zigbee智能家具的研究与设计.docVIP

类别 科技发明 编号＿＿＿ 安阳工学院大学生科技 创新项目申请书 项目名称： 基于ZigBee组网的智能家具系统的研究与设计 申 请 人： 赵通 学 院：计算机科学与信息工程学院 学　　号：　201103030030　　 联系电话： 指导教师　　 刘家磊 起止年限： 2014.4---2015.12 二○一四年制 一、立项依据（说明立项的理由） 环境是人们赖以生存的必要条件，随着现代化信息技术的迅猛发展和提高，人们对自己的生活环境有了更高的要求，希望自己的生活环境健康、舒适。近些年，特别是人类在信息技术上的快速发展，使得各种无线通信技术有了前所未有的突破，无线技术在智能家居上的应用将越来越广泛。因此，本文利用ZigBee技术设计出了这种无线家居环境监测系统。该系统中，传感器节点（即终端节点）可以选择温度、湿度、亮度等传感器，并且可以根据需求添加或减少传感器节点。所以本文无线网络终端模块选用的CC2530芯片为平台，以实现信息数据的接收与发送。此芯片内置8051内核的单片机内核，并有一定的内存空间，故只要加上些少许外围电路就可以实现功能，无需再加单片机。在数据接收端（即协调器节点）收到的数据处理传送到PC机上显示。为了让用户方便监测数据，本文在PC机上设计了显示界面，让人们更加方便操作及监测数据。本系统运行可靠，能正确获取环境数据，实现实时监测。ZigBee即IEEE802.15.4技术标准,是IEEE802.15工作组的标准之一,致力于实现一种适用于固定、便携或移动设备使用的低复杂度、低成本、低功耗、低速率的短距离双向无线通信协议ZigBee 是一组基于IEEE批准通过的802.15.4无线标准研制开发的,有关组网、安全和应用软件方面的技术标准。IEEE仅处理低级MAC 层和物理层协议, ZigBee 联盟对其网络层协议和API进行了标准化(如图1)。完全协议用于一次可直接连接到一个设备的基本节点为4K字节或者作为Hub、路由器的协调器的32K字节。每个协调器可连接多达255个节点, 而几个协调器则可形成一个网络, 对路由传输的数目则没有限制。ZigBee 联盟开发了安全层, 以保证这种便携设备不会意外泄漏其标识, 而且这种利用网络的远距离传输不会被其它节点获得。介质访问控制层网络层以上协议由ZigBee 联盟制定,IEEE802.15.4工作组负责物理层和链路层标准。 图1 ZigBee协议层次定义结构 二、研究内容（说明项目具体研究内容、方法，拟采用的技术路线等） 本系统设计主要包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能，将硬件和软件分开设计。 硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元器件、绘制线路图，然后对硬件进行调试、测试，以达到设计要求。硬件电路是采用结构化系统设计方法，该方法保证设计电路的标准化、模块化。硬件电路的设计最重要的选择用于控制的单片机，并确定与之配套的外围芯片，使所设计的系统既经济又高性能。硬件电路设计还包括输入输出接口设计，画出详细电路图，标出芯片的型号、器件参数值，根据电路图在仿真机上进行调试，发现设计不当及时修改，最终达到设计目的。 本系统由无线采集和无线控制两部分组成, 采集部分由CC2530单片机、SHT11温湿度传感器等组成, 控制部分使用STM32单片机。 软件设计部分，首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计，拟定详细的工作计划；然后进行具体设计，包括各模块的流程图，选择合适的编程语言和工具，进行代码设计等；最后是对软件进行调试、测试，达到所需功能要求。 本系统软件设计采用模块化系统设计方法，先编写各个功能模块子程序，然后进行组合与调整，经过调试后，达到设计功能要求。无线模块的工作状态可以通过发送控制指令使在休眠、工作模式之间转换,最大限度的降低功耗。 具体任务划分如下： 1、硬件设计主要包括： （1）温湿度采集电路； （2）STM32 32位单片机电路； （3）ZigBee节点模块 （4）网络接口模块； （5）通信模块 2、软件设计主要包括： （1）采集模块 （2）CPU处理模块 （3）ZigBee协议模块 （4）网络通信模块 3、系统可靠性技术包括： （1）干扰产生的后果 （2）STM32单片机应用系统的硬件抗干扰设计 （3）软件抗干扰技术 三、预期成果（说明技术指标、预期成果和提供的形式等） 无线环境监测系统拥有全面、可靠的环境信息采集分析能力。实