无线网络课程设计

专业课课程大作业

课程名称: 无线网络技术导论 设计题目：基于zigbee网络智能家居系统

院 系： 电子信息与电气工程学院 学生姓名： XXX 学 号： 24567456545654 专业班级： 通信工程 指导教师： XXX

2012年11月26日

基于ZigBee网络智能家居系统

摘要 随着无线网络技术的发展，家庭信息化、网络化是当今智能家居系统发展的新趋势。智能家居系统能够为人类提供舒适、智能、环保、高效的现代生活方式，是未来居住模式的必然发展趋势。而WSN中的ZigBee技术弥补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空缺。

本文在概述了智能家居系统和ZigBee的基础上提出一种采用ZigBee无线通信技术的智能家居系统设计方案。本系统利用TI公司的具有增强型的51内核的CC2430芯片,并通过一些外围的设计与传感器的设计，再加上CC2430节点模块与PC终端的串口连接由Delphi实现的PC终端控制软件，可以实现PC终端的智能控制，从而实现了一种低成本、高灵活性、通用的基于ZigBee的无线智能家居系统。

关键词 智能家居；ZigBee；CC2430；WSN

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目录

1 引言 ............................................................... 1

1.1 智能家居发展概况 ............................................. 1 1.2 WSN及ZigBee技术概述 ........................................ 1

1.2.1 ZigBee协议框架 ......................................... 2 1.2.2 ZigBee技术的应用领域 .................................. 2 1.3 CC2430概述 .................................................. 3 2． 方案设计 ......................................................... 4

方案解决示意图 ................................................... 4 3． 智能家居平台硬件设计 ............................................. 4

3.1 CC2430核心电路设计 .......................................... 5 3.2 温度传感器硬件设计 ........................................... 5 3.3 报警器电路硬件设计 .......................................... 5 3.4 人体红外感应模块设计 ........................................ 6 3.5 串口通信硬件设计 ............................................ 7 3.6 LED显示硬件设计 .............................................. 7 4.智能家居平台软件设计 ............................................... 8

4.1ZigBee协议栈实现 .............................................. 8 4.2 ZigBee协议编程 .............................................. 8 5. 上位机软件设计 .................................................. 12

5.1 Delphi概述 ................................................. 12 5.2 上位机软件设计 .............................................. 12 结 论 ............................................................... 13 参考文献 ............................................................ 14

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1 引言

1.1 智能家居发展概况

智能家居是利用先进的计算机技术、嵌入式系统和网络通讯技术，将家庭中

的各种设备（如照明系统、安防系统、网络家电）通过家庭网络连接到一起的，自从美国在1984 真正的智能建筑出现以来， 国外已经有将近30 年的研究历史，而国内在这方面的研究相对较晚，从2003 年才逐步应用于高端市场，而且标准不统一，如海信、海尔、清华大学等大家各自为营。由于智能家居系统具有安全、方便、高效、快捷、智能化和个性化的独特魅力，使得智能家居的开发与建设成为21 世纪科技发展的必然趋势。随着全球对能源和环境的要求越来越高，而智能家居在节能方面的效果优势非常明显，因此具有非常广阔的市场前景。

1.2 WSN及ZigBee技术概述

ZigBee是一个协议的名称，这一协议的核心基于IEEE 802.15.4标准，其目的是为了适用于低功耗，无线连接的监测和控制系统。ZigBee和IEEE802.15.4标准都适用于低速率数据传输，最大传输速率为250KBps，与目前其他成熟的无线技术比较，ZigBee的缺点在于理论传输距离相对较近，但是对于数据采集和控制信号的传输来说，首要考虑的是成本、功耗，距离和速率参数则是次要因素。所以目前ZigBee技术的主要应用定位在低速率、复杂网络、低功耗和低成本的应用。另外，基于ZigBee技术可以实现若干个微小的传感器之间实现相互协调的通信，采用接力的方式通过无线电波信号将数据从一个传感器传到另一个传感器，这使得网络间通信效率非常高。WSN(无线传感器网络)是当前在国际上备受关注的,

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涉及多学科高度交叉，是高度集成的前沿热点研究领域。WSN有着巨大的应用前景,被认为是将对21世纪产生巨大影响力的技术之一。其主要的应用在环境监测,军事应用，医疗应用,智能家居等。而智能家居也随着WSN技术的发展而得到了很大的发展与应用。对于无线网络来说，节点间通信距离越大，相应的电气设备结构越复杂、系统功耗以及成本就越难控制。所以如何采取高效的短距离传输才是比较理想的无线网络解决方案，相对于现有的各种无线通信技术，ZigBee技术的短距离、低功耗、低速率、低陈本是最适合作为传感器网络的标准。

1.2.1 ZigBee协议框架

ZigBee是专门为低速率控制网络制定的标准无线网络协议。它在PHY层、MAC层和数据链路层上采用了IEEE802．15．4协议标准，同时进行了完善和扩展。整个协议的框架结构如图所示。

图1: 协议框架结构图

1.2.2 ZigBee技术的应用领域

ZigBee技术的目标就是针对工业，家庭自动化，遥测遥控，汽车自动化、农业自动化和医疗护理等，例如灯光自动化控制，传感器的无线数据采集和监控，油田，电力，矿山和物流管理等应用领域。另外它还可以对局部区域内移动目标

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/u03d.html