（信号与信息处理专业论文）zigbee无线网络在智能家居系统中的应用.pdf

图书分类号图书分类号图书分类号图书分类号tn923密级密级密级密级非密非密非密非密 udcudcudcudc 注注注注_ _ 硕硕硕硕士士士士学学学学位位位位论论论论文文文文 zigbeezigbeezigbeezigbee 无线网络在智能家居控制系统中的应用无线网络在智能家居控制系统中的应用无线网络在智能家居控制系统中的应用无线网络在智能家居控制系统中的应用 候洪丽候洪丽候洪丽候洪丽 指导教师（姓名、职称）指导教师（姓名、职称）指导教师（姓名、职称）指导教师（姓名、职称）王福明王福明王福明王福明教授教授教授教授 申请学位级申请学位级申请学位级申请学位级工学硕士工学硕士工学硕士工学硕士 专业名称专业名称专业名称专业名称信号与信息处理信号与信息处理信号与信息处理信号与信息处理 论文提交日期论文提交日期论文提交日期论文提交日期_2012201220122012_ _ _ _ 年年年年_4 4 4 4_月月月月_24242424_日日日日 论文答辩日期论文答辩日期论文答辩日期论文答辩日期2012201220122012年年年年5 5 5 5月月月月29292929日日日日 学位授予日期学位授予日期学位授予日期学位授予日期_年年年年_月月月月_日日日日 论文评阅人论文评阅人论文评阅人论文评阅人_ 答辩委员会主席答辩委员会主席答辩委员会主席答辩委员会主席_ 2012201220122012 年年年年5 5 5 5月月月月29292929日日日日 原原原原 创创创创 性性性性 声声声声 明明明明 本人郑重声明：所呈交的学位论文本人郑重声明：所呈交的学位论文本人郑重声明：所呈交的学位论文本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下是本人在指导教师的指导下是本人在指导教师的指导下是本人在指导教师的指导下，独独独独 立进行研究所取得的成果立进行研究所取得的成果立进行研究所取得的成果立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外除文中已经注明引用的内容外除文中已经注明引用的内容外除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含本论文不包含本论文不包含本论文不包含 其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡对本文的研究作出重要贡对本文的研究作出重要贡对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体献的个人和集体献的个人和集体献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明均已在文中以明确方式标明均已在文中以明确方式标明均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人本声明的法律责任由本人本声明的法律责任由本人本声明的法律责任由本人 承担承担承担承担。 论文作者签名：论文作者签名：论文作者签名：论文作者签名：日期：日期：日期：日期： 关于学位论文使用权的说明关于学位论文使用权的说明关于学位论文使用权的说明关于学位论文使用权的说明 本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：其中包括：其中包括：其中包括： 学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可学校可学校可学校可 以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；学校可允许学学校可允许学学校可允许学学校可允许学 位论文被查阅或借阅；位论文被查阅或借阅；位论文被查阅或借阅；位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为目的学校可以学术交流为目的学校可以学术交流为目的学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位复制赠送和交换学位复制赠送和交换学位复制赠送和交换学位 论文；论文；论文；论文；学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解密 后遵守此规定后遵守此规定后遵守此规定后遵守此规定） 。 签签签签名：名：名：名：日期日期日期日期： 导师签名：导师签名：导师签名：导师签名：日期：日期：日期：日期： zigbee 无线网络在智能家居系统中的应用 摘要 随着科技的发展和生活水平的提高，智能家居开始走向大众。zigbee 是部署无线传 感器网络的数据传输技术,其低成本、低功耗、强大的灵活性等特点，更符合家庭网络 的通讯特点。 以它为核心搭建的无线智能家居系统成为目前较为优秀的智能家居解决方 案。 论文以 cc2530 作为核心处理器， 运用 zigbee 构建了一个模拟的家居环境参数监测 系统，该系统包含环境温、湿度监测子系统和安防子系统。 在本文的研究过程中， 从硬件和软件两个方面进行设计。 在硬件设计方面， 以 cc2530 核心板为中心，在其基础上构建了电源模块，串口模块、lcd 显示模块，按键及 led 显示模块， 仿真器接口模块和传感器模块等。 在软件设计方面， 主要详细阐述了协调器、 终端节点的软件流程， 并介绍了系统的初始化过程。 最后给出了在 iar 开发平台上实现 zigbee 在智能家居系统中的相关结果。 通过实验证明 zigbee 能满足系统节点集成化、网络化和多功能化的要求。所设计的 智能家居系统能够很好的实现环境温、湿度的自动监测和安防节点的自动报警功能， 对 智能家居的发展具有一定的实践意义。 关键词:智能家居，zigbee，cc2530 zigbee wireless network applied in the smart home hystem abstract with the development of science and technology, as well as improvement of living standards, smart home began to toward the masses.zigbee is a technology for the deployment of wireless sensor network,it has the characteristic of low-cost, low power, great flexibility, etc,and more in line with the home network communication feature.zigbee is the core structure of the wireless smart home system,it is a relatively good smart home solution at present. cc2530 as the core processor, zigbee is used for building a home environment parameter monitoring system,the system consists of temperature and humidity monitoring subsystem and security subsystems. in research process,from both hardware and software design. in hardware design, the cc2530 core board as the center, built on the basis of it the power module, serial module, lcd display module, keypad and led display module, the emulator interface module and the sensor module and so on. in software design, research mainly expound the coordinator, terminal node of the software process,and introduces the system of initial process . finally, it gives the result of zigbee in smart home monitoring and control system on the iar development platform. by the experimental proof that zigbee can meet the system node integration, networking and multi-functional development trend requires.the system can achieve the automatic monitoring of temperature and humidity and automatic alarm function of the security node perfectly,the development of smart home has some practical significance. keywords:smart home, zigbee, cc2530 中北大学学位论文 i 目目目目录录录录 1.1.1.1. 绪论绪论绪论绪论 1.11.11.11.1 研究背景研究背景研究背景研究背景. .1 1 1 1 1.21.21.21.2 智能家居国内外研究概况智能家居国内外研究概况智能家居国内外研究概况智能家居国内外研究概况. 2 2 2 2 1.31.31.31.3 研究目的和意义研究目的和意义研究目的和意义研究目的和意义.4 4 4 4 1.41.41.41.4 论文主要内容论文主要内容论文主要内容论文主要内容.4 4 4 4 2.2.2.2. zigbeezigbeezigbeezigbee 技术研究技术研究技术研究技术研究 2.12.12.12.1 zigbeezigbeezigbeezigbee 技术概述技术概述技术概述技术概述. 6 6 6 6 2.22.22.22.2 zigbeezigbeezigbeezigbee 设备类型及其网络拓扑结构设备类型及其网络拓扑结构设备类型及其网络拓扑结构设备类型及其网络拓扑结构. .6 6 6 6 2.32.32.32.3 zigbeezigbeezigbeezigbee 协议栈架构协议栈架构协议栈架构协议栈架构. . 7 7 7 7 2.3.12.3.12.3.12.3.1 物理层物理层物理层物理层. .8 8 8 8 2.3.22.3.22.3.22.3.2 媒体介质访问层媒体介质访问层媒体介质访问层媒体介质访问层. . 9 9 9 9 2.3.32.3.32.3.32.3.3 网络层网络层网络层网络层. .9 9 9 9 2.3.42.3.42.3.42.3.4 应用层应用层应用层应用层.10101010 2.42.42.42.4 zigbeezigbeezigbeezigbee 技术的特点技术的特点技术的特点技术的特点. . 101010 10 2.52.52.52.5 本章小结本章小结本章小结本章小结. .111111 11 3.3.3.3. 基于基于基于基于 zigbeezigbeezigbeezigbee 的智能家居系统的硬件设计的智能家居系统的硬件设计的智能家居系统的硬件设计的智能家居系统的硬件设计 3.13.13.13.1 智能家居系统总体设计智能家居系统总体设计智能家居系统总体设计智能家居系统总体设计. . 121212 12 3.23.23.23.2 硬件开发平台介绍硬件开发平台介绍硬件开发平台介绍硬件开发平台介绍. . 131313 13 3.2.13.2.13.2.13.2.1 芯片选型芯片选型芯片选型芯片选型.13131313 3.2.23.2.23.2.23.2.2 cc2530cc2530cc2530cc2530 socsocsocsoc 性能介绍性能介绍性能介绍性能介绍. .141414 14 3.2.33.2.33.2.33.2.3 cc2530cc2530cc2530cc2530 芯片引脚芯片引脚芯片引脚芯片引脚. 19191919 3.33.33.33.3 cc2530cc2530cc2530cc2530 核心板设计核心板设计核心板设计核心板设计. . 202020 20 3.43.43.43.4 cc2530cc2530cc2530cc2530 扩展板扩展板扩展板扩展板协调器设计协调器设计协调器设计协调器设计. .222222 22 中北大学学位论文 ii 3.4.13.4.13.4.13.4.1 电源模块电源模块电源模块电源模块. .232323 23 3.4.23.4.23.4.23.4.2 lcdlcdlcdlcd 显示模块显示模块显示模块显示模块. 25252525 3.4.33.4.33.4.33.4.3 串口通信模块串口通信模块串口通信模块串口通信模块. 26262626 3.4.43.4.43.4.43.4.4 debugdebugdebugdebug 接口模块接口模块接口模块接口模块. . 272727 27 3.4.53.4.53.4.53.4.5 按键及按键及按键及按键及 ledledledled 模块模块模块模块.