智能家居的毕业设计论文，c++.doc

发布时间：2022-07-03 发布人：admin 分类：说明书资料大小：1.78M 资料格式：doc 举报版权申诉

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Abstract

I.ZIGBEE TECHNOLOGY

A. Zigbee Framework

B. Zigbee’s Topology

Fig.2 Mesh topologies

Fig.3 Zigbee network model

A. System Overview

Fig.4 Universal structure of the wsn nodes

Fig.5 The hardware design of a sensor node

C. Node Software Design

D. Greenhouse Monitoring Software Design

Zigbee无线传感器网络在环境监测中的应用

I. Zigbee技术

A、技术框架

B、节点的硬件设计

基于 zigbee 技术的智能家居系统的设计与实现摘要随着国民生活水平的不断提高，人们对物质生活的态度逐渐从追求生活变为享受生活。人们越来越多地注意到生活的方便、舒适和惬意，并思考着如何能够提高生活质量。因此，智能家居连续多年成为物联网的热门话题并成为物联网的重要组成部分，2013 年国务院新发布的物联网指导意见现引发了各界的广泛关注。智能家居是未来家居的发展方向，它利用先进的计算机技术和网络通信技术将与家居生活有关的子系统，有机地结合在一起，通过统筹管理，为人们提供智能、舒适的居住环境。硬件方面，采用 ZigBee 模块采集和传输信息，单片机作为控制处理器进行统一处理信息。软件方面，利用 VisualC++编写程序，实现电脑端对家居的监控。 ZigBee 方面阐述了网络拓扑结构、帧结构和测试平台搭建方法，通过四线 PC 端仿真和 ZigBee 节点通信，在智能家居控制系统中应用了星型网的网络拓扑。关键词：智能家居；Zigbee；CC2530；嵌入式系统；

The Implementation and Design of Smart Home System based on Zigbee Technology Abstract With the continuous improvement of living standards, people’s attitude meterial life gradually shift from pursuiting life to enjoying life. People pay more attention to the life of convenient,comfortable and casual,and thinking about how to improve the quality of life. So these years,the smart home become the hot topic and the most important part of the Internet of things.In 2013 promulgated by the state council of the guiding opinion on the Internet of things has caused widespread attention from all walks of life. together and manage them as a whole, so as to provide the intelligent and comfortable living environment. The intelligent home is the development direction of future home. It takes the the advantage of computer and telecommunication technology to combine all sub-system related with our life In terms of hardware design,the ZigBee module is as information captor and transmitter,the MCU is an control equipment that process information.The function and implementation method of hardware module are given detailedly.In terms of software design,QT is used to designed the software which function is to monitor the house on the remote PC.By realize the simulation on PC and ZigBee module communication,the Star network topology is applied in Intelligent Home Control System. Key words: Smart Home; Zigbee Technology;CC2530;Embedded System

目录 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5 1 绪论………………………………………………………………………………1 1.1 课题背景…………………………………………………………………...1 1.2 选题目的和意义…………………………………………………………...1 1.3 国内外现状………………………………………………………………...1 1.4 系统的主要工作…………………………………………………………...2 2 开发环境及相关技术简介....................................................................................2 2.1 C++语言简介………………………………………………………………2 2.2 IAR 软件介绍………………………………………………………………3 2.3 Visual C++软件介绍……………………………………………………….4 2.4 zigbee 简介…………………………………………………………………5 zigbee 的由来和优缺点……………………………………………….6 zigbee 无线网络通信信道分析……………………………………….6 zigbee 概念简介……………………………………………………….8 zigbee 的网络拓扑模型……………………………………………….9 zigbee 的应用范围…………………………………………………….9 zigbee 的协议分析………………………………………..........................10 2.5.1 网络层…………………………………………………………...….10 2.5.3 应用层………………………………………………………………11 2.6 本章小结………………………………………………………………….12 3. 系统的总体设计………………………………………………………..….....13 3.1 系统结构.........................................................................................................13 3.2 系统功能定义.................................................................................................14 3.3 系统设计要求.................................................................................................15 3.4 本章小结………………………………………………………………...…..15 4 系统的硬件设计…………………………………………………………..……16 4.1 ZigBee 硬件选型…………………………………………………………....16 4.2 节点硬件设计……………………………………………………………...…18 4.2.1 协调器节点设计………………………………………………………....18 4.2.2 终端节点设计……………………………………………………...……19 4.3 本章小结……………………………………………………………………...20 2.5

5 系统的软件设计及实现……………………………………………………....20 5.1 软件部分总体介绍……………………………………………………...…20 5.1.1 软件设计整体流程……………………………………………………21 5.1.2 协调器的自动组网流程………………………………………………21 5.2 协调器节点软件实现…………………………………………..……...…..24 5.3 传感器节点软件设计……………………………………………………...26 6 上位机软件实现及测试………………………………………………………26 6.1 上位机软件实现………………………………………………………….…26 6.2 软件测试……………………………………………………………..…….29 6.3 本章小结…………………………………………………………………...30 结论………………………………………………………………………………31 参考文献…………………………………………………………………………32 致谢………………………………………………………………………………33

1.1 课题背景绪论近些年代以来，无线技术深入社会的各个领域，成为人们生活中不可或缺的技术，人们对无线通信和无线网络的需求呈指数增加。这使得无线通信开始向高速通信的方向发展。无线通信应用的领域包括工业、农业、车载电子系统、家用网络、医疗传感器和伺服执行机构。Zigbee 应用的主战场便是物联网，物联网通过智能感知、识别技术等，被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。 1.2 课题的目的和意义在高科技飞速发展的今天，物联网技术的发展也是一日千里，再加上经济上翻天覆地的变化，人们的追求开始从物质到精神。因此，人们希望自己住在舒服的环境中，这种想法使得智能家居越来越受到人们的欢迎。研究人员希望通过智能家居的使用测试到家庭环境中的温度、湿度、光照、烟雾等作为其它设备的参考。例如，通过测量温度的数值，可以适当地提高或降低空调的温度来使家庭的环境更加舒服。 1.3 国内外现状中国的智能家居进展的进程虽然比较缓慢，但是智能家居这一概念却是出现的比较早。中国的智能家居和一些发达国家比起来虽然还有一定的距离，但是本国也有一些非常不错的智能家居，比如易家居系统，上海索博以及深圳索博等。当世界上第一个智能建筑出现后，很多发达国家争先推出了自己的智能家居。IBM、英特尔、思科、摩托罗拉、爱立信、松下等很多的公司都已经建立了信息家电和智能家居系统相关的研发公司。智能家居的发展将在国内外的争先发展中达到一个非常完善的境界。我们的生活也将会进入一个我们不曾有过的领域。

1.4 系统的主要工作本论文中的系统主要由电脑、zigbee 节点、协调器、串口、天线、两条 USB 数据线，仿真器以及温湿度传感器组成。本论文的设计中由于资源有限,只是使用了一个协调器和一个 zigbee 节点，将它们分别用 USB 数据线和电脑的串口相连接，再给它们安装上天线，将温湿度传感器安装在终端节点上，利用仿真器将相应的代码下载到实验板，将终端节点采集到的温湿度数据利用 zigbee 协议发送到协调器，协调器再把相应的数据发送到电脑串口，串口再把相应的数据发送到上位机，在上位机上面显示它们的数值和变化趋势，以方便人们做出相应的措施。开发环境及相关技术简介 2.1 C++语言简介 C++语言诞生于 20 世纪 80 年代初，它是在 C 语言的基础上提供了面向对象功能的语言，可以说 C++语言是 C 语言的扩展。C++语言集面向对象和面向过程于一身，因此它既适合于传统的面向过程程序开发，也适用于面向对象程序开发。C++程序主要包含两个文件，即头文件和源文件。程序设计语言的基本要素包括标识符、关键字、变量和常量等。C++语言中常用的数据类型包括数值类型、字符类型、数组类型、布尔类型、枚举类型、结构体类型、共用体类型、指针类型、引用类型和自定义类型。C++语言中常用的运算符有赋值运算符、算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、自增自减运算符、位运算符、sizeof 运算符、new 和 delete 运算符等。将运算符和运算对象连接上，符合 C++语法规则的式子称为 C++表达式。根据运算符的不同，表达式可以分为算术表达式、关系表达式、逻辑表达式等。俗话说“没有规矩不成方圆”，程序编码也不例外。通常每个软件公司都有自己的一套编码规则，这样既有利于形成自己的风格，又有利于公司内部人员的沟通和交流。语句是程序执行的最小单位，通常由表达式加一个分号构成。从结构上划分，C++语句主要分为简单语句和复杂语句两种；从功能上划分，C++语句可以分为支语句、循环语句和跳语句 3 种。使用跳语句可以改变代码的执行顺序。

2.2 IAR 软件介绍 IAR Embedded Workbench 又简称为 EW。它包括的有：C/C++优化编译器、库管理员、C-SPY 调试器、项目管理器、连接定位器、汇编器和编辑器。它可以使我们得到比较紧凑的代码，因此也就节省了硬件资源，最后就最大限度地降低了产品的成本，从而提高产品的竞争力。 IAR 软件对不同的微处理器提供了统一的直观的用户界面。它的 C/C++交叉编译器和调试器是今天业界比较容易使用，也比较完整的专业嵌入式应用开发工具。EW 今天可以支持 35 种以上的 8 位/16 位/32 位的各种微处理结构。 EW8051 是今天 IAR 公司里发展比较迅速的产品，它已经发展到了 8 系列版本，同时在同类产品种占据了明显的价格优势。它的编译器可以对一些 SOC 芯片进行专门的优化。除了 EW MCS-51 标准版外，IAR 公司还特别为 ARM、 MP430 等微处理器开发出了专门的版本，方便了不同客户的需要。IAR System 是嵌入式领域唯一能够提供这种解决方案的公司。它搭配使用 TI 公司的仿真器可以直接将程序开发下载到购买的 CC2530 中。 IAR Embedded Workbench 集成的编译器主要以下特点：（1）针对目标的特性进行扩充；（2）遇到瓶颈现象能够进行详细分析；（3）具有高效的 PRO Mable 代码；（4）具有高效的浮点支持；（5）也具有工程中的相对路径主持；（6）版本控制和拓展工具良好；（7）内存模式选择；（8）它能够完整地使用 C 语言；（9）内建了对应的芯片的程序速度和大小优化器；（10）便捷的中断处理和模拟；（11）能够对不同的芯片版本下载协议代码。在本人使用的 IAR EW 的软件，它与 Windows XP 系统的兼容性很好，在我国研究 CC2530 系列芯片的人用此软件的人还是比较多的。图 1-1 就是 IAR Embedded Workbench 的界面。

图 1-1 IAR 软件界面 2.3 Visual C++软件介绍 Visual C++是一门难度较大的，在国内比较受欢迎的最新的面向对象的可视化软件开发工具。Visual C++是由 Microsoft 公司推出的可视化的开发环境，是 Windows 下最优秀的程序开发工具之一。利用它我们可以开发出具有良好的交互功能、兼容性和扩展性的应用程序。Visual C++提供了一个高效的 Windows 编程环境，它把程序和资料的编辑、编译、调试和运行融为一体，具有优越的性能和强大的功能。Visual C++提供了大量的程序开发工具 MFC AppWizard 自动生成应用程序框架，用户可以轻松地编写出各种各样的软件。如：数据库管理系统、图形图像处理、网络应用程序、动态链接库、组件开发、硬件操作等等。Visual C++提供了面向对象技术的支持，利用类将与用户界面设计有关的 Windows API 函数封装

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