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《基于zigbee、wifi無線傳感網(wǎng)絡(luò)的智能家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、基于ZigBee、WiFi無線傳感網(wǎng)絡(luò)的智能家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的研宄與實現(xiàn)桂林師范高等?？茖W(xué)校桂林航天工業(yè)學(xué)院桂林電子科技大學(xué)摘要：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，家居智能化蓬勃發(fā)展，許多手機、路由器、電視等電子電器廠商紛紛推出智能家居產(chǎn)品，但家居環(huán)境監(jiān)測方面的產(chǎn)品不多。利用ZigBee、WiFi無線傳輸技術(shù)和傳感器技術(shù)，通過微控制器組建了一個監(jiān)測系統(tǒng),以實現(xiàn)家居環(huán)境檢測的遠程及自動化控制。方案采用MSP430主控芯片，超低功耗、低成本，支持大量監(jiān)測節(jié)點和多種網(wǎng)絡(luò)拓撲，適應(yīng)性強，大大降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度，實現(xiàn)了快速響應(yīng)，增強了系統(tǒng)運行的可靠性和安全性等。關(guān)鍵詞：賀能家居環(huán)
2、境監(jiān)測;ZigBee;WiFi;MSP430;傳感器;作者簡介：蔣昌茂（1971—），男，廣西桂林人，高級工程師，碩士，研究方向為1P通信及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。作者簡介：劉洪林（1967一），男，廣西桂林人，教授級高級工程師，學(xué)士，研宄方向為多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信和新型硬件電路設(shè)計應(yīng)用。隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)在人們生活中的應(yīng)用越來越廣泛，特別是在智能家居方面，而且許多手機、路由器、電視等智能電器廠商也紛紛推出了相關(guān)產(chǎn)品。但是，智能家居作為一個龐大的系統(tǒng)，所涉及到的內(nèi)容非常廣泛。鑒于目前家居環(huán)境監(jiān)測方面的產(chǎn)品很少，本設(shè)計利用ZigBee,WiFi兩種無線傳輸
3、技術(shù)和傳感器技術(shù)，通過微控制器實現(xiàn)了一個遠程自動控制的家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。1設(shè)計思想及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)1.1設(shè)計思想本方案的智能家居環(huán)境檢測系統(tǒng)主要包拈以下3個部分，即PC上位機監(jiān)測部分、數(shù)據(jù)傳輸部分、數(shù)據(jù)釆集部分。上位機監(jiān)測界面用VisualBasic設(shè)計，為用戶提供直觀的數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)傳輸用基于TRRR802.15.4的ZigBee無線傳輸和基于TEEE802.11的WiFi無線傳輸互相配合實現(xiàn);數(shù)據(jù)采集部分采用TI公司的MSP430超低功耗MCU作為主控芯片，選用DHT11溫、濕度傳感器、MQ2煙霧傳感器、人體紅外熱釋電傳感器等采集環(huán)境數(shù)據(jù)。本方案通過ZigBee,
4、WiFi兩種無線傳輸技術(shù)互相配合進行數(shù)據(jù)傳輸。ZigBee具有低功耗、低速率、支持多節(jié)點和多種網(wǎng)絡(luò)拓撲的優(yōu)點，還具有低復(fù)雜度、低成本、安全、穩(wěn)定、可靠等通信特色，在數(shù)據(jù)流量比較小的傳感器和自動化控制領(lǐng)域有很好的應(yīng)用。WiFi傳輸速率快，覆蓋范圍比較廣，與路由器對接比較方便，但功耗比較高，可擴展的節(jié)點數(shù)量有限。對于傳輸傳感器采集的數(shù)據(jù)而言，其數(shù)據(jù)流量要求并不是很大，但傳感器節(jié)點的數(shù)量會比較多，如果全部釆用WiFi傳輸，會在數(shù)據(jù)傳輸速率方面造成很大的浪費，II在節(jié)點數(shù)量擴展上產(chǎn)生瓶頸。所以，本方案數(shù)據(jù)采集運用ZigBee無線網(wǎng)絡(luò);數(shù)據(jù)傳輸通過WiFi模塊與路由器
5、配合實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，建立無線通信;只要做一個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)端口實現(xiàn)ZigBee和WiFi網(wǎng)絡(luò)的互相轉(zhuǎn)發(fā)，便可以充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，只要PC或者移動手機等遠程終端能連接到該路由器上，便可以讀取和操作采集數(shù)據(jù)，實現(xiàn)家居環(huán)境檢測的遠程及自動控制。1.2網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)本方案網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1，包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、本地網(wǎng)絡(luò)和遠程網(wǎng)絡(luò)三部分。對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部分，無線傳感器節(jié)點主耍負責采集環(huán)境中的溫度、濕度、煙霧等數(shù)據(jù)，經(jīng)ZigBee網(wǎng)洛傳遞給ZigBee-WiFi數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)端口的ZigBee協(xié)調(diào)器暫存。對于本地網(wǎng)絡(luò)部分，主要通過ZigBee-Wi.Fi數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)端口，將ZigBee網(wǎng)絡(luò)與W
6、iFi網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，實現(xiàn)ZigBee協(xié)調(diào)器數(shù)據(jù)存儲轉(zhuǎn)發(fā)，本地的PC上位機和移動手機通過WiFi網(wǎng)絡(luò)連接到本地無線路由，獲取來自無線傳感網(wǎng)的采集數(shù)據(jù)信息。對于遠程網(wǎng)絡(luò)部分，遠程PC上位機和移動手機通過WiFi網(wǎng)絡(luò)連接到遠程端的無線路由，通過互聯(lián)網(wǎng)連接到木地路由，獲取無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)。在移動手機端，也可以通過連接3G網(wǎng)絡(luò)基站，然后通過基站連接到互聯(lián)網(wǎng)訪問本地路由獲取無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)。2硬件設(shè)計本方案硬件設(shè)計的重點是本地的ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)和本地ZigBee-WiFi雙工通信的路由。這兩部分主要是由ZigBee無線傳輸技術(shù)組成的無線傳感器M絡(luò)，由WiFi
7、模塊與本地無線路由器建立連接，然后通過PC上位機監(jiān)測軟件訪問無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)。2.1無線傳感器節(jié)點結(jié)構(gòu)及主控芯片設(shè)計如圖2所示，無線傳感器節(jié)點包括電源轉(zhuǎn)換部分，它為傳感器、主控芯片和ZigBee模塊提供合適的電源。主控芯片為MSP430系列超低功耗微控制器，微控制器讀取溫、濕度傳感器的數(shù)據(jù)，判斷紅外熱釋電傳感器、煙霧傳感器等傳感器工作態(tài)并采集其數(shù)據(jù)。該過程通過ZigBee無線模塊進行(無線傳感器一MSP430MCU)數(shù)據(jù)通信，而這里引出的1/0接口是為了方便連接更多的外設(shè)。圖1監(jiān)測系統(tǒng)無線傳感網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)下載原圖閣2監(jiān)測系統(tǒng)無線傳感器節(jié)點基本架構(gòu)框閣下載
8、原閣2.2ZigBee-WiFi數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)端口結(jié)構(gòu)及主
