论文-智能家居网络无线传感器节点的硬件设计
无线传感器网络节点硬件平台设计
ｄ ｖ ｒｏ ｎｂ ａｄ ｐ ｒｐ ｅａｓ ｓ ｃ ｓ Ｃ ２ ２ ＭＡＸ６ ６ ｎ ｉ ｒ ｅ ｆｏ ．ｏ ｒ ｅ ｈ ｒｌ ｕ ｈ ａ Ｃ ４ Ｏ． ｉ ６ ６ ａ ｄ ＡＤＸＬ ０ ｒ ｘ ｏ ｎ ｅ ｎ ｄ ｔｉ． ｉａｌ ｔｅ ２ ２ ａｅ ｅ ｐ ｕ ｄ ｄ ｉ ｅａｌ Ｆｎ ｌ ｈ ｙ．
ｓｎｏ ｅｗｏｋ ’ ｃ ｕａｙ ｉ ｕ ｏ０ ２ ｅ ｓ ｒｎ ｔ ｒｓ ａ ｃ ｒｃ ｓ ｐ ｔ ． ５℃ ．
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ｋｅ ｏｄ ：ａｖｎｅ ＩＣ ｍ ｃｉｅ（ Ｒ ； Ｐ ｕ ；ｗｒ ｅｓｗ ｎｏ ｅｗ ｒｓ ＷＳ ｓ ；ｎｄ ｙｗ ｒｓ ｄａ ｃｄＲＳ ａｈｎ ｓ Ａ Ｍ） Ｓ Ｉ ｓ ｉ ｌｓ ｅ ｓｒ ｔｏｋ （ Ｎ ） ｏｅ ｂ ｅ ｎ ０ 引 言
理器 Ａ ９ Ｓ Ｍ Ｓ ４ 射频芯 片 Ｃ ２ ２ 、 Ｔ１Ａ ７６ 、 Ｃ ４ ０ 温度传感 器 Ｍ Ｘ ６ ６和加速 度传感 器 Ａ Ｘ ２ ２的 ＷＳ ｓ 点的 Ａ ６６ Ｄ Ｌ０ Ｎ节 设计方案 ； 分析了系统组成和原理 ； 重点阐述了节点 的硬件设 计 ， 于 Ｓ Ｉ 基 Ｐ 总线 的 Ｃ ２ ２ ｆ Ｃ ４ ０马（ Ｉ 动程序设计和 温度传感器信号采集驱 动程 序的设计 ； 最后 ， 对传感器 网络 和节点 上温度传感器 的准确度进 行了实验测试 和分析 。实验 中， 无线温度传感器 网络 的精度最 高可达 ０ ２ ．５ Ｃ。 ｏ 关键词 ：先进精简指令集机器 官 ；Ｐ 总线 ； ＳＩ 无线传感 器网络 ； 点 节 中图分类号 ：Ｔ ２ ６ Ｐ １ 文献标 识码 ：Ｂ 文章 编号 ：１０ ９ ８ （０ ６ １ —０４ ０ ００— ７ ７ ２ ０ ） ２ ０ ８— ３
ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｄａｉｎ １ ６ ２ ， ｈｎ ） ｆＴ ｃ ｎ ｌｇ ， ｌ １ ０ ３ Ｃ ｉａ ａ
智能家居系统中无线传感器网络的设计
行 了硬 件 电路 设 计 。研 究并 分析 了 ＺｉｇＢｅｅ技 术 。设 计 并 实现 了 串 口收 发 程 序 。传 感 器 程 序 ，以及 节 点 间 的 无 线 通 信程 序 ，并 根 据 ＺｉｇＢｅｅ协 议 ，使 节 点 组 成 树 状 网 络 ，最终 实现 系统 的监 测 与 控 制 。结 果 表 明 ，本 系统 运 行 稳 定 ，达 到 了设 计
摘 要 ：介 绍 了 ＺｉｇＢｅｅ无 线 传 感 器 网 络 ，将 ＺｉｇＢｅｅ技 术 应 用 到 智 能 家 居 系统 中。提 出 了一 种 以 ＺｉｇＢｅｅ技 术 为 基 础 的 智
能 家居 系统 设 计 方案 。阐述 了 无线 传 感 器 网络 的总 体 构 成 ，以 ＣＣ２４３０无 线 芯 片 为核 心 ．选 取 了合 适 的 ＺｉｇＢｅｅ模 块进
目的 ，有 着 广 泛 的 应 用前 景 。
关 键 词 ：智 能 家居 ；无 线 传 感 器 网 络 ；ＺｉｇＢｅｅ；ＣＣ２４３０
中 图分 类 号 ：ＴＰ３１６
文献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１６７４—６２３６（２０１ １）０４—００３５—０３
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｎ ｓｍ ａｒｔ ｈｏｍ ｅ
ＨＵＡＮＧ Ｘｉａｏ—ｌｉａｎｇ，ＸＵ Ｘｉａｏ—ｈｕｉ，ＳＯＮＧ Ｊｕｎ·ｈｕａ，ＳＯＮＧ Ｔａｏ，Ｗ ＥＮ Ｙａｎｇ
（Ｈｅｂｅｉ Ｕｎｗｅｒｓ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３００４０１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ＺｉｇＢｅｅ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄ ｕｃｅｄ ａｎｄ ｕｓｅｄ ｉｎ ｓｍａｒｔ ｈｏｍｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ｓｍａｒ ｔ ｈｏｍｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＺｉｇＢｅｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｉｔ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｌｌｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋ （Ｗ ＳＮ）． Ｔｈ ａｔ ｕｓｅｄ ＣＣ２４３０ ｃｈｉｐ ａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｃｈｉｐ，ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ＺｉｇＢｅｅ ｍｏｄｕｌｅ ｆｏｒ ｈａｒｄｗａｒｅ ｄｅｓｉｇ ｎ ，ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ＺｉｇＢｅｅ，ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎ ｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ ｓｅｒｉａｌ ｐｏｒｔ ｐｒｏｇｒａｍ，ｓｅｎｓｏｒ ｐｒ ｏｇｒａｍ ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｗ ｉ ｒｅｌｅｓｓ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒａｍ ｂｅｔｗｅｅｎ ｎｏｄｅｓ，ｍａｄｅ ｔｒｅｅ ｎｅｔｗ ｏｒｋ ｗｉｔｈ ｎｏｄ ｅｓ ｔｏ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ａ ｎ ｄ ｃｏｎｔｒ ｏｌｌｉｎｇ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔ ｈ ｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔ ｈａｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｓｔａｂｌｅ，ｗｈｉｃｈ ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｕｒｐｏｓｅ ａｎ ｄ ｈａ ｓ ｂｒ ｏａｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐ ｅ ｃｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｍａｒｔ ｈｏｍｅ；ＷＳＮ；ＺｉｇＢｅｅ；ＣＣ２４３０
无线传感网络及其在智能家居中的应用
无线传感网络及其在智能家居中的应用随着科技的不断进步，人们对于智能家居的需求也越来越大。
无线传感网络作为一种重要的技术手段，为智能家居的实现提供了有效的解决方案。
本文将从无线传感网络的基本原理和智能家居的需求出发，探讨无线传感网络在智能家居中的应用，并分析其在提升生活品质、节能减排、安全监控等方面的优势。
一、无线传感网络的基本原理无线传感网络是由许多具有感知、处理、通信和能源供应能力的无线传感器节点组成的。
每个传感器节点都具有自身的处理器、通信模块和传感器，能够感知周围环境的温度、湿度、光照等信息，并通过无线通信模块将数据传输给其他节点或基站。
无线传感网络的基本原理包括自组织、自适应和自愈性。
自组织意味着传感器节点可以根据环境变化自主地建立和维护网络结构，不需要人工干预。
自适应意味着传感器节点能够根据网络负载和环境条件调整自身的运行参数，以提高系统的性能。
自愈性意味着传感器网络能够自动修复节点故障和网络拓扑变化，保证网络的稳定性和可靠性。
二、智能家居对无线传感网络的需求随着物联网的兴起，智能家居成为了人们生活中的一个重要组成部分。
智能家居要求设备之间可以实现互联互通，通过智能化的数据处理和控制系统实现智能化的管理和自动化。
无线传感网络作为连接各种设备的关键技术，能够满足智能家居的需求。
智能家居对无线传感网络的首要需求是通信协议的灵活性和兼容性。
智能家居中的设备来自不同的厂商，使用不同的通信协议，无线传感网络需要支持多种通信协议，以实现设备之间的互联互通。
此外，智能家居还对无线传感网络的覆盖范围和网络容量有一定的要求，以满足家庭中各个角落的传感器设备连接需求。
三、无线传感网络在智能家居中的应用1. 室内环境监测与控制：无线传感网络可以用于室内温度、湿度、光照等环境参数的监测与控制。
传感器节点可以感知室内环境的变化，并通过控制节点调节室内设备的工作状态，实现室内温度的调节、室内灯光的控制等功能，提升生活的舒适性。
智能家居系统中的无线传感器网络部署与最优化
智能家居系统中的无线传感器网络部署与最优化智能家居系统作为现代家庭的一部分，旨在提高生活的便利性和舒适性。
其中，无线传感器网络是智能家居系统的重要组成部分，它能够实现家居设备的互联互通和数据传输。
本文将探讨智能家居系统中无线传感器网络的部署和最优化方法。
一、无线传感器网络的部署无线传感器网络是由大量的传感器节点组成的网络系统，它们能够感知和收集环境中的信息，并将数据传输到中心节点或其他设备。
在智能家居系统中，传感器网络负责监测家庭的各种参数，如温度、湿度、光照等，以实现家庭设备的自动化控制和智能化管理。
在进行无线传感器网络的部署时，需要考虑以下几个因素：1. 传感器节点的布置：传感器节点的布置应均匀分布在家庭的各个区域，以确保全面覆盖和准确感知数据。
同时，还需要考虑节点之间的距离，以避免信号的干扰和衰减。
2. 路由器和中继节点的设置：路由器和中继节点的设置可以有效扩大传感器网络的范围和覆盖率。
合理布置这些节点能够提高网络的传输效率和稳定性。
3. 功耗和能源管理：无线传感器节点通常依靠电池供电，因此需要考虑节点的功耗和能源管理。
合理选择传感器节点的工作模式和休眠时间，以延长电池寿命，并确保网络的稳定运行。
二、无线传感器网络的最优化在智能家居系统中，无线传感器网络的最优化是提高系统性能和能源利用效率的重要手段。
以下是几种常见的无线传感器网络最优化方法：1. 路由优化：路由优化是指选择合适的路径来传输传感器数据。
常见的路由优化算法有最短路径算法和最小成本算法。
最短路径算法通过选择最短路径来减少数据传输的延迟时间；最小成本算法则通过考虑传输路径上的能量消耗来降低网络功耗。
2. 能量管理：能量是无线传感器网络中的有限资源，因此合理管理和利用能量是提高系统性能的关键。
通过采用能量高效的传感器节点和优化节点能耗控制策略，可以延长网络的寿命和稳定性。
3. 拓扑优化：传感器网络的拓扑结构对网络的性能和覆盖范围有着重要影响。
物联网的关键技术无线传感器网络
物联网的关键技术无线传感器网络物联网的关键技术：无线传感器网络摘要：物联网的发展推动了无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）的快速发展，成为物联网的重要支撑技术之一。
本文将围绕无线传感器网络的概念、架构、节点设计与通信协议等方面进行探讨，并阐述在物联网中无线传感器网络的关键技术。
一、无线传感器网络的概念无线传感器网络是一种由大量分布式传感器节点组成的网络系统，节点之间通过无线通信进行数据传输。
每个传感器节点通常由传感器、嵌入式处理器、电源和通信模块等组成，能够感知和采集环境中的各种信息，并将数据传输至网络中。
二、无线传感器网络的架构无线传感器网络的架构一般包括传感器节点、中继节点、基站节点等。
传感器节点负责采集环境数据，并通过无线通信将数据传输至中继节点。
中继节点对数据进行处理和转发，将数据传输至基站节点。
基站节点负责数据的接收与处理，并可以与外界网络进行通信。
三、无线传感器网络的节点设计1. 能源管理：由于无线传感器节点通常采用电池供电，节点应具备低功耗特性。
节点设计中应考虑功耗优化技术，如睡眠模式、动态功率管理等，以延长传感器节点的工作寿命。
2. 传感器选择：根据应用需求选择合适的传感器，如温度传感器、湿度传感器、光照传感器等。
同时，还需考虑传感器的精确度、功耗、可靠性等指标。
3. 硬件设计：节点的硬件设计应满足小尺寸、低功耗的要求。
采用先进的制造工艺和集成电路设计，以提高性能并降低节点成本。
四、无线传感器网络的通信协议1. 网络层协议：常用的网络层协议包括LEACH、PEGASIS、SEP 等。
这些协议通过节点选择、数据聚合等技术，提高了传感器网络的能效和可扩展性。
2. 传输层协议：传输层协议用于数据的可靠传输。
常用的传输层协议有RTP、UDP、TCP等。
根据应用需求选择合适的传输层协议，以保证数据的可靠性和实时性。
五、无线传感器网络在物联网中的应用无线传感器网络在物联网中具有广泛的应用前景，包括智能家居、智慧城市、环境监测、农业领域等。
智能家居系统的硬件设计与开发
智能家居系统的硬件设计与开发智能家居系统是近年来逐渐成为人们生活中的重要部分。
它将传统家居设备与互联网技术相结合，能够实现远程控制、自动化管理、智能化服务等功能，大大提高了居住的便利性和舒适度。
其中，硬件设计与开发是智能家居系统的重要组成部分，它直接影响了整个系统的性能和稳定性。
本文将就智能家居系统硬件设计与开发进行探讨和总结。
一、智能家居系统的硬件组成智能家居系统的硬件组成一般包括中央控制器、传感器、执行器、通信模块等多个部分。
1.中央控制器中央控制器是智能家居系统的大脑，它负责对各个设备进行管理和控制。
中央控制器通常采用嵌入式系统或微处理器作为核心，能够实现数据处理、通信功能和逻辑控制等任务。
中央控制器的设计需考虑其稳定性、响应速度和扩展性，以确保系统的可靠性和灵活性。
2.传感器传感器是智能家居系统的感知器官，它能够感知环境中的各种参数，如温度、湿度、光照、空气质量等。
传感器的选型和设计需根据系统的具体应用场景和功能需求进行，同时还要考虑其功耗、精度和响应速度等性能指标。
3.执行器执行器是智能家居系统中用于实现物理操作的设备，它包括各种执行电机、继电器、开关等。
执行器的设计需考虑其功率、控制方式和动作精度等因素，以确保其在不同场景下能够可靠地实现操作。
4.通信模块通信模块是智能家居系统中用于实现设备之间和设备与中央控制器之间的通信的重要组成部分。
通信模块除了要支持各种主流的通信协议和传输方式外，还要考虑其功耗、传输距离和抗干扰能力等性能指标。
二、智能家居系统硬件设计与开发流程智能家居系统的硬件设计与开发包括需求分析、方案设计、原型制作、测试验证等多个环节。
下面将对其具体流程进行详细介绍。
1.需求分析在进行智能家居系统的硬件设计与开发之前，首先需要进行需求分析，明确系统的功能需求、性能指标、可靠性要求等。
同时还需要考虑用户体验、成本控制、集成扩展性等方面的因素，以制定出科学合理的硬件设计方案。
无线传感器网络节点设计
无线传感器网络节点设计摘要：无线传感器网络是目前研究的热点，传感器节点是无线传感器网络的必要组成部分，高性能高稳定性的传感器节点成为研究的难点，文中首先阐述了无线传感器网络节点的体系结构，然后从无线传感器网络节点功能要求设计的原则出发，着重分析所提出的系统硬件电路的构成以及硬件电路核心部件设计的关键问题，并给出了具体的设计方案。
关键词：无线传感器网络CC1100 MSP430 射频0 引言无线传感器网络是由大量微型传感器节点通过无线自组织方式构成的网络。
它集成了传感器、微机电和无线通信三大技术，能够实时地感知、采集和处理网络覆盖范围内的对象信息，并发送给观察者；具有覆盖区域广、可远程监控、监测精度高、布网快速和成本低等优点，在军事、环保、医疗保健、空间探索、工业监控、精细农业等领域均有非常良好的应用前景。
1 无线传感器网络结构一般来说，一个无线传感器网络包括传感器节点以及传感器网络网关节点，如图1所示。
其中，传感器节点具有本地数据采集传输和转发邻节点数据的双重功能，可以在后台管理软件和传感器网络网关节点的控制下采集数据，并将数据经过多跳路由传输到传感器网络网关节点；传感器网络网关汇聚节点是网络的中心，具有协调器和网关的作用，负责网络的配置、管理和数据的汇集，并负责与用户PC机后台管理软件的通信。
无线传感器网络通常具有两种应用模式：主动轮询模式、被动模式。
主动模式要求网关节点对各个传感器节点进行主动的轮询以获得消息，而被动模式则要求在某个传感器节点事件发生时，网关节点能作出及时的响应。
各个传感器节点得到的数据还能进行组合，这也很大地提高了传感器网络的效率。
当然这也要求传感器节点要具有一定的计算能力。
GPRS或Internet图1 无线传感器网络结构2 系统硬件设计无线传感器网络节点的硬件一般包括处理单元、无线传输单元、传感采集单元、电源供应单元和其他扩展单元，如图2所示。
其中，处理单元负责控制传感器节点的操作以及数据的存储和处理；传感采集单元负责监测区域内信息的采集；无线传输单元负责节点间的无线通信；电源供应单元负责为节点供电。
无线传感器网络在智能家居中的应用
无线传感器网络在智能家居中的应用随着智能家居的不断发展，无线传感器网络的应用越来越广泛。
无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)是由许多无线传感器节点组成的一种网络结构。
每个节点都包含有传感器、处理器、通信模块和能量供应等组成部分，它们能够测量、感知环境中的各种物理量，并将数据发送到网络中的其他节点，从而实现信息的传递和处理。
智能家居是一种充分利用物联网技术的居住环境，它利用各种智能设备和传感器等组成部件，实现了对家庭生活的自动化和智能化控制。
无线传感器网络在智能家居中的应用，可以极大地提高居住环境的安全性、舒适性和智能化水平。
一、安全监控系统利用无线传感器网络实现家庭安全监控的方式有很多种，可以通过安装多个传感器节点来实现对家庭环境的全方位监控和掌控。
比如，在每一个房间安装一个节点，可以定时、实时地检测房间内气体、烟雾、火焰等安全隐患。
如果传感器检测到了烟雾、火焰等异常情况，就会通过网络发送报警信号，触发家中的声响报警装置，以提醒居住在屋内的人。
此外，还可以在门窗处安装传感器节点，对外界的入侵和突破进行监控，降低盗窃、侵害等风险。
二、家庭健康监测智能家居集成了许多健康监测设备，如体重秤、血压计、血糖仪等。
这些设备通过连接互联网，可以实现实时数据的监控、记录和上传。
利用无线传感器网络，可以更好地实现家庭健康监测的智能化。
例如，在床垫内安装压力传感器，可以检测居住者的睡眠状态和睡眠质量，并将数据传输到云端，进行数据分析和结构化管理。
此外，还可以使用心率监测传感器、呼吸频率传感器等，定期检测居住者的生命体征。
三、能源管理系统随着节能环保的理念越来越深入人心，家庭能源管理系统也成为智能家居应用的热点之一。
利用无线传感器网络，可以实时地监测和掌控家庭的能源消耗情况，实现用电量的严格控制和节约。
例如，在每一个房间安装电力传感器，可以实时地监测每个房间的用电情况。
如果某个房间的用电量超过了设定阈值，系统就会进行自动调节，关闭该房间的电器设备或提醒居民及时降低用电。
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信,2005,12(l):7-8. [5] 马祖长,孙怡宁,梅涛.无线传感器网络综述[J].通信学报,2004,25(10):3-5. [6] 崔莉,鞠海玲,苗勇,李天璞,刘巍,赵泽.无线传感器网络研究进展[J].计算机研究与发
毕业设计(论文）说明书
题目：智能家居网络无线传感器节点的硬件设计
系 名： 信息工程系 作者姓名： XXX 专 业： 自动化 学 号： 6011XXXXXXX 指导老师： XXXX 完成日期： 2015-6-5
毕业设计（论文）任务书
题目：智能家居网络无线传感器节点的硬件设计
系 名 信息工程系 专 业 自动化 学 号 6011XXXXXX 学生姓名 XXXXX 指导教师 XXXXX 职 称 副教授
3、根据试验结果、针对试验过程中出现的问题提出相应的解决方案，写出 毕业设计论文
节点硬件体系结构框架图如下图：
传感器模块
处理器模块
通信模块
传感器
A/D 转 换
处理 器模 块
无线 模块
天线
电源模块
六、可行性方案分析
采用 CC2430 作为无线传感网络节点的核心，通过查找资料熟悉 CC2430 的工 作原理，阅读相关文献及论文，分析设计要求并合理设计原理，通过现场调试、 数据处理，最终完成设计。
一方面，虽然 ZigBee 技术的传输速率要低于其他几种无线组网技术,但是智 能家居控制网络无需传输很多的数据,应该说 25OKbPs 传输速率(由于 90OMHz 频 段被 GSM 通信占用，国内只能选择 2.4GHz 频段)对于智能家居领域来说己经够用。 另一方面，ZigBee 相对其他几种无线通信技术的最大特点就是支持的网络节点数 目大、功耗低以及使用成本低等，方便于智能家居网络的扩展,而且符合当前社 会绿色、低碳、环保的时代要求。
目前传感器网络已经引起了世界许多国家的军事部门、工业界和学术界的极 大关注。美国自然科学基金委员会 2003 年制定了传感器网络研究计划，投资 3400 万美元，支持相关基础理论的研究。美国很多大学都已经开展传感器网络的研究，
其中最具代表性的是加州大学伯克利分校和 Intel 公司联合成立的“智能尘埃” 实验室，它的目标是为美国军方提供能够在一立方毫米的体积内能自动感知和通 信的设备原型的研制[8]。节点芯片上，有国际著名的芯片大厂如 IT、Atmel 公司 的处理器芯片、Chipcon 公司的无线传输芯片等。软件上，很多著名的公司为节 点的组网开发了软件协议栈，加州伯克利大学研发的节点组网专用操作系统 TinyOS,为无线传感网的组建和其他方面的测试研究提供了基础。
[4] 龙承志,马玉秋,沈树群.基于低速率的短距离无线通信网络新技术一 ZigBee[J].数据 通信,2005,12(l):7-8.
[5] 马祖长,孙怡宁,梅涛.无线传感器网络综述[J].通信学报,2004,25(10):3-5.
[6] 崔莉,鞠海玲,苗勇,李天璞,刘巍,赵泽.无线传感器网络研究进展[J].计算机研究与发 展,2005,42(7):15-17.
基于研究无线数据采集与传输一体化集成技术在家庭智能化中的应用。采用 基于 ZigBee 技术的遵循 IEEE802.15.4 标准的低功耗无线收发器 IP-Linkl000， 进行无线传感器网络节点的开发，实现家庭无线监控网络与小区以太网互联。具 体要求如下：
1、研究 ZigBee 技术的技术标准及技术优势,并分析 ZigBee 网络的协议框架 结构，对网络层、数据链接层、MAC 层和物理层进行说明。
无 线 组 网 技 术 有 HomeRF 技 术 、 IEEE802.11 协 议 族 无 线 局 域 网 技 术 、 IEEE802.15.1 蓝牙传输技术以及 IEEE802.15.4/ZigBee 技术。早期还使用过 IrDA 红外技术，不过因其只能在直线可视范围内通信并且可移动性差等缺点己经近乎 被淘汰，使用的范围已基本局限于遥控设备等领域。HomeRF 技术常用于家居设备 语音和数据的传输 。 [11] IEEE802.11 协议系列包括 802.lla、802.llb、802.llg 与 802.lln 等众多版本，它们所使用的频段分别为 5GHz、2.4GHz、2.4GHz 和 2.4GHz，传输速率分别为 54Mbps、1IMbps、54MbPs 和 300MbPs 及以上，IEEE802.11 协议族多用于家庭数据信息的传输[12-14]。蓝牙技术主要在诸如移动电话、笔记本 电脑、PDA(个人数字助理)和无线耳机等无线个人局域网领域得到了广泛的应用 [15]。ZigBee 技术是 IEEE802.15.4 的代名词，是一种新兴的技术，以其低功耗的 特点己经广泛地应用于智能家居领域[16-18]。
一、原始依据
家居智能化系统的概念起源于上世纪 70 年代的美国，随后，传播到欧洲、 日本等国并且得到了很好的发展。在我国，智能家居这一概念推广较晚，约在 90 年代末家居智能化系统才得以进入国内，但发展速度惊人，至今已存在相当 数量的智能化小区及住宅。所谓智能家居是现代电子技术、自动化技术及通信技 术相结合的产物。它能够自动控制和管理家电设备，对家庭环境的安全进行监控 报警，并且能够为住户提供安全舒适、高效便利的学习生活及工作环境。无线传 感器网络是由传感器技术，微机电技术，现代网络技术和无线通信等技术有机综 合后得到的新产物。无线传感网络是一种融合了传感器技术、嵌入式计算技术、 分布式信息处理技术和通信技术的综合性传感器网络，能够实时地监测、感知和 采集节点部署区的观察者感兴趣的感知对象的各种信息，从而使用户的操控能力 更强,更人性化。
2、熟悉智能家居系统整体架构与无线传感器节点结构。 3、分析各节点之间的工作与通信原理,设计出传感器节点的核心处理器电路, 供电电路,信号调理电路和通讯电路的设计。
指导教师（签字） 年月日
审题小组组长（签字） 年月日
天津大学仁爱学院本科生毕业设计（论文）开题报告
课题名称
智能家居网络无线传感器节点的硬件设计
我国于 2000 年末才开始着手于智能家居技术的研究和开发，由于有其他国 家的经验和先例，加上国内企业的重视，经过近十年的研究和发展后正迅速逐步 走向成熟[9]。比如电子科技大学无线传感器节点的硬件设计，采用自行设计的 8 位 RISC 结构低功耗 MCU 作为节点控制核心，使用门控时钟、两相时钟流水和休 眠唤醒机制实现 MCU 的低功耗操作，利用 0.18μm CMOS 工艺实现该 MCU；设计并 实现了无线传感器网络节点硬件平台，在该平台上移植 Tinyos 操作系统，实现 了多跳路由结构的无线传感网[10]。
二、国内外发展现状
随着世界上第一例智能家居应用实例的出现，欧洲，美洲等区域内的大部分 国家都推出了各种智能家居解决方案。目前,美国、英国、日本等国的智能家居 系统都开始充分的渗透进入居民的日常生活中去。无线传感器网络的出现是信息 感知和数据采集的一场革命[5]。美国商业周刊和《技术评论》杂志在预测未来技 术发展的报告中,都不约而同的将无线传感器网络视作最具影响的 21 项技术和改 变世界的 10 大技术之一[6]。无线传感器网络与塑料电子学和仿生人体器官并称为 全球未来发展的三大高科技产业[7]。无线传感器节点是无线智能家居的基础单元， 节点的能量成为无线传感器网络发挥效能的瓶颈。
八、参考文献
[1] 王锐化,益晓新.ZigBee 与 Bluetooth 的比较及共存分析[J].测控技术，2005,12（6）： 17-19.
[2] 赵红礼,吴昊,黄清.无线局域网[J].科学出版社,2004,10(5):9-10. [3] 周敬利,陈太坤,余胜生,王有成.基于 Blucotothd 的 WAPN 的研动化
学生姓名
XXX
指导教师
XXX
一、课题来源及意义
智能家居系统真正起源于 1985 年，美国建成了首栋智能化的写字楼，其基 本理念就是利用计算机系统的处理能力，来实现对大楼的空调、电梯、照明设备 等进行智能的监测和控制，将以前采用人工控制的参数全部改为自动化设置，这 便是世界上第一栋智能型建筑，智能家居系统从此步入了实用阶段[1]。所谓智能 家居是现代电子技术、自动化技术及通信技术相结合的产物。无线传感器网络是 由传感器技术，微机电技术，现代网络技术和无线通信等技术有机综合后得到的 新产物[2]。无线传感网络是一种融合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信 息处理技术和通信技术的综合性传感器网络[3]，能够实时地监测、感知和采集节 点部署区的观察者感兴趣的感知对象的各种信息：如光强、温度、湿度、噪音和 有害气体浓度等物理现象，并对这些信息进行处理后以无线的方式发送出去，通 过无线网络最终发送给用户。从而使用户的操控能力更强,更人性化[4]。
三、研究目标
完成智能家居传感器节点模块的硬件设计,设计 CC2430 的应用电路、供电电 路 I/O 与 AD 转换电路、传感器信号调理电路以及 PC 通讯接口电路。
四、研究内容
1、研究 ZigBee 技术的技术标准及技术优势,并分析 ZigBee 网络的协议框架 结构，对网络层、数据链接层、MAC 层和物理层进行说明。
[9] IEEE Std 802.11g-1999.Wireless LAN MAC and PHY specifications:Higher speed Physical Layer extension in the 2.4Ghzband[S].IEEE Press,2003.
三、设计（研究）内容和要求
2、熟悉智能家居系统整体架构与无线传感器节点结构。
3、分析各节点之间的工作与通信原理,设计出传感器节点的核心处理器电 路,供电电路,信号调理电路和通讯电路的设计。
五、研究方法与手段
1、通过研究参考文献，熟悉设计原理。
2、采用 CC2430 作为无线传感网络节点的核心，对核心电路、电源电路、自 充电供电模块、充电自检模块设计等进行试验。