基于Zigbee 的智能家居系统设计计算机专业.docx

基于Zigbee 的智能家居系统设计 摘要:随着经济发展和技术革新，人们对生活质量有了更高的要求，各种人性化、智能化家居的推出，给人们提供了更加轻松、有序的现代化生活。因此，智能家居在新兴的研究领域中逐渐崭露头角。Zigbee无线通信技术具有功耗低、成本低、组网容量大等优点，本设计能够实现智能家居环境数据的传输及远程监控，具有简便易行、低耗高效的特点。 本文主要完成了一下事项： 1. 介绍了国内外智能家居的发展现状及本系统内所采用的通信方式，选定了Zigbee无线通信方式作为此次智能家居的通信方式。 2. 详细介绍了Zigbee无线通信技术。 3. 对智能家居系统中所须要的类传感器及其控制电路和配套电路做了系统的设计。 4. 对智能家居系统的节制中央及远程报警、煤气泄漏、空气质量检测等电路完成了设计。 5. 在ZigBee的开拓平台上对智能家居的系统功能实现并完成测试和验证。 关键词：智能家居、ZigBee无线通信技术。 Abstract:With the development of economy and technology, people have higher requirements on the quality of life, to launch a variety of humanized and intelligent Home Furnishing, provides a more relaxed and orderly modern life for people Therefore, smart home in the emerging field of research gradually emerge. Zigbee wireless communication technology has the advantages of low power consumption, low cost, large network capacity, this design can realize the intelligent transmission Home Furnishing environment data and remote monitoring, has the characteristics of simple, low cost and high efficiency. In this paper, the main thing: 1 introduced the domestic and foreign present situation of the development of smart home and the communication system used in this system, selected the Zigbee wireless communication mode as the communication mode of the smart home. 2 details of the Zigbee wireless communication technology. 3 of the required system in Home Furnishing intelligent sensor and control circuit and auxiliary circuit of the system design 4 the control of the central control system, remote alarm, gas leakage, air quality testing and so on. 5 in the ZigBee development platform to achieve the smart home system functions and complete testing and verification. Keywords: smart home, ZigBee wireless communication technology. 目录 第一章 绪论 1 1.1研究背景及意义 1 1.2国内外研究概况及发展趋势 1 第二章 Zigbee技术 4 2.1 Zigbee功能特点及论述 4 2.2 ZigBee的价值和应用前景 6 第三章 智能家居整体设计方案 7 3.1智能家居系统功能具体描述  7 3.2智能家居系统结构 7 第四章 系统硬件设计 8 4.1 系统总体设计方案 8 4.2节点硬件电路设计 8 4.3各检测模块 10 第五章 系统功能实现 12 第六章 系统测试与分析 15 6.1 气体传感器 15 6.2 光敏传感器 16  总结 19 参考文献 20 第一章 绪论 1.1研究背景及意义 由于计算机技术和网络通讯技术的进步以及生活节奏的加快，居民的住房和家具设施也开始往现代化、科技化转变。各种具备现代化气息的家具进入家庭，而且通讯与科学技术的研究进步使家居越来越智能化。大家期望对家电进行掌控的同时也能进行时时的监测，享有安好、便利、环保的居家环境，故智能家居的这一思路被提了出来。智能家居系统是以传统的家庭居室为平台,将计算机、无线、传感装置等嵌入到家具如灯具、安防预警等设施整合在一起，通过信息拓展平台进行程序化处理，让居民能够享受全方位、立体化的资源。  互联网技术的萌发和成熟，推动着物联网不断地砥砺前行，国家“十二五”筹划并明确将物联网作为未来支柱性的新兴工业。国内外的各大家电生产厂商也开始预留了足够的空间，未雨绸缪，以迎接物联网时代的到来。智能家居是物联网行业不可或缺的组成，并且连年来房地产行业势如破竹的发展成长，将智能家居推到了风口浪尖。目前看来智能家居在以下领域的普及度较高：  (1) 灯光控制：每个家庭都对家中的灯具有了更方便的控制。  (2)家电控制：为了用有更简单而又高质量的生活方式，人们希翼可以对家中的电视热水器、空调等设备进行操控，能经过网络接入对家用电器进行空间上的操控，例如下班回家的路上提前将水煮沸，待回到家就可以冲杯茶解去工作一天的疲惫。  (3)安防预警：通过对家中水火电等对安全具有潜在威胁的隐患进行实时的监控，可为家中营造一个安全舒适的环境。  因此本论文的宗旨是设计出集实用与方便于一体的智能系统，既能简化市场上一些系统操作的复杂性，又能有效降低成本、提高安全性，提高人们的购买欲望，使得智能家居真正为人们提供智能高效便利的生活。 1.2国内外研究概况及发展趋势 1.2.1国内研究发展概况 智能家居在我国的发展时间不长，相关的技术和研发体系还未完全的成熟，国民的消费观念也未形成，目前正处于熟悉期与成长期的转折点。但随着百姓消费质量的提升和信息化家居的推广，居民对信息家居产生越来越浓厚的兴趣，所以智能家居的市场发展和潜力必然是具有庞大的，这将是社会发展的大趋势。是以，国内一些行业卓越的生产企业对市场现状、需求、阻碍等动向的调研更加的重视，尤其是对本企业的市场前景和客户对产品的建议、需求等的变化进行了深入的研讨，使得一大批出色的家居品牌迅速发展壮大，并渐渐变成了国内家居行业中的领军者！智能家居在国内的发展已有数十年的历程，从研究者最初脑海里的概念，到如今真正成型，为居民提供服务，走过了艰难而又漫长的路程。 智能家居在国内的成长经历了以下几个阶段，分别是萌芽期、始创期、彷徨期和融合演变期： 萌芽期（1994年-1999年） 　　20世纪90年代是智能家居在我国的萌芽阶段，此时间段是国人理解概念、认识了解产品的时间。并且也没有专门研发和生产的企业、厂商，唯有少数作为美国X-10智能家居署理的深圳公司，而且供应给移居国内的国外用户的居多。 开创期（2000年-2005年） 　　此时间段有近五十多家企业或厂家在国内拔地而起，并且企业主要集中在京沪穗等处于政治经济交汇的地区。智能家居的研商、销运、技术探究研习等体系也逐步的形成完备；不容忽视的是，国外也正在加大投入资金力度的研发，没有将智能产品投入国内市场，也给国内的企业留下了喘息和成长的空间。 徘徊期（2006-2010年） 　　在开创期间，由于部分企业的追求利益的扩张式成长和法无禁止即自由式的竞争，给整个家居行业造成了极其恶劣的影响，过分放大智能家居的功能，而且产品具有很多不安定的因素，这些品质没有保证的产品给消费者的生活造成了很大的困扰，使得用户对智能产品产生了极大的不信任，造成了市场需求的严重降低、并在一定的时间段内阻碍了此行业发展；厂商只顾发展代理商却没有对他们进行系统的培训，致使代理商的经营十分困难，并且用户的投诉率也很高。消费者和传媒的质疑，迫使企业和厂家对家居的观点由胡吹变得严谨，市场售卖数量和利润的涨幅也逐渐降低，更严重的有部分地区出现了利润急剧下滑的现象。业绩的大幅亏损使得部分企业难以维持存活，仅2年就有二十家企业退出了市场。即使是坚持下来的企业在这几年也遭受了大量的损失，经历了大规模缩减的苦痛。恰是在这一时期，许多海外的家居品牌暗渡陈仓布局进入了内地市场，而且现在在市场上知名的一些国外品牌大都是在这一时期潜入中国市场的，如快思聪、Livinglab、霍尼韦尔等。 融合演变期（2011-2020年） 　　进入2011年，经济的持续恢复和政府对房地产的干预，使得市场需求供不应求，家居具备了多头发展的趋势。市场需求的急剧增长也说明此行业已经进入了重要的转折点。接下来的几年，智能家居在协议与技术的互通和融合下进入了加速阶段，而且经济和政策支持又为发展提供了强大的保障。 　　在接下来的五年，家居行业的发展前景处于非常迅速和瞬息万变的五年，随着产品需求的急剧增长和住宅单元成为各领域竞相抢占的资源，谁获得市场的控制权谁就能垄断这一广阔的资源，此阶段国内将诞生多家年销售额上百亿元的家居企业。 国内相关政策： 经过几年的洗礼，到2016年我国的智能家居行业总体竞争有了大的改观，单品走向套装、解决方案优化等整体齐同发展。智能家居在发展之初就以具有针对性的单品为突破口打开了市场。 此外，国家出台的相关政策也鼓励研发生产智能终端产品的企业加大创新发展力度，为整个行业的良性发展奠定了坚实的政策基础。而且时下的移动信息化、云计算、大数据等流行的发展趋势，催化了信息终端的产业化和标准化，加快了终端与服务的全方位的发展。支持数字家庭终端研商及产业扩大化，大力推进家庭信息化建设。激励传统企业与制作芯片、软件等新兴企业共同协作，研究生产多样的智能电子产品。 1.2.2国外研究发展概况 1984年1月，世界上首幢全智能办公高楼在美国康涅迪格州建成，并且命名为“都市办公大楼”，这栋具有丰碑式意义的建筑是由一座旧的大厦改建完成，建筑地上38层，地下2层，总面积为十二万平方米。大楼的智能系统工程是由美国联合技术建筑公司所承包的，在楼里配备了发达的通讯、自动化办公、自动测控和设备自动化管理等系统。大楼以令人耳目一新的装饰和设计成为了智能产品时代到来的开启者。大楼的系统采取的是用计算机对大楼内所有的电子设备等装置进行全方位、全天候的监控，并提供电邮、有线通信等各方面的信息体验。 到2000年，美国家庭使用的智能系统住户已高达4万户，新加坡也大约有35个小区的6000户家庭安装了同样的系统。到2003年，国外信息化家居的创设造就了接近4700亿美元的场值，而智能家电硬件产品所创造的利润就占了3900亿美元，余下的才是软件和技术等软件产品所创造的价值总和。 1.2.3智能家居发展趋势 到目前为止，因为智能家居逐渐