意义。本文基于容易实现，方便操作，贴近使用的设计理念，采用STC89C52单片机为控制核心，为控制终端，并采用包括红外遥控、按键、Web界面等在内的多个控制源来控制家用电器。本文的二至四章描述了整个设计的软、硬件部分的具体实现，第五章是根据设计好的功能搭建了一个具体的环境实例。关键词：物联网、智能家居、单片机、STC89C52、多源控制
Abstract Smart Home as the implement mode of Family Information important part of the social information development .The networking because of its the design concept of trying to use easiest way to deliver .The relay as the control terminal mean .While we also use the trared remote control key webpage etc to control the of software and features designed to build a specific environment instance. Key word:Networking、Intelligent、Home、Microcontroller、STC89C52、multi-source control
2016年慈溪市小学六年级学业水平测试模拟卷二 英语 Listening Part 40% 一、听音，选出你所听到的内容4% （）1、A. GKR B. JKR C. GKI （）2、A. 6：15 B. 7：14 C. 6：50 / i? / . / ei / . / ?i / CB 3、A. （）（）4、A. fast B. must C. past /w?:t? ? . /w:? / . / w?:l / / A. B ）5、（C （）6、A. broken B. because C. brush （）7、A. pay attention B. play attention C. attention （）8、A. get there B. go together C. get together 二、听句子，给图标号4% ）（（）（）（）
）（（）（）（）6% 三、听音，选出与你听到单词含有相同发音的词 B. give 2、A. bike A. room B. foot （））（1、B. who （）4、A. water B. glass 、（）3 A.green B. where A. here A. sheep B. bread （）6、 5 （）、 B.visited （ A. yellow 、）（7 B. windy 、8）A.cooked 四、听问句，选答句5% （）1、A. Yes, she is. B. No, it isn't. （）2、A. He is going next weekend. B. He is going to school. （）3、A. It's me. B. It's his. （）4、A. He hobby is singing. B. His hobby is drawing. stth . s Dec. 25B. It' （）5、A. It's Oct. 1 . 五、选出与你听到句子意思一致的选项5% （）1、A. Spring is my favourite season. B. I like summer best. （）2、A. Amy is 150cm. B. Amy is 148cm. . My father is a postman. B、A. My father is a fisherman. （）3（）4、A. The tree is in front of the house. B. The tree is behind the house. （）5、A. I will take a bus home. B. I am going home by bike. 六、听对话，选出正确的选项6% 听对话一完成1、2题 1、Where are they? A．At home B. At school C. In a nature park. 2、What are the lions doing ? A. They are talking to you. B. They are sleeping. C. They are running. 听对话二完成3、4题 3、What happened to Ann ? A. She rode a bike. B. She hurt her foot C. She fell off and angry. 4、Who did she go with ? A. Her brother. B. Her mother. C. Her sister. 听对话三，完成5、6两题 5、What are they talking about ? A. A fareware party. B. A birthday party. C. A festival party. 6、What is Mike going to do in the party? B. Play the pipa.. A. Sing a song. C. Do kung fu. 七、听短文，判断，与短文相符的写”Y”，不相符写”N”5%