基于ARM和ZigBee的智能家居控制系統(tǒng).pdf

1、作為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的一個重要應(yīng)用，智能家居已成為當(dāng)前研究的一個熱點。傳統(tǒng)的智能家居控制系統(tǒng)以PC作為主控核心，以有線方式進(jìn)行組網(wǎng)，由此帶來的高成本、高能耗、安裝困難、擴(kuò)展不易等一系列問題制約著智能家居行業(yè)的發(fā)展。本文提出了一種基于ARM和ZigBee的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計方案，對其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。
　　本文首先介紹了課題的研究背景、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及目前尚存在的問題，對智能家居控制系統(tǒng)的需求進(jìn)行了分析。在此基礎(chǔ)上，以低成本、低功耗

2、、易擴(kuò)展為設(shè)計目標(biāo)，提出了本系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。該系統(tǒng)由嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)、家庭內(nèi)網(wǎng)和家庭外網(wǎng)三個部分組成，以嵌入式微處理器ARM作為家庭網(wǎng)關(guān)的核心，運行嵌入式Linux操作系統(tǒng)，采用新興的近距離無線通信技術(shù)ZigBee組建家庭內(nèi)網(wǎng)，通過GSM模塊和嵌入式Web服務(wù)器實現(xiàn)智能家居與外界的信息交互。對系統(tǒng)中所用到的嵌入式系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，對ZigBee無線組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行了較為深入的研究。
　　其次，按照總體設(shè)計方案，在對比分析

3、的基礎(chǔ)上，以三星公司的S3C2440微處理器作為系統(tǒng)硬件的核心，選用TI公司的CC2530芯片組建家庭內(nèi)網(wǎng)，完成了溫度采集節(jié)點、紅外探測節(jié)點、煙霧探測節(jié)點、燈光控制節(jié)點以及GSM模塊接口電路的設(shè)計。詳細(xì)介紹了系統(tǒng)軟件運行平臺的建立方法，包括u-boot的移植、Linux內(nèi)核的移植、根文件系統(tǒng)的制作以及嵌入式Web服務(wù)器的構(gòu)建。
　　最后，對基于ZStack協(xié)議棧的ZigBee應(yīng)用程序開發(fā)進(jìn)行了較為深入的研究，設(shè)計了智能家居控制系統(tǒng)

4、中的應(yīng)用程序，包括S3C2440串口通信應(yīng)用程序、ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器應(yīng)用程序、ZigBee節(jié)點應(yīng)用程序、嵌入式Web CGI應(yīng)用程序以及智能家居控制系統(tǒng)Web頁面。測試結(jié)果表明，ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的傳感器數(shù)據(jù)采集及無線傳輸工作正常，有障礙環(huán)境下的有效通信距離可達(dá)25米左右，符合智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計要求；通過Web頁面可以實時監(jiān)測家居環(huán)境狀況，并可實現(xiàn)燈光的遠(yuǎn)程控制；當(dāng)家居環(huán)境異常時，預(yù)設(shè)手機(jī)可以收到報警信息。系統(tǒng)運行正常，實現(xiàn)了預(yù)