寝末室智能化.doc

长江大学电子系统 设计竞赛 ——文档设计部分 题目：寝室智能化 组长：刘 兵 组员：李 云 郭子良 肖诗卉 基于ZigBee的寝室智能化 摘要? 该设计采用TI公司的CC2530片上系统，结合了领先的RF收发器的优良性能和业界标准的增强型8051 CPU，完成强大的zigbee功能，以此组建寝室无线网络，实现寝室智能化。 本设计主要实现的寝室功能： 1.电子屏显示寝室各种信息，电脑上位机可实现对电子屏内容的控制。 2.台灯的开关及亮暗调节，手机终端与电脑上位机可实现对其控制。 3.寝室门的开关，指纹模块可实现其控制。 4.寝室门的开关，手机终端可实现对其（远程）控制。 5.寝室有没有人的检测，通过GPRS传给手机终端。 6.饮水机的加热，手机终端可实现对其（远程）控制。 关键字：ZigBee GPRS 寝室 智能 控制 一．绪论 随着社会经济结构、家庭人口结构以及信息技术的的发展变化，人们对家居环境的安全性、舒适性、效率性、透明性提出了更高的要求。同时越来越多的家庭要求家居产品不仅要具备简单的智能，更要求整个系统在功能扩展、外延以及服务方面能够做到简单、方便、轻松、安全。很显然，我们的家居生活需要改变。 无线物联网技术的出现，给传统的智能电器、智能家居带来了新的产业机会，通过它可以将家中的各种电器通过无线方式非常方便地有机组织起来，形成一个完整的系统，从而可以实现无缝感知并完整管理。这种以前无法想象并深具挑战性的应用，今天一旦使用无线物联网技术连接就会变得轻松、方便并且非常有趣。这些应用并不仅仅是生活品质的提高，更大程度上可以看作是现代家庭的一种最基本需求。 物联网的ZigBee技术正是适应了这种趋势，得到了很大的发展。 本设计就是基于这种家居智能化的思想，以我们学生生活息息相关的寝室为对象，实现物联网智能化，同时设计上考虑成本，很大程度上适合学生情况。 方案论证与选择 1. 寝室组网通讯方式选择 方案一：有线方式，这种方式所有的控制信号必须通过有线方式连接，控制器端的信号线更是多得吓人，一但遇到问题排查也相当困难。有线方式缺点非常突出，布线繁杂、 工作量大、成本高、维护困难、不易组网、扩展性差，无法大规模快速推广的电路设计和制作比较烦琐。 方案二：蓝牙，它是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。但这种技术通讯距离太短，同时属于点对点通讯方式，对于智能家居的要求来说根本不适用。另外需要说明的是蓝牙最近推出了4.0标准，这种新标准采用了低功耗设计，通讯距离也达到2.4G无线信号的范围，但其缺陷依然明显，安全性、组网能力和抗干扰能力不够，更没有网络自愈功能。 方案三：WiFi，它是一种短程无线传输技术，能够在数百米范围内支持互联网接入的无线电信号。它的最大特点就是方便人们随时随地接入互联网。但对于智能家居应用来说缺点却很明显，功耗高、组网能力差、安全性低。所以wifi虽然非常普及，但在智能家居的应用中只是起到辅助补充的作用。 方案四:ZigBee,它是一种新兴的近程、低速率、低功耗的无线网络技术，主要用于近距离无线连接。具有低复杂度、低功耗、低速率、低成本、自组网、高可靠、高安全的特点。主要适合应用于自动控制和远程控制等领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee就是一种便宜的、低功耗、自组网的近程无线通讯技术。 综上所述本设计采用方案四作为组网通讯方式。 2.有射频功能的片上系统的选择，实现Zigbee技术 方案一：采用ST的STM32W108，虽然集成了射频功能，但协议栈不成熟，成本较高。 方案二：采用TI的CC2530，有德州仪器业界领先的黄金单元ZigBee协议栈（Z-Stack），提供了一个强大和完整的ZigBee 解决方案，并且采用51单片机内核，方便编程，成本也较低。 综上所述本设计采用方案二作为片上系统的选择。 系统硬件设计 该设计有如下几大部分，CC2530部分、GPRS部分、台灯部分、电子屏部分、磁力锁部分、超声波部分、光敏电阻部分、电脑上位机及手机终端部分。 整个设计框架如下： 1.CC2530片上系统 采用多个CC2530F256，成本低，功耗低，实现zigbee功能，进行组网，构成星形网络，