基于zigbee技术的智能家居立项建设环境监测系统学士学位论文.doc

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1、河南科技学院2015-2016学年第二学期期终考试无线传感器网络题目：基于ZigBee技术的智能家居环境监测系统专业班级：信工（通信）131成员：20131524109郑浩教师：曲培新完成时间：2016-6-29目录1.需求分析12.总体设计22.1系统结构22.2系统功能定义22.3系统设计要求33.主要软件设计43.1软件部分总体介绍43.1.1软件设计整体流程43.1.2协调器的自动组网流程53.2协调器节点软件实现73.3传感器节点软件设计93.4本章小结104.总结105.参考文献111.需求分析随着计算机软硬件技术、网络技术和工业综合自动化系统整合水平的不断

2、发展，对监控数据传输的实时性、数据接口的开放性以及数据链接的安全性的要求越来越高，有线控制网络的局限性也越来越突出，无线的优势也越来越明显。其中ZigBee短程无线网技术以其数据传输安全可靠、组网简易灵活、设备成本低、电池寿命长等优势，在工业控制领域中展现了深厚的发展潜力。ZigBee技术填补了低成本、低功耗和低速率无线通信市场的空白，其使用的便捷性是该技术成功的关键，它适用于短距离小范围的基于无线通信的控制领域，必将在工业自动化等领域得到广泛的应用。数据采集技术已经相对成熟，将它重新构建于ZigBee网络平台之上，将成熟技术的稳定性和新技术的便捷性充分结合起来，这种结

3、合对于工业现场十分必要。减少了在某些场所有线网络布线以及工人人工采集数据的不便，同时可以方便的于各种传感器搭配用于不同的场合。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：温度、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

4、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。传统的工业数据采集与控制系统，其数据传输一般以工业控制总线作为介质，以致大都局限于本地的近距离范围之内应用。随着国民经济发展，企业及机构的管理规模不断扩大，其需要管理与控制的对象更趋多样性，甚至具有流动性，分布的范围也涉及到不同的地域。为了对这些分散的对象进行有效的集中管理，对远程及移动数据采集与控制的需求也就日益迫切。基于Zigbee技术的物联网智能家居系统与以前的主机式集中控制系统的最大区别是采用基于Zigbee组网通信方式，省去了复杂、困难的布线工

5、作，降低了成本，实现了家居的智能化。112.总体设计2.1系统结构本论文是基于ZigBee技术的无线传感器网络环境监测系统，所以根据ZigBee技术的标准和特点设计了由多传感器节点，协调器节点和PC组成的该系统。其中，传感器节点通过ZigBee无线技术与协调器进行信息的交换，协调器则通过串口RS-232与PC进行相连通信。本文设计的系统结构如图2-1所示PC协调器传感器节点传感器节点传感器节点图2-1系统结构图由图2-1可知，本系统中传感器节点主要负责的是环境信息的采集与发送，协调器节点主要负责的是网络的建立、终端节点管理、数据处理和对PC端的数据通信。当然在实践过程中

6、可以根据家庭居住环境的大小和所需监测的内容，来增加或减少传感器节点。当监测区域较大时，可用增加传感器节点的方法来保证网络的连通性，相反区域较小时可以根据情况减少路由器节点的设置以节省系统资源，降低成本。在本设计的实践环节，本人只是用了一个温度传感器做了演示。2.2系统功能定义为了实现基于ZigBee技术的家居环境监测系统的设计，现对系统的各种功能作出以下定义：(1)管理中心(PC)：实时显示家庭中各种的环境信息，并且用户可通过PC实现对网络中各个节点设置与管理，如：管理网络各个节点的节点信息，发送数据采集命令，发送休眠指令，设置传感器节点采集环境信息的周期的长短；(2)

7、协调器节点：组建并初始化ZigBee无线网络，管理各传感器节点终端，发送与接收网络数据与指令，同时与管理中心(PC)进行通信；(3)传感器节点：对周围环境信息进行实时采集，并通过ZigBee无线网络实时将环境信息发送到协调器节点。11本文设计的环境监测系统主要是获取家庭环境中的一些环境参数，以实现对环境信息的全面监控，从而为用户的决策提供有利的参考。以下是对各种参数的介绍：(1)温度人体对温度的变化甚为敏感，在环境温度高于36摄氏度后，每增加一度对人体的负面影响都是几何级的增加，故此系统中最重要也是最基本的就是环境中温度的采集。温度传感器