[毕业论文] 基于ZigBee的智能家居系统设计—基于ZigBee的湿度与流量节点设计 [复制链接]

资料简介：

毕业论文-基于ZigBee的智能家居系统设计—基于ZigBee的湿度与流量节点设计，共49页，15149字，附开题报告

摘 要

智能家居，简单来说就是利用计算机技术、网络通讯技术将与家居生活有关的各种设备有机地结合在一起，进行集中管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。

本文以家居应用为前提，综合比较目前流行的几种短距离无线通信技术，认为 ZigBee 这种新兴的低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术是更加适合无线家居控制的技术标准。在查阅大量相关资料后,完成了智能家居传感器节点模块的软硬件设计,并设计了具体应 用实例。硬件设计方面,通过学习了CC2430的应用电路、供电电路等模块，设计无线湿度、水流量数据采集电路。在IAR开发环境下，编写了传感器数据采集收发程序。

论文的主要内容包括：

智能家居国内外发展状况；

cc2430 芯片以及Zigbee技术介绍；

系统硬件设计；

系统软件设计；

仿真与测试。

关键词：ZigBee；智能家居；无线传感网络；CC2430

目 录

1 引言 1

1.1智能家居的描述 1

1.2 课题研究的目的及意义 1

1.3 智能家居研究现状 1

1.3.1国内外智能家居发展情况 2

1.3.2智能家居系统的标准化状况 2

1.3.3智能家居系统发展方向 3

1.4本文结构安排 3

2 总体设计方案 5

2.1 智能家居控制系统组网 5

2.2系统结构设计 6

2.3无线通信模块CC2430 7

2.4 传感器芯片 9

2.4.1霍尔流量计 9

2.4.2 SHT11湿度传感器 9

2.5本章小结 11

3 系统的硬件设计 12

3.1电源模块 13

3.2 串口模块 14

3.3仿真器模块 14

3.4天线模块 15

3.5 定时器模块 16

3.6 传感器模块 17

3.6.1湿度传感器硬件搭建 17

3.6.2霍尔流量计传感器电路搭建 18

3.7本章小结 18

4 系统的软件设计 19

4.1 　软件设计总流程 19

4.2湿度程序模块 20

4.2.1 SHT11的内部结构和工作原理 20

4.2.2 SHT11软件设计 21

4.3水流量程序模块 23

4.4 发送数据模块软件设计 27

4.4.1 主要函数说明 27

4.4.2编写程序 28

4.5本章小结 29

5实验及结果 30

5.1硬件连接 30

5.2 软件调试 33

5.3 系统测试结果 34

5．4数据验证 35

5.4.1湿度数据验证 35

5.4.2水流量数据验证 36

5.4本章小结 36

6 结论和建议 37

6.1 结论 37

6.2 设想与建议 37

收获体验 39

参考文献 40

附录 41

元件清单 41

致谢 42

本文结构安排

本论文各章节结构及主要内容如下br />
第一章:绪论。首先提出了智能家居的概念，介绍了课题的研究背景、选题的目的和意义，接着阐述了智能家居控制系统的国内外研究动态，提出智能家居控制网络的发展方向，最后介绍了本设计主要内容和安排。

第二章:分析智能家居的总体设计，确定了本系统无线技术方案，以及主要芯片，画出结构框图。

第三章: 主要完成无线传感网络节点的硬件设计。首先分析各节点之间的工作与通信原理，以及CC2430开发板的各模块连接，搭建传感器电路。

第四章: 主要完成传感器节点的软件设计部分。编写传感器数据采集程序，将收集到的程序通过串口发送。

第五章:系统的调试与分析。主要结合第四章和第五章的软硬件设计调试主要实现的功能，并且进行分析。

主要内容

此课题旨在设计出一款能够快速、实时、准确连续地测出空气中湿度，以及

用水情况检测系统，使用基于ZigBee 短距无线通讯技术，环境信息采集模块与

显示终端实现无线通信，省去了传统布线的麻烦。

根据以上介绍，本文的主要研究如下：

一、选择智能家居无线组网技术

根据参考文献与市场调研，不难看出将无线网络技术应用于家庭网络已成为

大势所趋。目前，比较流行的短距离无线通信技术主要有红外(IrDA)技术、蓝

牙(Bluetooth)技术、Wi．Fi(IEEE802．11)技术和ZigBee技术。ZigBee网络采用的

是无线自组织网络技术，与蜜蜂的通信类似，网络中的各个节点间通信以一跳

或多跳的形式自动建立网络。网络节点则以ZigBee协议为基础进行通信，与各

种传统无线网络相比，其主要优点有以下几个方面br />
(1) 网络稳定性好。(2)成本低。(3)功耗低。(4)网络容量大。(5) 数据传输速

率低。(6)工作频段灵活。(7)网络延迟时间短。

二、水流量传感器与湿度传感器

1.水流量传感器

工作原理：流量传感器由磁芯、复位弹簧、外壳和传感器组成。当液体通

过传感器时驱动磁芯动作，引起开关动作，输出开关量信号。

特点：进口磁控开关元件，工作原理简单，可靠性高，价格便宜。

应用范围：电热水器、太阳能热水器、空调器以及其他水系统的水循环控制

、进出水控制、水泵开关控制、电磁阀通断控制或出水断电、出水通电控制等

。

2.HS1101湿度传感器

HS1101湿度传感器是基于独特工艺设计的电容元件，这些相对湿度传感器

可以大批量生产。可以应用于办公自动化，车厢内空气质量控制，家电，工业

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