基于ZigBee家居环境实时监测的研究与实现

发布时间：2017-08-31 19:25

  本文关键词：基于ZigBee家居环境实时监测的研究与实现

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【摘要】：当前严峻的污染问题使得人们愈发关注建立健康舒适的家居环境。传统的家居环境监测延展性差、布线方式繁琐、影响室内美观程度、线路容易被腐蚀或着老化。针对这些缺点,本文研究了家居环境实时监测的不同方法和问题,将ZigBee组网技术与数据采集模块相结合,给出了一种实用化的家居环境监测系统的设计方案。文中首先介绍了相关研究背景,论述了无线传感网络技术及其发展现状和常用典型技术。针对当前家居环境的特点以及发展趋势,分析了家居环境监测系统的设计需求和功能,设计了系统的整体结构,以及监测系统的具体实行方案,并对其三个模块分别做了软硬件的分析和设计。该系统在家居内部构建了一个ZigBee无线传感网络,并将各个数据采集模块分布到无线传感网络模块的终端节点上,通过终端节点上的数据采集模块对家居环境进行多点、多次的信息采集,并将采集到的数据发送至协调器节点上。采集到的数据通过处理和转换之后得到对应的函数,把处理之后得到的数据通过协调器与主控器之间的串口进行传输与通信,最后通过主控器上设计的QT用户界面显示到触摸屏上。通过对触摸屏进行操作,可以对室内的有害气体浓度、空气质量和室内的温湿度进行监测,并且可以对各个采集模块进行在线监测,确保传感器正常工作,然后对家居内的环境进行改善。此外,论文还针对所设计的系统,给出较多的数据的采集及测试实例。结果表明该系统能够采集到传感器的实时信息,得到家居环境的实时状况,并能稳定、持久地进行工作。系统具有易操作的QT控制界面,可根据界面所显示的信息进行调整当前家居的环境状况,结果满足系统设计需求,且具有实用性和稳定性。
【关键词】：ZigBee 数据采集 环境监测 串口 QT界面
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN92;TU855
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题的研究背景及发展现状10-13
• 1.1.1 课题的研究背景10
• 1.1.2 家居环境监测的发展现状10-12
• 1.1.3 无线传感网络的发展现状12-13
• 1.2 典型的无线网络技术介绍13-15
• 1.2.1 蓝牙技术13
• 1.2.2 射频技术13-14
• 1.2.3 Wi-Fi技术14
• 1.2.4 ZigBee技术14-15
• 1.3 课题的提出及意义15
• 1.4 文章主要内容和章节安排15-17
• 1.4.1 主要内容15-16
• 1.4.2 章节安排16-17
• 第二章 ZigBee数据采集及组网技术17-24
• 2.1 ZigBee技术概述17
• 2.2 ZigBee家居环境监测网络的协议框架17-21
• 2.2.1 物理层协议17-18
• 2.2.2 MAC层协议18-19
• 2.2.3 网络链接层协议19-20
• 2.2.4 应用汇聚层协议20-21
• 2.3 ZigBee家居环境监测网络的组成21-22
• 2.3.1 家居环境监测网络的协调器节点21-22
• 2.3.2 家居环境监测网络的终端节点22
• 2.4 ZigBee家居环境监测网络的拓扑结构22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 家居环境实时监测系统的总体设计24-27
• 3.1 系统设计需求分析24-25
• 3.2 系统总体结构25-26
• 3.2.1 数据采集模块25
• 3.2.2 无线传感网络模块25-26
• 3.2.3 主控器模块26
• 3.3 本章小结26-27
• 第四章 家居环境实时监测的硬件实现27-38
• 4.1 数据采集模块27-32
• 4.1.1 甲醛采集模块27-30
• 4.1.2 一氧化碳采集模块30-31
• 4.1.3 温湿度采集模块31-32
• 4.2 无线传感网络模块32-34
• 4.2.1 协调器节点设计34
• 4.2.2 终端节点设计34
• 4.3 主控器模块34-37
• 4.3.1 SDRAM电路35-36
• 4.3.2 串.通信模块36
• 4.3.3 Flash模块36-37
• 4.4 本章小结37-38
• 第五章 家居环境实时监测的软件实现38-54
• 5.1 无线传感网络设计38-42
• 5.1.1 Z-stack协议38-39
• 5.1.2 基于Z-Stack协议的协调器节点设计39-42
• 5.1.3 基于Z-Stack协议的终端节点设计42
• 5.2 数据采集及处理42-46
• 5.2.1 气体浓度数据采集及处理43-45
• 5.2.2 温湿度采集及处理45-46
• 5.3 主控器模块软件设计46-53
• 5.3.1 嵌入式Linux系统简介47
• 5.3.2 QT的简介与移植47-49
• 5.3.3 基于PC的QT设计49-53
• 5.4 本章小结53-54
• 第六章 家居环境实时监测系统的测试54-62
• 6.1 测试前的准备工作54
• 6.2 无线传感网络调试54-56
• 6.3 数据实时采集56-59
• 6.3.1 甲醛实时监测57-58
• 6.3.2 一氧化碳实时监测58-59
• 6.3.3 温湿度实时监测59
• 6.4 终端界面显示59-61
• 6.5 本章小结61-62
• 第七章 总结与展望62-64
• 7.1 总结62
• 7.2 展望62-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-69
• 在校期间发表学术论文及科研成果69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 魏柏舟;;网络拓扑结构类型简论[J];才智;2012年25期

2 熊力;吴展;刘玉洁;;半导体一氧化碳敏感材料研究进展[J];气象水文海洋仪器;2007年04期

3 薛平安,王永诚;浅析蓝牙技术[J];中国数据通信;2005年01期

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本文编号：767457