发布时间 : 星期一 文章本科毕业论文---基于无线传感器网络的家居环境检测与控制系统设计论文更新完毕开始阅读25465f6d5e0e7cd184254b35eefdc8d376ee1480
桂林理工大学本科毕业设计·论文 比RFID小。NFC与现在有点非接触智能卡技术兼容，成为很多厂商支持的正式标准。它还是一种近距离连接协议，可以提供各种设备间轻松安全快速而又自动的通信，是一种近距离的私密通信方式。NFC和蓝牙都是短程通信技术，但是NFC不需要很复杂的设置程序它略胜蓝牙是程序设置短，但是功耗比蓝牙高。NFC手机内置NFC芯片，比原先仅作为标签使用的RFID更增加了数据双向传送的功能，这个进步使得其更加适合用于电子货币支付的,尤其是RFID所不能实现的相互认证和动态加密和一次性钥匙(OTP)能够在NFC上实现。NFC技术不需要像蓝牙技术那样要有对应的加密设备，因为他的通信范围较小，所以在无需加密时就可以作到较为安全的通信 。
1.3.6 Zigbee技术
Zigbee是由三菱、摩托罗拉、飞利浦、Invensys等公司在2002年10月共同提出设计研发具有低功耗、低数据率、低成本，体积小低复杂度的无线通信网络技术，也是一种新兴的短距离的、可自由组网的无线技术[7]。它的命名来源于来源于蜜蜂在采蜜时跳着舞，其型舞蹈轨迹像Z型再加上蜜蜂的体积小耗能和传递花粉一一逐个传下去，人们用此无线通信模式来传递数据的的方式与蜜蜂相似而得名。其采取了IEEE 802.15.4强有力的无线物理层所规定的全部优点，是一种具有统一技术标准的短距离无线通信技术。还增加了逻辑网络、应用层和网络层。工作在868Mhz、915mhz、2.4gHZ三个频段。他们都是免费申请的，免费使用。和蓝牙是可以说是同族兄弟，都工作在2.4G频段，也用了调频技术。它的基本速率是250kB/秒。当它的速率是28KB/s时，半径到134米，它在低功耗，低成本和组网方面有无比的应有优势是蓝牙不能比的。它适合组建WPAN网络，对数据采集和控制信号都非常合适，它可以组建大规模的网络，节点容量到65535个。Zigbee技术特有的低功耗设计，能让电池工作时间更长，节约成本和不必要的麻烦。由于它具有组网、低功耗、传输距离好低成本抗干扰能力强等的特点。由于组网能力被运用在无线网络传感器网络、数据采集、控制和远程监控，安防、公交、和智能家居、水文水利监测、医疗、油井、油田、电化门禁考勤等等方面。运用领域广泛。
1.4 本文的主要研究内容和创新
由于各种现代化信息技术的迅猛发展、进步和提高，及人们的生活水平的提高和需要，也对我们所居住的环境要求提高。随着改革开放工业化的发展及近几年工业汽车尾气的排放让气候变暖，有毒气体更多，近几年雾霾天气场时间存在，在治安方面，防人防盗可以给我们一个安全的环境，因此我们需要建立一个安全、健康的生活家居环境。
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桂林理工大学本科毕业设计·论文 本论文设计一个基于ZigBee无线通信技术和传感器技术的环境检测及防盗自动控制系统，以实现对人们家居工作生活环境温湿度的测量监控及防盗功能。实现对家庭环境和安保的实时监测，实时为用户提供可靠并且全面的环境及安保信息。这对改善人们生活环境的舒适度具有非常重要的意义。
1.4.1 主要内容
一、本设计的是采用三个节点终端，一个协调器终端。通过数据采集终端进行温湿度、人体感应、烟雾数据采集，然后利用ZigBee无线通信技术将采集到的数据发送到数据接收终端（控制器）并在PC机显示出来，可以通过PC控制节点上的灯或者相关的控制器。二、数据采集终端：由 DHT11温湿度传感器、人体传感器、烟雾传感器、按键和继电器和一个ZigBee CC2530通信模块组成。DH11温湿度传感器测量温度范围0-50℃，正负2℃，湿度测量范围20-90%，误差正负5%，工作电压3-5V直流。人体感应和烟雾传感器电压都是5V，人体感应器有非法入侵就来一个变化电平，烟雾模块可以电平变化或者采用AD浓度。ZigBee CC2530通信模块工作电压2.0-3.6V，工作于全球工作频段2.4GHz。继电器电压是5V，它需要一个三极管放大电路来驱动[8]。三、数据接收处理终端：由一个ZigBee通信模块和USB接口连接PC机上位机组成。
1.4.2 主要问题
解决各类传感器与ZigBee模块通信、ZigBee模块之间通信问题，以及ZigBee模块与PC机上位机之间的通信问题。
1.4.3 技术关键
Zigbee无线通信技术，DHT11温湿度传感器，多点通信。
1.4.4 本文主要研究创新点
本论文使用ZigBee无线通信技术，省去了有线系统的布线影响美观和降低成本，该技术是一种短距离、低功耗自组网性的新兴无线通信技术，相对于复杂的蓝牙技术，其具有较低的复杂度，及在监测节点增减终端上系统灵活性高。ZigBee也工作在2.4GHz频段，无需申请牌照即可免费使用。可以在上位机上形象的显示各节点情况以及控制各点的控制器。PC上位机显示比较生动形象并且实时的显示和控制空气防盗安全等家居环境，实现健康安全舒适家居环境。
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桂林理工大学本科毕业设计·论文 2 家居环境监测系统设计 2.1 系统方案论
在1章节中，已经把可以用到的无线通信技术论述一片。就单选择无线通信而言，可以选择其中都行，但是要求做到自行组网，增减监测节点方便，无需布线的的麻烦、不影响美观等。有线肯定是不行了，红外线无线不能组网，只能一对一，排除去，wifi和蓝牙由于设备功耗大，普通的电池不能满足要求，我们从成本去考虑也不能实现，其他技术像超宽频其耗电量大，硬件系统也复杂，我们要求低功耗，监测节点设备简单方便等不符。
Zigbee 是一种低功耗、低数据速率，成本低，短距离低复杂度的无线网路技术，可以自行组网类似一个GPRS系统一样，它工作在3个免费的频段上，可以组建大规模网络，网络节点容量达到65535个，具有强大组网优势，在低成本、低功耗特别是组网能力，它有无可比拟的应用优势。这个是其他无线技术所不能拥有的。Zigbee采用IEEE802.15.4的无线物理层，具有成本低，简单省电的规格，还增加了网络安全和逻辑网络及应用层。
2.2 Zigbee网络设备组成和网路结构
按照Zigbee联盟技术标准，节点功能可以设置为协调器、路由器、终端设备三种网络功能[9]。同一个网络中至少需要一个协调器且也只能有一个协调器，它负责各个节点16位地址自动分配，理论上可以连接65536个节点。其他组网方式千变万华，如下图：
图2-1 网络连接图
2.3 系统结构
由于本论文题目是基于无线传感器网络的家居环境检测与控制计，采用Zigbee技术来实现无线网络组网的。根据的Zigbee的节点功能特点分为协调器、路由器和
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桂林理工大学本科毕业设计·论文 终端节点。根据论文要求，本设计采用3个节点终端，一个协调器终端，它主要负责接受3个终端节点采集到数据发送过来的各类数据，并发送到PC上位机。通过数据采集终端进行温湿度、人体感应、烟雾数据采集，然后利用ZigBee无线通信技术将采集到的数据发送到数据接收终端（控制器）并在PC机显示出来，可以通过PC控制节点上的灯或者相关的控制器。
其结构模拟如下
图 2-2 总体架构图
2.4 系统各部分功能定义
Zigbee模块的最小系统是TI公司的CC2530芯片，它是一个真正的用于IEEE802.15.4，Zigbee和RF4CE应用的片上系统解决方案。它能够以非常低的总材料成本建立强大的网络节点。CC2530集成了增强型高速8051内核处理器，8KB的RAM，多达256KB的闪存以及支持更大的应用；2个USART接口、8通道12位A/D转换器，21个通用的GPIO等；它支持2.0~3.6V供电电压，拥有3种电源管理模式：唤醒模式0.2mA、睡眠模式1μA、中断模式0.4μA；具有较高的无线接收灵敏度和抗干扰性，传输距离大于75m，最高传输速率250kbps[10]。
PC及上位机是整个系统的管理中心，显示各节点情况以及控制各点的控制器。管理终端或者路由器发送过来的数据或转发上位机传下来的数据发送给终端节点。PC上位机显示比较生动形象并且实时的显示和控制空气防盗安全等家居环境，实现健康安全舒适家居环境。
本设计把他设置为传感器采集的 处理器，对其周围环境的温湿度、人体、火焰、的数据采集和控制一个继电器。它通过周期性每隔1秒发送给协调器数据，还可以在PC上位机的指令下控制继电器。
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