论文基于ARM和ZigBee的智能家居控制系统设计和开发是关于本文可作为相关专业智能家居论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文智能家居论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
摘 要： 为适应家居智能化的发展需求,设计了一套基于ZigBee协议的智能家居系统.家居控制系统的智能网关采用STM32芯片为主控制器,控制分布在室内不同位置的家居设备.通过开发的Web客户端、手机客户端及平板电脑客户端,用户可实现对家用电器运行状态的信息查询及控制.结果表明,该系统具有低成本、低功耗、可扩展,人机交互界面友好等特点,且系统组网方便快捷,运行稳定,可靠性高,具有较高的实用性和推广价值.
关键词： 智能家居； ZigBee协议； 智能网关
中图分类号： TN 949 文献标志码： A 文章编号： 1671-2153（2015）05-0081-06
0 引 言
随着科技的发展和人们生活质量的提高,智能家居逐渐成为未来家居生活的发展方向[1].智能家居不仅能给用户提供安全、健康和舒适的生活环境,而且用户能够远程监控家居状态并控制家庭电器设备.与普通家居相比,智能家居不仅具有传统的居住功能,兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化,提供全方位的信息交互功能,甚至为各种能源费用节约资金.
目前,市场了提出了许多的智能家居解决方案,同时许多新的案例及成熟产品亦不断涌现出来.如美国霍尼韦尔、HAI和LG公司的智能家庭产品,海尔网络家电和清华同方ASTB1000机顶盒[2],小米智能家庭套装,联想家庭安防套装等.为提高智能家居控制系统的稳定性和可靠性,本文开发了基于ARM的家庭网关和基于ZigBee控制节点组成的智能家居控制系统,同时基于不同平台开发的智能家居客户端管理软件,用户能够通过多种方式实现对家居环境的远程访问和控制,能满足用户对智能家居控制系统的一般使用需求.
1 工作原理与系统结构
本文设计的智能家居控制系统主要包括（如图1所示）：智能终端节点、智能家庭网关、服务器、用户客户端管理软件四部分.家庭网关是整个家居系统的核心,用户通过其在现场或者远程查询、控制智能家居网络各节点.监控现场的节点将各自采集的信息传送给网关上的协调器,经过主控制器处理后,将信息通过有线或无线方式传送至电脑或者手机等用户终端[3].终端节点可分为两类：一类是数据采集节点,如温湿度采集、烟雾采集、CO2采集等,负责采集环境信息；另一类是控制节点,如灯光控制、继电器控制、PWM输出、红外输出等,控制家用电器.系统通过无线ZigBee技术组建的家庭网络,终端节点采集的信息经由协调器和嵌入式网关上传至客户端管理软件,用户可通过电脑或者移动终端查看家居环境信息并根据实际情况控制家用电器.系统整体结构如图1所示.
系统工作流程如下：终端节点采集的状态信息和传感器数据经ZigBee协调器传送至网关,由网关通过Ethernet模块和WI?鄄FI传输至外部网络,用户可以通过移动终端或计算机登入远程登入到Web界面,实时查看家中的电器和环境信息,或者通过手机等移动终端访问并控制家用电器,家庭网关根据控制信息做出正确判断和响应.
2 系统硬件设计
智能家居控制系统的硬件主要包括智能网关控制器模块、终端节点模块两部分组成,如图2所示.
2.1 网关控制器模块
网关控制器是智能家居控制系统的核心部件,其作为整个家居网络的数据交互枢纽,是连接家庭内部网络和外部网络的桥梁.网关通过ZigBee接口与终端设备无线通信来获得数据,并将数据通过以太网或WI?鄄FI接口转发至服务器.它以嵌入式微处理器为中心,由ZigBee协调器、WI?鄄FI模块、以太网接口、GPRS模块以及辅助装置等组成,另外还包括维持ARM系统正常工作的辅助电路,如电源电路、存储器借口、闪存电路、复位电路以及看门狗电路等[4].
家庭网关核心微处理器选用意法半导体公司的STM32F103VCT6芯片,它是32位微处理器芯片,该芯片的CPU采用的是ARM Cortex M3内核,比一般的单片机运行速度快（主频可达72MHz）,能够很好地满足系统对实时性的要求,可以很好地运行Linux嵌入式操作系统,同时其性能高、功耗低和低的特点符合本项目的设计要求.
协调器ZigBee模块采用TI公司的CC2530芯片,主要功能是接收传感器采集的数据信息,并解析由上端发送过来的控制指令,对控制节点实施控制.CC2530是TI公司经过ZigBee认证的Z-Accel系列的网络处理器,支持现有的ZigBee和Z-StackTM.CC2530内部包含一个专门支持ZigBee协议和底层协议IEEE802.15.4的定时器,并且支持低功耗工作模式,当无线模块配置成终端设备时,CC2530将自动转换到低功耗工作模式,在终端设备空闲时,进入睡眠状态,需要进行数据传输时,再从睡眠状态中唤醒,实现节省电量的目的[5].
2.2 终端节点设计
终端节点硬件电路主要由无线终端节点ZigBee无线通信模块、处理器模块（TI公司的STM32F030芯片）、传感器模块和电池模块4部分组成,其结构示意图如图3所示.无线通信模块用于完成无线通信任务,实现与协调器之间传感器数据信息发送以及接收相关控制指令信息；处理器模块用于控制各种电器、存储数据等；电池模块用于系统工作所需要的电能；传感器模块主要功能是采集所在区域内或家居设备的相关信息,并对采集到的数据进行转换和处理.
由图3可以看出,传感器节点主要包括智能感知、安全监测、智能电器、智能安防四个部分.采用的传感器有：光照温湿度传感器、烟雾传感器、CO传感器、CO2传感器、雨水传感器、模拟信号、433M、红外传感器.控制节点主要包括灯具控制节点、继电器控制节点、窗帘控制节点、空调控制节点、RGB灯光控制节点、报警蜂鸣器控制节点、PWM输出控制节点,借助ZigBee模块将数据发送给协调器.
3 系统软件设计
总结:该文是关于智能家居论文范文，为你的论文写作提供相关论文资料参考。
参考文献：
1、 智能照明控制系统与其新技术 摘 要：智能照明控制系统主的耗电量仅为普通照明系统的25%，智能照明系统已经成为当前照明技术研究的重点领域。随着互联网技术的不断发展，传统的照明。
2、 热水器远程智能控制系统设计 摘 要： 设计了一种热水器远程控制系统，该系统借助机智云自助开发平台，通过ESP8266wifi模块将控制器接入云端。控制系统选用STM32F1。
3、 智能家居探源和设计 摘 要 智能家居的概念很早就存在，随着科技的发展，嵌入式技术与互联网、物联网等技术发展越来越成熟，智能家居由构想慢慢变成现实。本文通过对于智能家。
4、 基于PacketTracer的智能家居组网教学设计 摘要：目前物联网工程专业的《网络技术》实验与实践课程大多沿袭了早期计算机专业的计算机网络课程设置，无法体现物联网工程的专业特色。利用最新版本的P。
5、 基于ARM与ZigBee的智能家居远程监控系统实现路径 摘 要： 以用户对智能家居远程监控系统的实际需求入手，根据用户的需求及其未来发展趋势，基于ZigBee技术和ARM处理器设计一款智能家居远程监控。
6、 基于CAN算法智能建筑控制系统设计 摘 要：当今的时代是一个信息高度发达的时代，信息化、智能化已经逐渐渗透到我们生活的方方面面，也让我们的生活更加便利。建筑智能化的发展是社会发展的。