基于Android的智能家居控制系统的研究

作     者：郭盼 

作者单位：长江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周云才

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：智能家居 ZigBee无线网络 Android技术 CC2530 

摘      要：随着科技的飞速发展和生活水平的不断提高,越来越多的人希望有一个方便、高质量的生活,同时,随着网络的发展,智能家居技术逐渐成型并迅速发展;然而使用电缆技术的传统智能家居产品在许多方面存在不足,相比较而言,在智能家居系统中使用无线通信技术,有很多优点,如易于安装和维护、成本低,无线通信技术的发展大大加快了家庭网络智能化的进程。随着现代科学技术的发展,无线个人区域网络和无线传感器网络正在迅速普及,为满足不同应用的需求,IEEE802.15无线个人区域工作组定义了不同的标准,其中,ZigBee技术以其低功耗等特点,成为市场上非常适用于室内家庭网络的通信技术。首先,通过研究智能家居在国内外的发展现状,明确了本课题的研究内容,同时经过对比分析目前常用的几种无线通信技术的特性,如Wi Fi、蓝牙技术和ZigBee技术,确定使用ZigBee技术作为家庭网络通信技术,并深入探讨了ZigBee技术的网络拓扑结构和协议架构;由于Android智能手机具有良好的用户交互性、开放式界面、便携式功能等诸多优势,因此本课题中控制终端采用Android技术完成,最终给出了智能家居控制系统的总体设计方案。其次,探讨了本课题中硬件的组成,ZigBee无线传感器网络中各个ZigBee硬件模块均采用德州仪器公司推出的CC2530芯片作为主控制单元,同时进行了智能家居系统中硬件电路的设计,例如电源模块电路、串口电路和LED电路,并完成了温湿度传感器、光照强度传感器、人体红外传感器和烟雾传感器的选择。然后,为了家庭内部ZigBee无线网络中协调器和终端节点之间进行信息的收发,设计了本课题中数据包的结构。通过研究协调器创建ZigBee网络、终端设备加入ZigBee网络、设备绑定和通信,从而阐述了ZigBee网络的组建流程,并对ZigBee无线传感器网络中各节点进行软件设计。PC端作为Internet网络和ZigBee网络之间的桥梁,通过串口与ZigBee无线通信网络进行数据通信,与Android端通过HTTP的方式进行数据通信。随后完成Android客户端界面与功能的设计,用户可通过智能家居APP查看家庭环境信息,也可通过相应功能按钮控制家居设备。最后,对本课题设计的智能家居控制系统进行功能和性能测试,测试结果表明,该系统设计方案合理,基本达到了本课题基于Android的智能家居控制系统的设计目标。