基于无线传感器网络的智能家居系统设计

【摘要】随着人们对高品质生活的追求和智能家居的发展，基于无线传感器网络的智能家居系统将拥有广阔的发展潜力。目前城市高速网络化建设初见成效，智能家居与物联网的概念逐渐被人们接受。不仅如此，家庭信息化是未来的发展方向，智能家居作为社会信息发展的重要组成部分，必将得到越来越多人的重视[1]。本文以STM32微控制器为核心，在STM32中移植uIP协议栈构建嵌入式Web服务器，利用无线传感器网络构建家居内部网络，结合GSM通信技术，设计了一套成本低、稳定性高、灵活性好、操作方便的智能家居控制系统。首先，本文分析了不同无线传感器网络实现方法的优缺点。根据智能家居系统对无线传感器网络模块低功耗、低成本的要求，选择德州仪器的CC2530芯片作为主控芯片，并结合德州仪器无线设计方案，设计了F型板载天线和匹配电路。软件方面利用德州仪器CC2530芯片的Basic-RF双向无线通信协议结合应用层算法程序构建了一种稳定、高效、满足实际需求的树状无线传感器网络协议。实验证明本文介绍的无线传感器网络设计方案可以保证家居内信息的稳定传输，满足无线传感器网络节点小体积、低功耗与低成本的要求。其次，本文设计了智能家居系统的主控模块电路。通过在STM32中移植uIP协议栈建立了嵌入式Web服务器，并加入了基于SIM900A的GSM模块与ENC28J60以太网控制器模块。智能家居主控模块不仅可以独立作为主控模块，也可以作为信息中转节点，连接性能更好的主控模块与无线传感器网络的协调器节点进行通信，满足智能家居系统对于主控模块的性能要求。最后，根据用户需求设计了系统遥控器。使用户可以通过系统遥控器、登陆Web网页、打开客户端软件或发送短信多种模式控制家居设备。实验测试证明了本文设计的智能家居控制系统，能够实现智能家居系统的本地与远程稳定控制，具有使用简单、灵活性好等优点与广泛的应用前景。
【作者】王铭明；
【导师】陈涛；王建立；
【作者基本信息】中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)，机械电子工程，2013，硕士
【关键词】智能家居；无线传感器网络；GSM；嵌入式Web服务器；STM32；

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