物联网工程与设计.doc

《物联网工程与设计》
课程设计报告
姓名:滕玲
班级:物联1301
学号:131408119
指导老师:张正华
日期:
一、课程设计目标任务
课程的背景
在计算机技术与通信技术高速发展的今天,智能化、网络化以超出想象的速度发展。当今,世界上每一个事物都可能成为互联网连接和沟通对象,物联网也就作为一种新兴技术应运而生。通过物联网,智能终端可以为人们提供便捷的信息和决策服务,除此之外,还可以通过个人设备及电脑获得特定服务。智能家居的发展日新月异,用户可以更加方便的管理家用电器,也可以进行通信和信息的交流,从而使生活更加高效舒适。
课程的目标
将ZigBee技术应用到智能家居当中,实现对窗帘的智能控制,方便对居室窗帘的控制与调节,提升了智能家居系统给用户带来的体验度,使生活更加舒适、方便、安全。基于Zig Bee技术,2530芯片,完成了智能窗帘的光控、温控等功能,并实现了对其的智能管理。
课程设计任务
物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体,让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。通过物联网可以对机器、设备、人员进行集中管理和智能控制,对于基于物联网的窗帘控制系统的研究是非常必要的。我们可以根据所学知识完成基于物联网的窗帘控制系统设计,提高分析问题、解决问题的能力。
课程设计的意义
此系统通过光敏传感器采集室内光线强度,zigbee模块传输光强度信号并且控制窗帘的升降。该系统能够不仅能够根据室内光强度自动控制窗帘的升降,也可以通过上位机来控制,具有很多优点:
(1)经济实惠,低成本。采用开放的协议标准,支持多种产品,通过竞争降低成本。设备可以DIY或者专业设计,推动节能意识和控制。
(2)方便容易。采用无线技术降低了运行成本和铺设电线的麻烦,采用全球2,4GHZ频段简化了安装和认证的互操作性。
(3)安全性高,保密性好。通过安装无线传感器监测各种情况,遇到异常事件接收信号后自动通知采用固定位加密个人信息,通过设备认证保证邻居网络安全。
(4)操作性强。客户可以选择多种产品你满足需求,将照明、安全、家用电器等集成控制,进行监控。
二、方案设计
系统总体方案设计
基于技术的智能家居采集控制系统主要由三部分构成,分别为远程用户监测、家庭控制器和家电控制节点。在无线智能家居系统中,采集和传输各种设备的数据和运行信息是保证智能家居系统正常运行的关键。基于上述设计思想,提出了智能家居数据采集控制系统的总体设计框架,
如图所示
整个系统采用的无线传感器星型拓扑网络结构,由一个协调器节点与多个终端节点组成,基于点对点的形式完成数据的采集和信息的无线收发控制通过触摸式工业平板电脑作为上位机向串口发送命令到协调器,协调器接收到命令信息后,分析并将命令再发送到受控的智能终端节点并控制其动作,最终完成任务并返回终端状态信息。各种设备可在信息交互的基础上实现互相操作,相互协作和远程控制的功能,因此系统具有万能联动的功能。本系统包括数据采集终端、终端节点、协调器节点、遥控器和上位机五个部分。

数据采集终端主要完成家庭里的环境参数温度、湿度、光照等诸多模拟量的采集和智能家电以及灯具的开关量采集。各个采集模块均与终端节点相连接,集成到一个板子上。
2. ZigBee终端节点
ZigBee终端节点主要完成从数据采集终端接收数据,并通过无线通信方式发送接收到的数据,或者接收协调器节点发送的控制命令。
3. ZigBee协调器节点
ZigBee协调器节点是整个网络的发起者,管理整个网络的规模,存储有网络中各个节点的信息,担当入网络中的协调器的角色,主要任务就是组建和维护一个网络,收集网络中各个节点发出的信息,通过串口把数据传到上位机。
4. RF遥控器
RF遥控器采用标准对智能家居各个节点进行远程智能控制,通过发送命令集来实施双向通信。

上位机主要用于接收协调器节点发来的数据信息。主要功能就是数据的存储、接收和显示,并作进一步处理和显示。


本课题用了 TI 2530 2530 芯片釆用的是 GHz 的 SOC 片上系统,建立在基于标准协议的 之上的 Zig Bee 协议栈 Z-Stack。
Z-Stack 采用模块化设计方法,是基于 Zig Bee 规范中的协议栈结构进行设计的,这样防止用户对协议找的关键部分误改的可能性,也避免了用户在开发过程中浪费大量时间去读一些与应用实现无关的代码,在一定程度上加速了应用程序的开发。它可以建立强大的网络节点,2530 结合了 RF 收发器的许多优良性能,