基于低功耗策略的智能家居控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著科技的發(fā)展和生活水平的提高，人們開始追求更加舒適安全的家居生活環(huán)境，家庭智能化成為了一種潮流趨勢(shì)。智能家居系統(tǒng)通過將家庭內(nèi)部各個(gè)獨(dú)立的電氣設(shè)備連接起來，形成一個(gè)具有一定智慧的家居生活環(huán)境，大大提高人們?nèi)粘Ｉ畹氖孢m性和便利性。
　　基于國(guó)內(nèi)外智能家居系統(tǒng)研究現(xiàn)狀，本文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一種基于嵌入式技術(shù)的智能家居下位機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由家庭網(wǎng)關(guān)、智能控制終端組成，支持多種通信方式，可以控制多種家庭設(shè)備。其中，家庭網(wǎng)關(guān)的功能是：通過以太網(wǎng)

2、、GPRS或WIFI連接外部網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行系統(tǒng)管理；控制終端主要用于本地控制和實(shí)時(shí)顯示，具有監(jiān)測(cè)環(huán)境信息、控制電燈和開關(guān)、空調(diào)等電器設(shè)備的功能。兩者均具有故障報(bào)警及自動(dòng)修復(fù)能力。
　　無線通信技術(shù)免除了家庭設(shè)備繁瑣的布線程序，在智能家具系統(tǒng)中被廣泛采用。常用的幾種無線通信技術(shù)有：藍(lán)牙、WiFi、GPRS以及ZigBee。其中ZigBee無線通信技術(shù)具有組網(wǎng)靈活和功耗低的特點(diǎn)，是本設(shè)計(jì)采用的關(guān)鍵技術(shù)，基于ZigBee無線通信技術(shù)，本文提

3、出了智能家居系統(tǒng)內(nèi)部組網(wǎng)方案并設(shè)計(jì)了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。
　　本文重點(diǎn)設(shè)計(jì)了家庭網(wǎng)關(guān)和智能控制終端。首先通過分析家庭網(wǎng)關(guān)和智能終端的功能需求，并遵循低功耗設(shè)計(jì)的理念，提出家庭網(wǎng)關(guān)和控制終端的硬件總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，同時(shí)對(duì)各個(gè)功能模塊的電路設(shè)計(jì)和模塊的主要參數(shù)做了相應(yīng)說明。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能，在硬件設(shè)計(jì)完成的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了家庭網(wǎng)關(guān)和控制終端的軟件設(shè)計(jì)。與硬件設(shè)計(jì)類似，根據(jù)具體的需求，設(shè)計(jì)了家庭網(wǎng)關(guān)和控制終端的軟件總體架構(gòu)，給出了各部分的

4、軟件工作流程，在軟件設(shè)計(jì)中也遵循了低功耗的設(shè)計(jì)思想。
　　此外本文用設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)對(duì) ZigBee無線傳感網(wǎng)的動(dòng)態(tài)拓?fù)鋬?yōu)化算法的正確性和有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)由于電量耗盡離線以后會(huì)導(dǎo)致拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，影響整個(gè)系統(tǒng)的壽命，本文提出的動(dòng)態(tài)拓?fù)鋬?yōu)化算法一方面可以提高網(wǎng)絡(luò)的連接率，另一方面可以平衡路由節(jié)點(diǎn)和終端設(shè)備的負(fù)載。仿真結(jié)果表明，改良的算法提高了組網(wǎng)連通率，延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)壽命，從整個(gè)系統(tǒng)的層面實(shí)現(xiàn)了功耗的優(yōu)化。
　　在系統(tǒng)設(shè)計(jì)