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基于ZigBee的无线智能家居控制系统研究

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第一章 绪论

1.1 智能家居相关的几个概念

1.2 智能家居研究现状

1.3 课题的研究意义

1.4 本课题研究目标及内容

1.5 论文的结构和安排

第二章 ZigBee及ZigBee智能家居规约

2.1 ZigBee协议研究

2.2 ZigBee家居自动化规约

2.3 本章小结

第三章 系统架构设计及相关技术

3.1 需求分析

3.2 系统架构

3.3 网络设计及设备定义

3.4 相关技术

3.5 本章小结

第四章 智能网关软件设计

4.1功能描述

4.2 硬件平台

4.3通信协议设计

4.4整体设计

4.5详细设计

4.6 本章小结

第五章 系统测试

5.1 测试环境搭建

5.2 报文分析

5.3 功能测试

5.4 网络性能测试

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 不足及展望

6.3 本章小结

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

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摘要

伴随着社会生产力的发展和科技的进步,人们的生活水平越来越高,相应地对家居环境的要求也日益提高。智能家居从布线方式上来分,可分为有线和无线两类。无线智能家居相对于有线智能家居具有得天独厚的优势,省去了布线的烦恼,控制灵活,便于安装调试。ZigBee由于具有低功耗、组网灵活、抗干扰能力强、具有较高的安全性等优点,得到了蓬勃发展,在ZigBee联盟的推动下,出现了面向不同行业和领域的标准,以解决各厂商生产的产品的兼容性问题。
  目前,市面上已出现了大量的基于ZigBee协议的智能家居产品,但绝大多数尤其是在国内都是采用了自定义协议,不利于产品的互通互连。针对此问题,本文在研究了ZigBee协议的基础上,依据ZigBee联盟制定的Home Automation Profile,讨论了智能家居控制系统的架构,给出了基于USB dongle的实现方案,运用面向对象的设计方法,设计了基于Android平板电脑的智能家居控制网关的软件,实现了设备控制和情景控制,并支持在PAD界面上实现对绑定表,情景模式表,属性报告,设备标识,时间表,设备组等进行配置和管理。通过利用ZigBee的属性报告机制,可保持界面上设备状态与真实设备状态的一致性。通过借助第三方的语音引擎,实现了对设备的语音控制。支持第三方中控平台或客户端通过标准的MODBUS TCP/IP协议对接入系统的智能家居设备进行状态查看和设备控制。
  根据课题的研究需要,实验室搭建了一个20点的测试平台,通过ZigBee报文捕捉工具进行分析,验证了所设计的系统是符合ZigBee家居自动化规范的。通过本课题的研究,笔者对ZigBee协议及ZigBee自动化规约有了较深的认识,并对Android平台下的软件开发积累了宝贵的经验,为进一步开发产品提供了良好的基础。

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