基于ZigBee的无线传感网的下位机软件设计毕业论文.doc

基于ZigBee的无线传感网的下位机软件设计毕业论文 目 录 基于ZigBee的无线传感网的下位机软件设计 I 摘 要 I Software Design for the Slave Computer Based on ZigBee Wireless Sensor Network II Abstract II 第1章 绪 论 5 1.1 本课题的背景和意义 5 1.2物联网与智能家居的概念 5 1.2.1 物联网的概念 5 1.2.2 智能家居的概念 5 1.3智能家居的发展前景 6 1.4 课题阐述 7 1.5 本论文的主要内容 7 第2章 系统方案介绍 8 2.1 系统硬件结构 8 2.2 STM32微控制器系列 9 2.2.1 STM32微控制器系列的简介 10 2.2.2 STM32微控制器系列的内核 10 2.2.3 STM32微控制器系列的主要优点 10 2.3 ZigBee技术 11 2.3.1 ZigBee技术特点 11 2.3.2 ZigBee的协议栈 12 2.3.3 ZigBee网络拓扑结构 12 第3章 硬件系统详述 15 3.1 硬件系统结构 15 3.2 STM32单片机STM32F103RBT6 16 3.3 ENC28J60以太网控制器 16 3.4 CC2530模块 17 3.5 传感器模块 18 3.5.1 DS18B20温度传感器 19 3.5.2 MQ-2 气敏元件 20 3.5.3 光敏电阻元件 20 3.5.4 D-SUN 人体感应模块 21 第4章 软件系统的实现 21 4.1 ZigBee模块软件设计 22 4.1.1 ZigBee 开发环境的配置 22 4.1.2 Z-Stack 协议栈 23 4.1.3 ZigBee协调器软件设计 24 4.1.4 ZigBee路由器软件设计 26 4.2 ZigBee协调器与ARM之间的串口协议 27 4.2.1上位机命令与数据格式 27 .2下位机命令与数据格式 27 28 4.3.1 DS18B20软件设计 28 4.3.2 MQ-2气体传感器软件设计 30 4.3.3 5537光敏电阻软件设计 30 4.3.4 D-SUN人体感应模块软件设计 31 第5章 整机联调 31 第6章 总结与展望 33 参考文献 34 附 录 1 DS18B20软件程序设计 35 附 录 2 MQ-2气体传感器程序设计 37 附 录 2 5537光敏电阻程序设计 38 附 录 4 D-SUN人体感应模块程序设计 39 第1章 绪 论 1.1 本课题的背景和意义 随着物联网技术的蓬勃发展，市面上出现了各式各样的智能家居控制系统，本课题在现有的智能家居系统基础上，分析了目前国内外物联网系统的发展现状以及未来趋势，提出了一种以STM32处理器和ZigBee无线技术相融合的互联网通信技术的设计方案。 本课题研究的对象是基于 ARM 与 ZigBee 的智能家居控制系统，该系统设计突破了传统的智能家居，无需个人电脑（PC）长时间工作去维持服务器运转，通过基于ARM的嵌入式服务器，大大降低了系统能耗。不仅如此，用户除了通过局域网对家居环境监测，还可以通过外网接入实现。因此，本课题的研究具有很强的理论价值，对智能家居推广普及具有一定的现实意义。 1.2物联网与智能家居的概念 随着我们慢慢走进数字化、网络化、智能化的时代，再加上这“三化”相互的促进作用下，以物联网为基础的“三化”产品已经成为了我们未来的一种新的生活所需。这种现象也反映了在某种程度上，当今社会“三化”的一种新型发展趋势。 1.2.1 物联网的概念 物联网的概念最早于1999年提出，其英文全称是INTERNET OF THINGS，也有人称作WEB OF THINGS。换句话说，物联网是物品与物品紧密相连的互联网。这当中有2层意思：一是指物联网依然以互联网为基础，依靠互联网的延伸和扩展的网络；二是把用户端之间的联系延伸到了物品与物品之间的联系，并且物与物之间可进行信息交换。 因此，物联网的定义是通过规定的协议，把所有物品通过互联网相连接在一起，形成一个可进行信息交换和沟通，智能化识别和监控物品的一种无线网络。 1.2.2 智能家居的概念 在21世纪，随着信息科学技术和众多开放式应用不断发展，智能家居系统成为一个热门的研究。智能家居系统逐渐走进我们的生活，在美国的家庭，大概有七千多万家庭拥有智能家庭设备。总而言之，智能家居系统具有巨大的市场发展，逐渐受到众多企业的研究和追捧。 我国在上世纪90年代末才开始接触智能家居，却得到了腾飞的发展。因为我国与许多发达国家国情不同，国外的住房以独立别墅为主，而国内的住房则以密集的楼宇小区为主，因此国内智能家居的发展状况与国外有较大区别。在最近这几