关于Zigbee的智能家居环境监测系统的设计毕业论文
《2024年基于Zigbee与以太网的智能家居系统设计》范文
《基于Zigbee与以太网的智能家居系统设计》篇一一、引言随着科技的飞速发展，智能家居系统逐渐成为现代家庭生活的重要组成部分。
本文旨在设计一个基于Zigbee与以太网的智能家居系统，以实现家庭设备的智能化、网络化及便捷化管理。
该系统不仅具有高可靠性和低功耗的特点，还具有广泛的兼容性和扩展性，可满足不同用户的需求。
二、系统架构设计本智能家居系统采用分层结构设计，主要包括感知层、网络层和应用层。
感知层负责采集家庭环境及设备状态信息；网络层通过Zigbee与以太网技术实现信息的传输与交互；应用层则负责处理信息并为用户提供操作界面。
1. 感知层感知层主要通过各类传感器和智能设备采集家庭环境及设备状态信息，如温度、湿度、光照、烟雾等。
这些传感器和设备通过Zigbee无线通信技术与网络层进行连接，实现数据的实时传输。
2. 网络层网络层是智能家居系统的核心部分，负责实现感知层与应用层之间的信息传输与交互。
本系统采用Zigbee技术与以太网技术相结合的方式，实现家庭内部网络的覆盖及与外部网络的连接。
Zigbee技术具有低功耗、高可靠性和自组网等特点，适用于家庭内部环境的无线通信；而以太网技术则可实现与外部网络的连接，方便用户进行远程控制和数据共享。
3. 应用层应用层负责处理网络层传输的信息，并为用户提供操作界面。
本系统可实现以下功能：（1）智能控制：通过手机、平板电脑等终端设备，用户可实现对家庭设备的远程控制和定时任务设置。
（2）场景模式：用户可根据不同需求设置不同的场景模式，如回家模式、睡眠模式、娱乐模式等，实现家庭环境的智能调节。
（3）数据共享：用户可将家庭环境及设备状态信息分享给亲友或专业服务人员，以便共同关注家庭安全及舒适度。
（4）能源管理：系统可实现对家庭能源的实时监测和管理，帮助用户节约能源和降低生活成本。
三、技术实现1. Zigbee技术实现Zigbee技术是一种基于IEEE 802.15.4标准的低速无线个人区域网络通信技术，具有低功耗、高可靠性和自组网等特点。
基于ZigBee技术的智能家居系统的设计
基于ZigBee技术的智能家居系统的设计一、本文概述随着科技的飞速发展和人们生活品质的提高，智能家居系统已经成为现代家居生活的重要组成部分。
其中，ZigBee技术作为一种低功耗、低成本、低数据速率的无线通信技术，在智能家居领域得到了广泛应用。
本文旨在探讨基于ZigBee技术的智能家居系统的设计，包括其基本原理、系统架构、功能模块、硬件选择以及软件设计等方面。
通过深入研究和分析，我们将提供一种高效、稳定、可靠的智能家居系统设计方案，以满足用户对智能家居的需求，提升生活品质。
本文将首先介绍ZigBee技术的基本原理和特点，阐述其在智能家居系统中的应用优势。
接着，我们将详细介绍基于ZigBee技术的智能家居系统的整体架构，包括各个功能模块的作用和相互之间的通信机制。
在此基础上，我们将重点讨论系统的硬件选择和软件设计，包括传感器节点的设计、网络通信协议的实现以及用户界面的开发等。
我们将对系统进行测试和评估，以验证其性能和稳定性。
通过本文的研究和讨论，我们期望能够为智能家居系统的设计提供有益的参考和指导，推动智能家居技术的进一步发展。
我们也希望能够激发更多人对智能家居领域的兴趣和热情，共同推动智能家居产业的繁荣和发展。
二、ZigBee技术原理及其应用ZigBee技术是一种基于IEEE 4无线标准的低功耗局域网协议，专为低数据速率、低功耗和低成本的应用场景设计。
它采用星型、树型或网状拓扑结构，具有自组织、自愈合的特点，能够在设备之间实现可靠的数据传输。
ZigBee技术的主要特点包括低功耗、低成本、低数据速率、高可靠性、高安全性和良好的网络扩展性。
在智能家居系统中，ZigBee技术被广泛应用于各种智能设备之间的通信和控制。
例如，通过ZigBee技术，智能照明系统可以实现远程控制、定时开关、场景设置等功能；智能安防系统可以实现门窗传感器的实时监控、报警推送等功能；智能环境监测系统可以实现温度、湿度、空气质量等环境参数的实时采集和传输。
基于Zigbee无线网络智能家居系统的设计
基于Zigbee无线网络智能家居系统的设计1. 引言1.1 研究背景随着社会的不断发展和科技的不断进步，人们对生活质量的要求也越来越高。
传统的家居系统往往存在安全性低、能耗高、使用不方便等问题，而智能家居系统通过智能化的管理和控制，可以提高家居生活的舒适度、安全性和便利性。
研究基于Zigbee无线网络的智能家居系统设计具有重要的理论和实际意义。
本文将深入研究Zigbee无线网络技术，探究智能家居系统的设计原理，设计基于Zigbee的智能家居系统架构，并实现相关方法。
通过实验结果与分析，将对基于Zigbee无线网络的智能家居系统的性能进行评估，并总结出未来发展方向，为智能家居系统的发展提供参考依据。
1.2 研究目的研究目的是为了探讨基于Zigbee无线网络的智能家居系统设计，并实现其在实际家居环境中的应用。
通过研究目的，可以为智能家居领域提供更加智能、便捷、高效的解决方案，提升家居的舒适性和生活质量。
通过研究基于Zigbee的智能家居系统设计，可以探索无线网络技术在智能家居中的应用潜力，促进智能家居系统的发展和普及。
通过本研究，可以为智能家居行业的发展提供技术支持和实践经验，推动智能家居系统在未来的广泛应用和发展。
1.3 研究意义智能家居系统已经成为现代生活的一个重要组成部分，它可以大大提高家居生活的便利性和舒适度。
基于Zigbee无线网络的智能家居系统设计是当前智能家居领域的一个热点研究方向，具有重要的理论和应用价值。
研究基于Zigbee无线网络的智能家居系统设计，可以推动智能家居技术的不断创新和发展，为人们提供更加智能、高效、安全、舒适的家居生活体验。
这项研究也有助于提高智能家居系统的稳定性和可靠性，减少系统的能耗和成本，促进智能家居系统的普及和应用。
基于Zigbee无线网络的智能家居系统设计具有较强的实用性和推广价值，可以广泛应用于家庭、办公场所、商业建筑等不同领域，为人们的生活和工作带来诸多便利。
基于Zigbee的智能家居环境监测系统设计与实现
ＨＣ Ｓ Ｒ ５ ０ １ 是 基 于 红 外 线 技 术 的 自动 控 制 模 块 ，采 用 Ｌ Ｈ Ｉ ７ ７ ８ 探头设计 ，灵敏度高 ，可靠性 强，超低 电压工作模式 ， 本 设计 中当人在传感器 附近移 动时候，将会 触发报警指示 ，检
测 距 离 可 以通 过 可调 电 阻 来 调 节 。
图１智能家居环境监测系统 网络拓扑 图
以上三种传感器 均采 用模 块化 单总线的设计 ，均其传感器
本设计 中无线通讯 的核 心模块是采用 隔壁科技 公司生产 的 数 据引脚与 Ｃ Ｃ ２ ５ ３ ０ 单片机 Ｐ ０ ． ４引脚直 接相连 ，其 中后两种 ： Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ 模块 ， 它主要包括 了 Ｃ Ｃ ２ ５ ３ ０ 单 片机 芯片、 天线接 口电路 、 气 体 泄 漏 报 警 和 ＨＣ ． Ｓ Ｒ ５ ０ １ 是 开 关 量 来 实 现 的 。三 种 电路 连 接 晶振 以及 Ｉ ／ Ｏ扩 展接 口。该 模块 的核 心元件 是 Ｃ Ｃ ２ ５ ３ ０ 单片 机 简 单，利 于使用 设计 。 芯片，天线设计采用 的是单极子天线 设计 方案 ，塑胶 高增益外 ２ ． ３ 监 测 终 端 硬 件 设 计 接 天线，接收信号能达到很好 的效果 。
１ 引 言
Ｃ Ｃ ２ ５ ３ ０ 协 议栈进行 的开发 ，完 成无线 网络的建立 、维护 以及 点融合传感器构成 。 无 线采集节 点 的功能是 实现 Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ组 网和 室 内环 境数据
随着无线通信技术 的不断发展 ，无线传感器 网络 已经从初 传感 器数据 采集和 节点控 制等 功能 。传感 器节 点 由 Ｚ ｉ ｇ ｂ ｅ ｅ节 期的军事领域发展到工业 、 要的作用 。可 以说无线传感器技术 的发展可 以在很大程度上 改
《2024年基于Zigbee与以太网的智能家居系统设计》范文
《基于Zigbee与以太网的智能家居系统设计》篇一一、引言随着科技的飞速发展，智能家居系统逐渐成为现代家庭不可或缺的一部分。
这种系统旨在通过集成先进的技术和设备，实现家庭环境的智能化、自动化管理。
其中，无线通信技术是实现智能家居系统高效运行的关键。
本文将探讨基于Zigbee与以太网的智能家居系统设计，详细阐述其设计原理、架构、优点以及实际应用。
二、系统设计原理1. Zigbee技术Zigbee是一种基于IEEE 802.15.4标准的低速无线个人区域网络通信协议，具有低功耗、低成本、低速率、高可靠性的特点。
在智能家居系统中，Zigbee技术主要用于实现设备间的无线通信，如传感器数据传输、设备控制指令传输等。
2. 以太网技术以太网是一种局域网通信技术，具有高速、稳定、可靠的特点。
在智能家居系统中，以太网主要用于实现系统与外部网络的连接，如与云平台的数据交互、远程控制等。
三、系统架构设计本系统采用分层架构设计，包括感知层、网络层和应用层。
1. 感知层感知层主要由各种传感器组成，如温度传感器、湿度传感器、光照传感器等。
这些传感器通过Zigbee技术与网络层进行通信，实时采集家庭环境数据。
2. 网络层网络层负责将感知层采集的数据传输至应用层，并负责执行应用层发出的控制指令。
网络层采用Zigbee技术构建无线个人区域网络，实现设备间的通信。
同时，网络层还通过以太网与外部网络进行连接，实现数据交互和远程控制。
3. 应用层应用层负责处理网络层传输的数据，实现各种智能应用功能。
例如，通过分析温度、湿度等环境数据，自动调节空调、加湿器等设备的运行状态；通过远程控制功能，实现家庭安全监控、能源管理等功能。
四、系统优点1. 无线通信：本系统采用Zigbee和以太网实现无线和有线通信，提高了系统的灵活性和可扩展性。
2. 低功耗：Zigbee技术具有低功耗的特点，适用于电池供电的智能家居设备。
3. 高可靠性：系统采用分层架构设计，提高了系统的稳定性和可靠性。
基于ZIGBEE网络的智能家居无线网络论文
第一章
1.1
智能家居或称智能住宅，与智能家居的含义近似的还有家庭自动化、电子家庭、数字家园、家庭网络、网络家居，智能家庭/建筑。智能家居概念的起源很早，但一直没有具体的建筑案例出现。世界上第一套智能建筑系统于1984年在美国的康涅狄格州哈特福德市出现，当时是由美国联合科技公司改造了一座旧式大楼，对大楼的空调、电梯、照明等设备采用计算机进行监测控制。从此揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。随着大量采用先进电子技术的家用电器的面市，住宅电子化出现。上世纪80年代中期，将家用电器、通信设备和安全防范设备各自独立的功能综合为一体后，形成了住宅自动化的概念。到了80年代末，通信技术的飞速发展，出现了通过总线技术对住宅中各种通信、家电、安防设备进行监控与管理的商用系统，也就是智能家居的原型。1997年，比尔.盖茨的智能豪宅历时七年终于建成，这幢建筑完全按照智能住宅的概念建造，所有的门窗、灯具、电器都能够通过计算机控制。1998年5月在新加坡举办的“98亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会”上，推出了新加坡模式的家庭智能化系统一“未来之家”，从而开启了智能家居走向大众的先河，时至近日，在新加坡约有近30个住宅小区、近5000户的家庭采用了这一系统。进入新世纪后，美国出现了一种X-10技术，即通过X-10通信协议，网络系统中的各个设备便可以实现资源的共享这种技术布线简单，功能灵活，扩展容易，该技术已经应用于美国约400万家庭。与普通的家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，能够提供舒适安全、高品位且宜人的生活空间，还把原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，甚至为各种能源支出节约资金。建筑智能化的重要特征就是:网络化、智能化、人性化、个性化。人们接受智能化产品融入自己的工作和生活，不再是为了好奇，而是需求。智能化系统、宽带综合布线系统带给人们的不仅是产品，更重要的是体现了一种服务模式和服务理念。基于这些突出优势，住宅的信息化、智能化将是一个不可避免的趋势。从技术角度看，智能家居是融合了计算机、网络、自动控制、传感等多种技术，并涉及生态、环境、能源等多个领域的综合性系统性工程，其实现归根到底是基于策略的自动控制和信息交换，所以，智能家居系统也就是一个综合了信息流和控制流的网络系统。智能家居的发展离不开相关技术的进步，相关技术的飞跃也必然改变智能家居的面貌。由此可见，智能家居行业需要改变目前“各自为政”的情况，使不同厂家的产品可以互相兼容，方便在解决方案中采取适合质量等级的产品，组建开放性更好的系统进行模块化，所谓模块化就是产品开发商把智能家居产品做成不同功能的组件，可以根据用户的实际需求任意搭配。这样不仅可满足不同层次用户的需要，而且可以节约成本，也可以节约不必要的端口模块，增强系统的可维护性、可扩展性，简化系统集成的过程。绿色智能化建筑的绿色生态发展，主要包括节能、无污染、低功耗多功能的无线传感网络正好顺应了这一发展要求。
《2024年基于Zigbee与以太网的智能家居系统设计》范文
《基于Zigbee与以太网的智能家居系统设计》篇一一、引言随着科技的进步和人们生活品质的提高，智能家居系统已成为现代家庭不可或缺的一部分。
本文将介绍一种基于Zigbee与以太网的智能家居系统设计，旨在通过无线通信技术实现家庭设备的智能化管理和控制。
该系统设计具有高度的灵活性和可扩展性，能够满足不同用户的需求。
二、系统架构设计1. 硬件架构本系统硬件架构主要包括Zigbee无线通信模块、以太网通信模块、各类智能家居设备以及中央控制器。
其中，Zigbee无线通信模块负责设备间的短距离无线通信，以太网通信模块则负责与外部网络进行连接。
各类智能家居设备如灯光、空调、窗帘等通过接口与中央控制器相连。
2. 软件架构软件架构包括Zigbee通信协议、以太网通信协议以及智能家居系统控制软件。
Zigbee通信协议负责设备间的数据传输，以太网通信协议则负责与外部网络的连接和数据交换。
智能家居系统控制软件负责设备的控制和管理，实现用户界面的友好交互。
三、Zigbee通信技术Zigbee是一种基于IEEE 802.15.4标准的低速无线个人区域网络通信技术，具有低功耗、低成本、高可靠性等特点。
在智能家居系统中，Zigbee技术主要用于实现设备间的短距离无线通信，如灯光、空调等设备的控制。
通过Zigbee技术，设备之间的通信更加便捷，提高了系统的灵活性和可扩展性。
四、以太网通信技术以太网是一种广泛应用于局域网和广域网的通信技术，具有高速、稳定、兼容性好等特点。
在智能家居系统中，以太网技术主要用于实现系统与外部网络的连接，如与智能手机的远程控制、与云平台的数据交换等。
通过以太网技术，用户可以实时掌握家中的设备情况，实现远程控制和智能管理。
五、系统功能与设计流程1. 系统功能本系统功能包括设备控制、场景设置、定时任务、远程控制等。
用户可以通过手机APP、触摸屏等方式对家中的设备进行控制和管理，实现智能化生活。
同时，系统还支持场景设置和定时任务功能，用户可以根据需求设置不同的场景和定时任务，提高生活的便利性和舒适度。
基于ZigBee技术的智能家居环境监测系统
基于ZigBee技术的智能家居环境监测系统基于ZigBee技术的智能家居环境监测系统智能家居是近年来迅速发展的领域之一，它通过将传感器、网络等技术应用到家居环境中，能够实现对家居环境的智能化监测和控制。
而基于ZigBee技术的智能家居环境监测系统，则是在智能家居的基础上，采用ZigBee通信协议，实现对家居环境的无线监测和远程控制。
首先，我们来了解一下ZigBee技术。
ZigBee是一种低速、低功耗、低成本的无线通信技术，它在家居环境监测领域得到了广泛应用。
ZigBee技术利用了短距离通信协议，能够支持大量节点间的通信，并且具有自组织、自修复等特性，使得智能家居环境监测系统能够实现快速部署和稳定运行。
在智能家居环境监测系统中，各个监测节点通过ZigBee无线通信技术进行数据传输。
每个节点都具有自己的传感器，能够对家庭环境参数进行实时监测，如温度、湿度、二氧化碳浓度等。
这些监测数据会通过无线通信传输到中央控制器，中央控制器通过对数据的处理和分析，可以实现对家庭环境的智能化管理和控制。
通过ZigBee技术，智能家居环境监测系统具备了以下优势。
第一，灵活性高。
基于ZigBee技术的智能家居环境监测系统可以方便地扩展和调整。
由于ZigBee无线通信技术具有自组织特性，所以系统可以根据需求自动组建和优化网络结构。
当需要增加新的监测节点时，只需添加新的传感器和节点，系统会自动进行重新配置和组网，无需另外进行复杂的设置。
第二，低功耗。
ZigBee技术采用了低功耗设计，能够延长监测节点的电池寿命。
智能家居环境监测系统中的传感器节点通过休眠和唤醒的方式进行节能，只在需要时才进行数据采集和通信，大大降低了功耗。
第三，稳定性强。
ZigBee技术广泛应用于无线网络领域，已经经过了多年的商业验证和市场应用。
它在传输稳定性、抗干扰能力等方面表现出色，非常适合智能家居环境监测系统的应用场景。
即使在复杂的家居环境中，如多层楼、混凝土墙等存在的情况下，ZigBee技术仍然能够提供稳定可靠的通信和数据传输。
智能家居网络系统的设计与实现-毕业论文
本科毕业设计（论文）设计（论文）题目：智能家居网络系统的设计与实现目录摘要 .......................................................................... I II Abstract ........................................................................... I V 第1章前言 . (1)1.1 设计的目的和意义 (1)1.2 国内外现状和发展趋势 (1)第2章 ZigBee技术 (2)2.1 ZigBee概念 (2)2.2 ZigBee特点 (2)2.3 ZigBee协议 (2)2.3.1 PHY (3)2.3.2 MAC层 (4)2.3.3 网络层 (5)2.3.4 APL (6)2.4 本章小结 (6)第3章系统硬件，技术方案的选择设计 (7)3.1 硬件方案的选择设计 (7)3.1.1 芯片的选择设计 (7)3.1.2 技术的选择设计 (8)3. 2 系统总体方案设计 (8)3. 3 本章小结 (8)第4章智能家居系统架构设计 (10)4.1 紫蜂的网络拓扑结构介绍 (10)4.1.1 星型拓扑（Star） (10)4.1.2 树簇拓扑（Tree cluster） (10)4.1.3 网状拓扑（Mesh） (11)4.2 智能家居网络系统结构设计 (12)4.2.1 家庭网关 (12)4.2.2 内部网 (12)4.3 本章小结 (13)第5章家庭内网设计 (14)5.1 CC2530芯片 (14)5.2 CC2530功能介绍 (15)5.2.1 CPU (15)5.2.2 时钟 (15)5.2.3 外部设备 (15)5.2.4 RF收发器 (15)5.2.5 无线通信 (16)5.2.6 CC2530外围设计 (16)5.3 协议栈设计 (16)5.3.1 协议架构 (16)5.3.2 源文件组成 (17)5.4 家庭内网组网方案设计 (17)5.4.1 拓扑结构选择 (18)5.4.2 组网原理概述 (18)5.4.3 射频收发模块设计 (18)5.5 本章小结 (19)第6章家庭网关设计 (21)6.1 软件系统框架设计 (21)6.2 Web服务器网页设计 (22)6.2.1 WeX5简介 (22)6.2.2 开发工具简介 (22)6.2.3 Eclipse简介 (23)6.2.4 页面设计 (24)6.3 本章小结 (30)第7章结束语 (31)参考文献 (32)致谢 (34)智能家居网络系统的设计与实现摘要随着时间的流逝，时代的变迁，物联网的发展和人们对智能、舒适的生活环境提出了比之前更高的要求。
基于ZigBee的家居环境监测系统设计
基于ZigBee的家居环境监测系统设计基于ZigBee的家居环境监测系统设计摘要为了对室内的温湿度、CO2、CO、粉尘含量等环境参数进行自动化监测，本文采用zigbee无线传感网技术，结合PC机上位机及GPRS通信，搭建了一套能够实时监测家居环境状况的多路传感器数据监测系统。
当某一项参数含量超过预先设定的阈值时，GPRS模块会利用GSM网路中的短消息业务（SMS）将报警信息发送到手机端，从而实现无线远程监测。
【关键词】ZigBee 无线传感网环境监测GPRS 当今环境污染严重制约了社会发展，并危害着人体健康，健康绿色的家居环境无疑是当今人们关注的一大热点。
近年来，随着城市化进程的加快，室内环境污染问题和安全问题变得越来越突出。
室内污染主要存在以下几方面的问题：（1）室内环境作为半封闭的环境，容易受到大气污染的影响，如雾霾等。
（2）随着农村人口向城镇集中，新建房屋装修量大增，现在市场上的装修材料大都含有挥发性有害物质，对人体危害程度相当大，如甲醛等。
（3）室内环境安全问题已经引起了越来越多的人的担心，因煤气、天然气泄漏而引发CO中毒或发生爆炸的事故时有发生。
随着人们对生活环境的要求的不断提高，研制出一款成熟的智能健康家居环境监测系统成为市场的迫切需求。
1 系统结构本系统采用树形拓扑结构，由多个传感器节点、一个协调器以及上位机组成。
分布室内各方位的传感器节点在8051单片机控制下采集室内环境参数，由无线射频模块将采集到的数据传输至协调器，由协调器的MCU统一进行处理，协调器处理后的数据再通过标准的RS232串口传送给PC机，PC机实时显示收到的环境参数，同时手机端也可以实时查询室内的环境参数。
上位机预先根据一定标准设定阈值，收到数据后会自动将环境参数与阈值进行对比，当某一项参数含量超过预先设定的阈值时，PC机会通过GPRS模块将报警信息发送到手机端，从而实现了实时报警功能。
其系统框图如图1所示。
2 系统硬件设计传感器节点要实现采集环境参数数据并把数据传输到协调器的功能，主要由各种传感器、8051CPU 和CC2530无线射频电路构成。
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关于Zigbee的智能家居环境监测系统的设计毕业论文目录第1章绪论 (1)1.1 本文研究背景与意义 (1)1.2 智能家居环境监测系统的特点 (1)1.3 国外发展现状及分析 (2)1.4 典型无线网络技术介绍 (2)1.4.1 Zigbee技术 (2)1.4.2 Wi-Fi技术 (3)1.4.3 蓝牙技术 (3)1.5.1 本文主要研究容 (3)1.5.2 本文主要研究创新点 (4)第2章 Zigbee技术综述 (5)2.1 Zigbee技术介绍 (5)2.2 Zigbee技术的特点 (6)2.3 Zigbee网络设备组成和网络结构 (6)2.4 Zigbee协议分析 (7)2.4.1 网络层(NWK) (7)2.4.2 应用层(APP) (8)第3章家居环境监测系统方案 (11)3.1 系统结构 (11)3.2 系统功能定义 (12)3.3 系统设计要求 (12)第4章家居环境监测系统硬件设计 (14)4.1 系统电源电路 (14)4.2 Zigbee芯片CC2530 (15)4.3 家居环境参数采集模块 (15)4.3.1 数字温湿度传感器DHT11 (15)4.3.2 烟雾传感器MQ-2 (16)4.4 CC2530通讯 (17)4.5 LCD液晶显示模块 (18)第5章系统软件设计 (19)5.1 Zigbee无线通讯协议 (19)5.2 温湿度传感器程序 (20)5.3 烟雾传感器程序 (20)第6章系统性能测试与评述 (21)6.1 硬件测试 (21)6.2 软件测试 (21)第7章结论与展望 (22)7.1 结论 (22)7.2 展望 (22)总结 (23)参考文献 (24)致谢 (25)附录 (26)附录A 外文文献 (26)附录B 中文翻译 (34)附录C 程序 (39)第1章绪论1.1 本文研究背景与意义千百年来，人类都在关注着自身的生活和居住条件，并努力改善和提高之。
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，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有非常重要的意义。
1.2 智能家居环境监测系统的特点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。
为了实现环境信息监测的精确性、全面性并且方便使用，本文的环境监测系统应具有以下各种特点：(1)多对象监测，环境监测系统需要检测多种环境信息，如：温湿度、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。
(2)多点监测，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。
(3)系统灵活，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[1]。
1.3 国外发展现状及分析随着经济的发展和我们生活质量的提高，智能家居的智能化要求也是愈来愈高，智能家居亦成了近几年来学者们的一个研究热点。
现有的智能家居产品大部分是以有线网络作为家庭的部网络，有线网络布线麻烦，终端节点数量多而需要数量庞大的电缆，而无线通讯技术能很好的解决以上问题。
国际上的家庭智能化系统已经形成集中以有线为基础的标准，包括有：美国的X-10 CEBus、欧洲的EIB、日本的HBS等。
目前，国的这些智能家居系统还处于萌芽的阶段。
近些年来，在各个大公司和媒体的大力宣传下，我国的家居环境监测行业开始起步，已经有一些前瞻性很强的公司在从事此类系统的开发。
另外，国亦有些电器厂家也在市场上推出了自主的智能家居系统，类似的系统在家居环境的监测中均可以实现各种功能。
虽然现在的各种有线技术亦能够对环境信息进行监测与处理，让各种监测设备之间进行连接通信。
但当采用有线技术方案时，根据智能家居环境监测系统的特点，它存在一些缺点，如下面几项所示。
(1)系统布线麻烦。
采用有线技术时，对各个监测点分别进行布线将是一份复杂庞大的工作，特别是当系统监测对象的数量较多时更是如此，又容易破坏家庭之前装修的完整性；(2)安装与维护成本高。
在安装系统时，需要安装大量的线缆，家居装修建材等，特别是当用户要需要增加节点以增加系统功能时，更是要重新对其进行布线。
(3)系统可扩展性差。
增加或减少新的监测对象必将要求系统具有良好的软件与硬件扩展性。
硬件可扩展性是有线技术方案的主要技术难点之一[2]。
(4)移动性较差。
由于有线的束缚和影响，其美观性较无线系统差，不利于家居的后续装修。
1.4 典型无线网络技术介绍1.4.1 Zigbee技术Zigbee 技术主要用于低数据传输速率并且传输距离要求不是很远的各种通信设备之间[3]。
Zigbee的名字主要来源于蜜蜂通过跳ZigZag形状的舞蹈来传递所发现的食物的位置、距离和方向等信息，一只一只的传递下去，此种技术与蜜蜂的这种通信方式相类似。
Zigbee联盟则于2001年成立，而在2002年下半年，以及四大半导体公司共同宣布加盟Zigbee技术联盟，以研发名为Zigbee的新一代无线通信标准。
而在2006年作为中国通信行业龙头的华为公司亦加入了此联盟。
1.4.2 Wi-Fi技术Wi-Fi是由一个名为“无线以太网相容联盟”(Wireless Ethernet Compatibility Alliance, WECA)的组织所发布的业界术语，中文翻译为“无线相容认证”。
Wi-Fi或802.11G在2.4Ghz频段工作，所支持的速度达54Mbps(802.11n工作在2.4Ghz或者5.0Ghz，理论最高速度600Mbps)。
但随着技术的进步，其速度在目前看来较慢，现逐渐退出市场主流。
热点是通过将访问节点安装在互联网连接上来创建的。
这个访问节点通过无线信号将信息传到互联网上，一般覆盖到200米以。
虽然Wi-Fi有覆盖围较广等特点，但是其的基带协议和射频协议比较复杂，实现成本较高，而且其功耗比较大，根本上满足不了电池供电的要求。
1.4.3 蓝牙技术爱立信公司制定了初始的蓝牙技术，此技术一开始是爱立信公司在1994年的一个研究移动和其他配件期间进行的低功耗、低成本的无线通信连接方法的方案。
1999年正式公布蓝牙1.0版，确定了使用频段，最高数据传输速度达，和红外技术相比，蓝牙有着较高的传输速率，而且不需要像红外线那样进行口对口的连接才能传输数据，所有的蓝牙终端基本上只要在有效的围使用，就随时可以进行连接收发数据。
1.5 本文主要研究容及创新1.5.1 本文主要研究容随着我国经济和科技的迅猛发展，人们的生活水准越来提高，日常家居的环境更受到了人们的关注。
近年来随着家庭装修时工业板材及其他有毒气体释放源的使用，室的环境不容乐观。
这就要求有各种有害气体监测功能的家居环境监测系统介入，为我们营造一个安全健康的家居环境。
(1)Zigbee协议的介绍。
主要介绍了Zigbee协议中各个部分的组成和数据结构，并对各层中的重点容进行了详细的分析；(2)本文以无线传感网络为基础，以Zigbee技术纽带，详细设计出的家居环境监测系统中的两种节点--协调器节点(控制中心)和传感器节点。
在协调器节点中，本文实现了电源、串口通信、PCB天线等主要电路的设计；而在传感器节点中，由于其与协调器类似，故仅针对不同的环境信息，设计出了不同的传感模块；(3)本论文还设计了串口调试操作界面，可以方便用户的调试和使用，由此用户就可以实时的了解到家庭中个中环境信息的参数。
1.5.2 本文主要研究创新点本文利用Zigbee技术，以实现无线系统的组网，可以为家居环境提供多地点、多对象的监测，由于Zigbee技术的自组网性，在增加或减少监测终端时系统灵活性较大。
同时此系统还省去了繁琐的有线系统布线对家居美观性的损害。
终端通过显示器及数据上传到智能家居系统可以实时显示并控制空气净化器等为家居环境，实现健康家居。
第2章 Zigbee技术综述Zigbee是一种基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议，根据此协议的规定，Zigbee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。
这一名称来源于蜜蜂的一种名叫Zigbee的舞蹈，由于通过持续不断地跳这种舞蹈来实现对新发现的食物或其他信息的传递，换句话说蜜蜂是依靠这样的通信方式来实现了一个通信网络，而每个个体则是网络中的一个节点。
这样做的好处是不需要专门的通信蜜蜂，通过信息接力就完成了整个通信，从而实现了蜜蜂的低成本、低数据速率、自组织、低功耗、近距离、低复杂度等的信息传递方式。
受蜜蜂的这种特殊的通信方式的启发，Zigbee技术的研究也主要是在低速率、低功耗通信领域进行应用，亦可以低成本地嵌入各种设备中组成庞大的网络。
总而言之Zigbee技术就是一种低功耗，低成本的无线网络通信技术。
2.1 Zigbee技术介绍Zigbee技术主要用于低数据传输速率并且传输距离要求不是很远的各种通信设备之间。
Zigbee的名字主要来源于蜜蜂通过跳ZigZag形状的舞蹈来传递所发现的食物的位置、距离和方向等信息，一只一只的传递下去，此种技术与蜜蜂的这种通信方式相类似。
Zigbee联盟则于2001年成立，而在2002年下半年，以及四大半导体公司共同宣布加盟Zigbee技术联盟，以研发名为“Zigbee”的新一代无线通信标准，而在2006年作为中国通信行业龙头的华为公司亦加入了此联盟。