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1、（物联网）基于无线传感器网络的智能家居学校代码： 11059 学 号： 0805070054 Hefei University 毕业论文（设计）BACHELOR DISSERTATION 论文题目： 基于无线传感器网络的智能家居 系统的设计（软件部分） 学位类别： 工 学 学 士 学科专业： 自 动 化 作者姓名： 江 晓 波 导师姓名： 储 忠 完成时间： 2012-5-24 基于无线传感器网络的智能家居系统的设计（软件部分）摘 要随着数字信息技术和网络技术的高速发展，以及人们物质生活水平的不断提高，人们的工作、生活与通讯、信息的关系日益紧密，信息化正在逐步改变人们的生活方式与工作习惯，同时
2、也对传统的住宅提出了挑战。本文在分析了国内外智能家居系统技术现状的基础上，针对智能家居系统在布线难、造价高、结构复杂等问题，将ZigBee无线通信技术应用于智能家居中，并提出一种采用ZigBee无线通信技术的智能家居系统设计方案，具有免布线，维护方便，运行费用低，实时在线监控，对家居内部各种数据进行无线采集和传输等特点。本文以IAR Zmbedded Workbench为平台， 运用C语言进行系统的软件编程，实现了ZigBee模块间的无线通信，智能家居的红外报警模块与温度控制模块，与硬件设计一起构建了一个模拟的家居监测控制系统,并通过系统联调测试。关键词：ZigBee；无线传感器网络；协调器；
3、建网；IARBased on Wireless Sensor Network Intelligent Home Furnishing System Design（Software part）AbstractWith the rapid development of digital information technology and network technology, as well as peoples material living standardsimproving, peoples work, life and communications, become increasingl
4、y close in relationship, information technology is gradually changing the way people live and work habits, and also posing a challenge to the traditional residential.This paper，based on the analyzsis of current technical status of the smart home system at home and abroad, for the smart home system i
5、n questions like hard wiring, high cost, complex structure, applies the ZigBee wireless communication technology to smart home, and proposes a smart home system design by using ZigBee wireless communication technology,which has good characteristics such as a free wiring, easy maintenance, low operat
6、ing costs, real-time online monitoring, home internal data wireless acquisition and transmission.Base on The IAR Zmbedded Workbench platform, this paper uses C language to do system software programming, and achieves wireless communications between ZigBee modules, and smart home infrared alarm modul
7、e and temperature control module. Together with the hardware design, build a simulated home monitoring control system and pass the system joint test.KEY WORD:ZigBee；Wireless Sensor Network；Coordinator；Netwok Construction；IAR目 录第一章 绪论11.1 智能家居的研究背景11.2 智能家居的国内外研究现状11.2.1 智能家居的国内发展现状21.2.2 智能家居的国外发展现状
8、31.3 研究智能家居的目的和意义31.4 ZigBee技术31.4.1 ZigBee技术简介41.4.2 ZigBee的技术特点41.4.3 ZigBee联盟及标准制定51.4 本章小结5第二章 系统的总体设计62.1 设计要求62.2 智能家居相关技术62.3 ZigBee智能家居系统72.4 系统总体设计72.4.1 硬件设计72.4.2 软件设计82.5 本章小结9第三章 软件设计103.1 ZigBee开发软件介绍103.2 IEEE 802.15.4协议123.2.1 物理层133.2.2 MAC层143.3 ZigBee网络体系结构153.3.1 功能类型153.3.2 节点类型
9、153.3.3 拓扑结构153.4 创建工程163.4.1 建立工程163.4.2 工程选项设置183.4.3 添加文件183.5 任务与事件203.5.1 自定义事件203.5.2 事件触发203.5.3 事件触发213.5.4 添加事件处理函数213.6 设备信息配置223.6.1 Profile ID223.6.2 设备223.6.3 端口233.6.4 命令233.6.5 端口描述符253.7 建网与入网253.8 数据通信283.8.1 数据通信格式283.8.2 发送数据283.8.3 接收数据293.9 软件流程图303.10 本章小结31第四章 硬件设计324.1 中央控制模块
10、324.2 信号检测模块324.2.1 红外报警模块324.2.2 光照检测模块324.2.3 温度检测模块334.3 控制电路模块334.4 本章小结33第五章 联调、测试345.1 编译调试345.2 系统的总体调试355.3 本章小结37第六章 总结386.1 已实现的功能386.2 存在的不足386.3 本章小结38参考文献39致 谢41附 录42附录1：DS18B20.c代码42附录2：DS18B20.h代码44附录3：Temp.c代码45附录4：Temp.h代码51附录5：OSAL_TempApp.c代码52第一章 绪论蒸汽机的发明掀起了人类历史迈向工业的新篇章，而网络的出现无疑将
11、信息化深深的烙印在了人类文明的璀璨长卷上。电子信息技术，控制技术的日益提升，社会信息化的逐步加快，促使人们的生活、工作、学习以及通讯的关系日渐紧密，信息化社会在改变人们生活习惯和工作方式的同时，也对我们的传统住宅提出了挑战。环视周遭，我们很容易的发现，人们对家居的要求早已不再只是简单的物质空间，更为关注的是一个高度安全、舒适以及美观方便的居住环境，先进的通信设施，完备高效的信息终端，自动、智能的家电，网络化的资源管理及购物方式等等。现今社会人们日益膨胀的需求使得家居智能化已然成为一种趋势1。1.1 智能家居的研究背景在家庭网络中部署的信息终端越来越多，在解决他们之间的物理互联问题之后，家庭用户
12、还需要对各个设备进行一些复杂配置才能使用，这对于普通家庭用户来说是难以接受的。加入到家庭网络的设备如何能自动地相互发现并协同配合工作一直是数字家庭领域热烈讨论的问题。无线传感网络，是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。传感器技术、微机电系统、现代网络和无线通信等技术的进步，推动了现代无线传感器网络的产生和发展。无线传感器网络扩展了人们信息获取能力，将客观世界的物理信息同传输网络连接在一起，在下一代网络中将为人们提供最直接、最有效、最真实的信息。无线传感网络能够获取客观物理信息，具有十分广阔的应用前景，能应用于军事国防、工农业控制、城市管理、生物医疗、环境
13、检测、抢先就在、危险区域远程控制等领域。已经引起了许多国家学术界和工业界的高度重视，被认为是对21世界产生巨大影响力的技术之一2。1.2 智能家居的国内外研究现状智能家居起源于80年代中期的美国，上世纪末来到中国，带着全新的概念企盼搭上中国经济的高速顺风列车。经过十几年的市场孕育与发展，特别是伴随住宅产业的进步，智能家居在中国已经显露出春笋出露的局面。但是，国内部分智能家居企业如昙花一现，实在叫人惋惜;有的企业一开始就大资本的投入，开发出很多精美的模具，但没市场;有的品牌过分追求技术领先，但不被人们所接受。常言道：“没有规矩，无以成方圆”，在智能家居领域也是如此。很多业内人士将行业标准的缺失比
14、喻成阻碍发展的侩子手。确实，在技术上，智能家居面临的挑战不只是设备或实施问题，也有标准与协议问题。在国外，发达国家在发展之初就确定了智能家居相关标准及组织，明确了智能家居概念等问题。比如以微软、INTEL等公司为主要成员UPnP(通用即插即用)组织、欧洲KNX协议等。智能家居从概念引进到现在发展已有10个年头，国内一直未能有一个统一的行业标准及规范来约束和引导智能家居行业的健康快速发展，各设备厂商按照不同的接口标准与协议生产设备，其结果导致不同设备之间的互连、互通变得非常困难。因此，中国智能家居企业向国外学习，首先应当建立共同遵循的标准与协议，这是发展智能家居必须首先解决的问题3。1979年，美国的斯坦福研究所提出了将家电及电气设备的控制线集成在一起的家庭总线（HOMEBUS），并成立了相应的研究会进行研究，1983年美国电子工业协会组织专门机构开始制定家庭电气设计标准，并于1988年编制了第一个适用于家庭住宅的电气设计标准，即：家庭自动化系统与通讯标准，也有称之为家庭总线系统标准(HBS，Home Bus System)。在其制定的设计规范与标准中，智能住宅的电气设计要求必须满足以下三个条件，即： 1、具有家庭总线系统； 2、通过家
