基于zigbee智能家具的研究与设计.doc

螄类别科技发明编号___莃螀螆袄安阳工学院大学生科技螄创新项目申请书芈蝿羄袁羀项目名称:基于ZigBee组网的智能家具系统的研究与设计薈申请人:赵通羃学院:计算机科学与信息工程学院节学号: 0030 蚂联系电话: 芇指导教师刘家磊肃起止年限:---○一四年制肄一、立项依据(说明立项的理由)袂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。2530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,,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,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,聿芃图1ZigBee协议层次定义结构膁芀二、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)袈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。莃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。薂本系统由无线采集和无线控制两部分组成,2530单片机、SHT11温湿度传感器等组成,控制部分使用STM32单片机。羁软件设计部分,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。蚆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。蚇具体任务划分如下:羂1、硬件设计主要包括:葿(1)温湿度采集电路;虿(2)STM3232位单片机电路;螇(3)ZigBee节点模块莃(4)网络接口模块;膁(5)通信模块蒈2、软件设计主要包括:袇(1)采集模块螄(2)CPU处理模块虿(3)ZigBee协议模块芇(4)网络通信模块羇3、系统可靠性技术包括:羁(1)干扰产生的后果莁(2)STM32单片机应用系统的硬件抗干扰设计羆(3)软件抗干扰技术 肆莂三、预期成果(说明技术指标、预期成果和提供的形式等)蝿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。实现了环境信息监测的精确性、全面性并且方便使用,环境监测系统应具有以下各种特点:聿(1)多对象监测膆环境监测系统需要检测多种环境信息,如:温度、湿度、有害气体浓度、光照强度等。这样才能为用户提供全面的环境信息参考。螃(2)多点监测蒁需要对同一环境参数在不同地点和不同时间分别进行测量,这是因为环境中各种环境信息不同的时间和空间上分布不具有均匀性,由此实现监测的全面性和高精度性,甚至有时需要对同一环境参数在多点进行测量。螈(3)系统灵活膆当有新的环境参数被要求测量时,系统的可扩展性要求灵活,方便增加节点,以降低成本。膄此无线测控