基于zigbee技术的家居环境监测系统的设计与实现论文.doc

基于zigbee技术的家居环境监测系统的设计与实现毕业论文 目录 前言 1 第1章 绪论 2 1.1 本文的研究背景 2 1.2 智能家居环境监测系统的特点 2 1.3 本文主要研究内容 3 1.4 开发工具及开发环境的介绍 3 1.4.1 系统软件开发环境介绍 4 1.4.2 上位机软件开发环境介绍 5 第2章 ZigBee技术的概述 7 2.1 ZigBee技术的概念 7 2.2 ZigBee技术的特点 8 2.3 ZigBee网络设备组成和网络结构 8 2.4 ZigBee的协议分析 10 2.4.1 网络层（NWK） 10 2.4.2 应用层（APP） 11 2.5 本章小结 12 第3章 系统的总体设计 13 3.1 系统结构 13 3.2 系统功能定义 13 3.3 系统设计要求 15 3.4 本章小结 15 第4章 系统的硬件设计 16 4.1 ZigBee硬件选型 16 4.2 节点硬件设计 18 4.3 本章小结 21 第5章 系统的软件设计及实现 22 5.1 软件部分总体介绍 22 5.1.1 软件设计整体流程 22 5.1.2 协调器的自动组网流程 22 5.2 协调器节点软件实现 25 5.3 传感器节点软件设计 27 5.4 本章小结 28 第6章 上位机软件实现及测试 29 6.1 上位机软件实现 29 6.2 软件测试 30 6.3 本章小结 32 结束语 33 参考文献 34 致谢 35  前言 自人类诞生以来，人们一直都在努力改善和提高着自己的生活和居住条件。随着工业革命和信息技术革命的成功，进入21世纪后，人类的各种技术包括通信技术、计算机网络、控制理论、互联网等都有了很大的发展，另外，经济的发展也使我们都希望居住在一个舒适的家居环境中，只有这样我们的生活才会更好，身体才会健康。由于人们又了这种想法，由此智能家居(Smart Home)[1]系统也就越来越多的被人们所重视了。研究人员希望能通过这种新的技术将家居中各种智能化的设备、家用电器和家庭安防设备等整合一个智能化的系统上进行资源共享、分析、控制和管理这些设备，控制这些设备来对家居中的环境参数符合人们舒适居住使用的要求，营造一个良好的环境[2]，从而可使用户能够居住在一个更高要求的环境中。 本文研究设计了一种智能家居环境监测子系统，实现对家庭环境的实时监测，实时为用户提供可靠并且全面的环境信息。智能家居系统中一个非常重要的部分就是本文所研究的环境监测子系统。在这个系统中，人们可以获得实时的居住环境信息，如温度和湿度、各种有害气体的浓度、光照强度、火灾信息等。同时，此系统中传感器所得到的环境参数可以为其它家居设备做决策参考，最终由智能家居系统实现对家庭环境的智能调节，比如，当测量到的光照强度高于用户设定的一定值的时候，系统就将启动自动窗帘系统的马达，自动将窗帘关到一定程度，以降低室内的光强度，适合居住；又如，当温度值偏低时，系统就将启动空调设备进行工作，来增高室内温度。因此，智能家居系统为用户提供了安全、舒适、便捷生活的环境，从而使环境监测子系统成为了智能家居系统的一个非常重要关键部分与基本环节，能否拥有一个好的智能家居系统的关键在于能否设计出好环境监测子系统，这对改善人们生活环境的舒适度具有非常重要的意义。  第1章 绪论 1.1 本文的研究背景 随着计算机软硬件技术、网络技术和工业综合自动化系统整合水平的不断发展，对监控数据传输的实时性、数据接口的开放性以及数据链接的安全性的要求越来越高，有线控制网络的局限性也越来越突出，无线的优势也越来越明显。其中ZigBee短程无线网技术以其数据传输安全可靠、组网简易灵活、设备成本低、电池寿命长等优势，在工业控制领域中展现了深厚的发展潜力[2]。 将设备数据采集之后再通过无线ZigBee网络进行传输是ZigBee技术在工业现场环境中的一种应用，这种新兴的技术必将给工厂现代化注入新的活力。 传统的工业数据采集与控制系统，其数据传输一般以工业控制总线作为介质，以致大都局限于本地的近距离范围之内应用。随着国民经济发展，企业及机构的管理规模不断扩大，其需要管理与控制的对象更趋多样性，甚至具有流动性，分布的范围也涉及到不同的地域。为了对这些分散的对象进行有效的集中管理，对远程及移动数据采集与控制的需求也就日益迫切[3-4]。 ZigBee技术填补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空白，其使用的便捷性是该技术成功的关键，它适用于短距离小范围的基于无线通信的控制领域，必将在工业自动化等领域得到广泛的应用[5]。 数据采集技术已经相对成熟，将它重新构建于ZigBee网络平台之上，将成熟技术的稳定性和新技术的便捷性充分结合起来，这种