0.設(shè)計摘要
　　與普通的家居相比，智能家居（Smart Home）不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，能夠提供舒適安全、高品位且宜人的生活空間，還把原來的被動靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ撸瑤椭彝ヅc外部保持信息交流暢通，優(yōu)化人們的生活方式，甚至為各種能源支出節(jié)約資金家居。無線監(jiān)控問題是當今國際建筑智能化領(lǐng)域的前沿性研究課題。無線傳感網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)克服了家庭中布線的煩瑣，充分體現(xiàn)了智能家居系統(tǒng)的靈活、方便、高效。本項目研究開發(fā)了基于ZigBee技術(shù)和Internet技術(shù)的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)，將Internet的遠程監(jiān)控與ZigBee短距離控制相結(jié)合，實現(xiàn)系統(tǒng)的家居無線控制和數(shù)據(jù)采集，避免了綜合布線，可擴展性好。
　　整個智能家居監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)矣秒娖鞯耐瓿砷_關(guān)量的控制，還能夠?qū)θ恚ㄋ怼㈦姳怼⑷細獗恚┻M行無線抄表，最重要的是可監(jiān)測來自家庭安防傳感器（火警、煤氣泄露）的數(shù)據(jù)，以備物業(yè)等部門監(jiān)控。通過測試后，證實了設(shè)計方案的正確性，結(jié)果滿足系統(tǒng)設(shè)計要求，該設(shè)計具有一定的新穎性和實用性。本項目針對目前人們對居住環(huán)境的要求越來越高，同時家用設(shè)施的管理和安全亟待改善的迫切需要，設(shè)計了一種基于嵌入式無線通信技術(shù)的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)，以便能夠?qū)π^(qū)中各家各戶的各種情況（煤氣泄露、火警等）進行監(jiān)控，而且還可以對家居設(shè)施進行控制。此外，物業(yè)管理單位也可以通過此系統(tǒng)為小區(qū)居民提供更為方便、人性的服務(wù)。
　　1.系統(tǒng)原理
　　本課題首先進行系統(tǒng)總體設(shè)計，結(jié)合底層ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的特點和系統(tǒng)總體網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的要求，將該系統(tǒng)設(shè)計分為四部分：無線傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、以太網(wǎng)傳輸模塊、上位機顯示界面。然后對ZigBee協(xié)議標準做了全面地研究分析，同時給出了基于CC2430的無線傳輸模塊的軟硬件設(shè)計和星型網(wǎng)絡(luò)搭建，并給出了測試結(jié)果。接著設(shè)計了基于PIC32的數(shù)據(jù)處理模塊，給出了硬件電路和外圍輔助電路設(shè)計方案，并為其移植了實時操作系統(tǒng)uC/OS-II。本設(shè)計完成了基于DP43848C的以太網(wǎng)傳輸模塊設(shè)計和系統(tǒng)的以太網(wǎng)通信程序的設(shè)計，實現(xiàn)了從底層ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集最終到監(jiān)控機的數(shù)據(jù)傳輸并測試成功。最后在VC++6.0環(huán)境下，應(yīng)用Windows Sockets套件接口開發(fā)顯示界面對底層采集的數(shù)據(jù)分類顯示。
　　
　　圖1 系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖
　　如上圖1所示，本設(shè)計主要分為以下部分：
　　（1）無線傳輸模塊：基于CC2430芯片（包括無線收發(fā)及傳感器）設(shè)計無線傳感網(wǎng)絡(luò)模塊，并完成各節(jié)點模塊的軟件編寫和節(jié)點間通信調(diào)試。
　　（2）數(shù)據(jù)處理模塊：基于PIC32芯片設(shè)計數(shù)據(jù)處理模塊，并完成程序編寫，同時在該系統(tǒng)上移植嵌入式實時操作系統(tǒng)uC/OSII。
　　（3）以太網(wǎng)傳輸模塊：利用網(wǎng)絡(luò)接口芯片DP43848C設(shè)計以太網(wǎng)通信模塊，并完成通信測試程序編寫。
　　（4）上位機顯示界面設(shè)計：利用VC++6.0基于WindowsSockcts編寫上位機界面程序，使經(jīng)過數(shù)據(jù)處理模塊處理后的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)上傳到上位機（PC機）界面上，實現(xiàn)統(tǒng)一管理。
　　1.1.智能家居監(jiān)控系統(tǒng)中的ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)方案
　　ZigBee是一組基于IEEE批準通過的802.15.4無線標準研發(fā)的，有關(guān)組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方面的技術(shù)標準。IEEE無線個人區(qū)域網(wǎng)工作組的IEEE 802.15.4技術(shù)標準是ZigBee技術(shù)的基礎(chǔ)。它采用跳頻技術(shù)，。使用的頻段分別為2.4GHz（ ISM ）， 868 MHz（歐洲）及915 MHz（美國），而且均為免執(zhí)照頻段，有效覆蓋范圍為1075 m。所支持的數(shù)據(jù)傳輸速率為10Kb/s--250Kb/s。功耗低，在低耗電待機模式下，兩節(jié)普通5號干電池可以6個月到2年。網(wǎng)絡(luò)容量大，每個ZigBee網(wǎng)絡(luò)最多可支持255個設(shè)備。成本低。由于ZigBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單，所以大大降低了成本。
　　要從以上這些無線射頻技術(shù)中選擇一種作為本設(shè)計的無線通信方案，需要考慮的是：該方案是否能夠滿足家庭網(wǎng)絡(luò)的成本要求，還有就是功耗和網(wǎng)絡(luò)容量能否滿足家庭要求。而這些問題在ZigBee技術(shù)面前都將不復(fù)存在。在智能家居系統(tǒng)中，將ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于家庭網(wǎng)絡(luò)己成為趨勢。這不僅僅是因為ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)可以提供更大的靈活性、流動性，省去花在綜合布線上的費用和精力，而且更因為它符合家庭網(wǎng)絡(luò)的通訊特點。所以本智能家居監(jiān)控系統(tǒng)采用ZigBee技術(shù)作為智能家居中無線傳感網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計方案。
　　本智能家居監(jiān)控系統(tǒng)中的無線傳感網(wǎng)絡(luò)采用星型連接，主要包括了一個家庭網(wǎng)關(guān)以及若干個無線通信子節(jié)點。家庭網(wǎng)關(guān)上有一個無線收發(fā)模塊（主節(jié)點FFD ），而其他的無線通信子節(jié)點則作為End Device安放在家用電器、三表和安防傳感器上，通過這些無線收發(fā)模塊，數(shù)據(jù)就在主節(jié)點和子節(jié)點之間進行傳輸。智能家居中的無線傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖2 所示。
　　
　　圖2 智能家居中的無線傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
　　1.2.智能家居監(jiān)控系統(tǒng)中的有線網(wǎng)絡(luò)方案
　　在單個家庭中的網(wǎng)絡(luò)連接可以選用無線傳感網(wǎng)絡(luò)，而如果要對整個一棟大樓、一個小區(qū)進行統(tǒng)一化的管理，無線傳感網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢就不那么明顯了，而且對于整個小區(qū)的網(wǎng)絡(luò)來說，它所承載的數(shù)據(jù)流量就很大了，對于無線傳感網(wǎng)絡(luò)這種低通信速率網(wǎng)絡(luò)來說是不合適的。
　　以太網(wǎng)是當今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標準。它連接方便，可屏蔽干擾，通信速率可達10/100/1000Mbps以上，而且成本低廉。目前大部分的小區(qū)都要寬帶網(wǎng)，因此集中網(wǎng)絡(luò)管理采用比較流行的而且易于實現(xiàn)的以太網(wǎng)連接具有良好的性價比。
　　在本課題中，家庭網(wǎng)絡(luò)部分采用無線傳感網(wǎng)絡(luò)來監(jiān)控，無線采集協(xié)調(diào)器再將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理模塊，最后經(jīng)過處理后的數(shù)據(jù)將通過以太網(wǎng)傳輸?shù)缴衔粰C上。

普通下載普通下載

相關(guān)電子資料下載

• 5G-A時代的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)解決方案 19
• 智慧醫(yī)院項目物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計方案 25
• 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計實用的步驟和見解 42
• 智能離線語音識別全屋智能語音控制方案 64
• 基于ZigBee技術(shù)的工業(yè)設(shè)備如何接入物聯(lián)網(wǎng)平臺 308
• TB-411-8A+高通濾波器產(chǎn)品概述 73
• 華為青浦研發(fā)中心擬明年6月竣工交付，開展終端芯片等領(lǐng)域研發(fā) 90
• 介紹一款高性能的Zigbee無線模塊--SUN-JN5169 Zigbee模塊 93
• 基于ZigBee網(wǎng)絡(luò)及WebOS云計算技術(shù)的智能家居安防系統(tǒng)設(shè)計案例 84
• SZBOX S100袖珍迷你PC支持雙4K顯示設(shè)置 250