建筑電氣與智能化畢業(yè)論文---zigbee智能家居綜合布線的應(yīng)用-免費閱讀
【正文】 老師平時工作繁多，但在畢業(yè)設(shè)計的每一個階段老師到抽出時間來為我們做輔導(dǎo)和答疑工作，幫我們解決了設(shè)計過程中的一個個難題。 在經(jīng)過充分的考察了解和對大量資料的研究后，分析了國內(nèi)智能家居的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并結(jié)合了我國住宅的實際情況及人們的需要，給出了無線智能家居系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計方案。基于 ZigBee 技術(shù)的智能型住宅安防報警系統(tǒng)提高了管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的可靠性， 對每個住宅發(fā)生的險情能及時判斷并通過無線網(wǎng)絡(luò)通知管理人員。 所有 ZigBee設(shè)備均將有一個 64bit的 IEEE地址，這是一個全球唯一的設(shè)備地址， 需要得到 ZigBee 聯(lián)盟的許可和分配。 I 其中工作區(qū)為終端設(shè)備連接到信息插座的連接線和插頭組成。然后應(yīng)用代碼會在被探尋到的網(wǎng)絡(luò)中選擇一個，然后在 RejoinNetwork 參數(shù)設(shè)置為假的條件下通過發(fā)出NLME_JOIN_request 來嘗試加入網(wǎng)絡(luò)。由每層提供的很多 API 都是簡單的C 語言宏，調(diào)用下一層中的函數(shù)。 （ 4）變量和寄存器觀察 （ 5）程序代碼區(qū)觀察 （ 6）修改寄存器 （ 7）停止凍結(jié) (當(dāng)上位機(jī)停止運行程序時，凍結(jié)芯片的運行 ) （ 8）過電壓／短路保護(hù)電路 （ 9）實時背景調(diào)試 MPLAB． ICD2 可以支持大部分的 Flash 工藝的芯片，它不僅可以用作調(diào)試器，同時還可以作為開發(fā)型的燒寫器使用。 的射頻卡設(shè)計 下面為基于 CC2420 設(shè)計的射頻卡原理圖。 配置 IEEE802． 15． 4 規(guī)范中規(guī)定使用 DSSS 調(diào)制方式， CC2420 先要將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流進(jìn)行變換，每個字節(jié)被分組為兩個符號，每個符號包括 4 個比特， LSB 優(yōu)先傳輸。射頻輸入／輸出匹配電路主要用來匹配芯片的輸入輸出阻抗，使其輸入輸出阻抗為 50Q，同時為芯片內(nèi)部的 PA 及LNA 提供直流偏置。要發(fā)送的數(shù)據(jù)先被送入 128 字節(jié)的發(fā)送緩存器中，頭幀和起始幀是通過硬件自動產(chǎn)生的。采用低電壓供電 (2． 1V 一 3． 6V)。 CC2420的選擇性和敏感性指數(shù)超 過了 IEEE802． 15． 4 標(biāo)準(zhǔn)的要求，可確保短距離通信的有效性和可靠性。 考慮到單片機(jī)與高頻芯片的通信，以及以后系統(tǒng)的性能擴(kuò)展和程序存儲等要求，在設(shè)計的時候選擇了 PICl8LF4620 單片機(jī)，這是一款專為低功耗需求設(shè)計的。在設(shè)備概述中規(guī)定用什么樣的幀來傳送指定的數(shù)據(jù)。 應(yīng)用層框架 ZigBee 中的應(yīng)用框架是為駐扎在 ZigBee 設(shè)備中的應(yīng)用對象提供活動的環(huán)境。設(shè)備加入或離開網(wǎng)絡(luò)的能力，以及 ZigBee 協(xié)調(diào)器或路由器要求設(shè)備離開網(wǎng)絡(luò)的能力。 NLDE 要負(fù)責(zé)將 NPDU 傳送給一個合適的設(shè)備，該設(shè)備必須是最終的目標(biāo)設(shè)備或者是通向目標(biāo)設(shè)備的通信鏈上的下一個節(jié)點。 MAC 層處理所有物理層無線信道的接入，其主要的功能為： （ 1） 網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)； （ 2） 與信標(biāo)同步； （ 3） 支持個域網(wǎng)（ PAN）鏈路的建立和斷開； （ 4） 為設(shè)備的安全性提供支持； （ 5） 信道接入方式采用免沖突載波檢測多址接入（ CSMACA）機(jī)制； （ 6） 處理和維護(hù)保 護(hù)時隙（ GTS）機(jī)制； （ 7） 在兩個對等的 MAC 實體之間提供一個可靠的通信鏈路 網(wǎng)絡(luò)∕安全層：是位于 MAC 層與應(yīng)用層（ APL）之間的一個協(xié)議層 。 （ 4） 空閑信道評估（ clear channel assessment， CCA） 。每個 SAP 提供了大量的服務(wù)方法來完成要求的操作。 現(xiàn)有的家庭網(wǎng)絡(luò)中，比較多采用有線技術(shù)進(jìn)行家庭控制網(wǎng)絡(luò)的組建，這類方案總的特點是擴(kuò)展性能差，布線繁瑣，影響美觀。這指的是相鄰節(jié)點間的距離。這是 Zigbee 的突出優(yōu)勢。這一系統(tǒng)為家庭的各種弱電系統(tǒng)應(yīng)用 (如語音、數(shù)據(jù)、視聽音樂、家庭辦公、保安、能源管理等 )提供了齊備的傳輸介質(zhì)。 一方面，智能家居布線應(yīng)該說是一個小型的綜合布線系統(tǒng)。相比較藍(lán)牙能工作數(shù)周、 WiFi 可工作數(shù)小時。如果通過路由和節(jié)點間通信的接力，傳輸距離將可以更遠(yuǎn)。家庭網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的原則是使用方便、安裝簡單，不需要額外布線、擴(kuò)展性好。 ZigBee 協(xié)議棧是基于標(biāo)準(zhǔn)的 OSI 七層模型，但只是在相關(guān)的范圍來定義一些相應(yīng)層以完成特定的任務(wù)。 （ 5） 收發(fā)數(shù)據(jù)。 網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)是通過正確操作 MAC 層提供的功能來向應(yīng)用層提供合適的服務(wù)接口。 網(wǎng)絡(luò)層管理實體 (NLME) 網(wǎng)絡(luò)層管理實體 (NLME )負(fù)責(zé)提供允許應(yīng)用程序與協(xié)議棧交互的管理服務(wù)。 （ 4）編址。最多可以定義 240 個相對獨立的應(yīng)用程序?qū)ο?，任何一個對象的端點編號從 1 到 240。由于 KVP 和 MSG 幀的差異，在同一個群集中不會同時包含這兩種幀結(jié)構(gòu)。工作電流 2mA，睡眠電流只有 3uA。利用此芯片開發(fā)的無線通信設(shè)備支持 250kbps 的數(shù)據(jù)傳輸率，可以實現(xiàn)點對多點的快速組網(wǎng)。輸出功率編程可控。根據(jù) IEEE 802． 15． 4 標(biāo)準(zhǔn)，所要發(fā)送的數(shù)據(jù)流的每 4 個比特經(jīng) 32 碼片的擴(kuò)頻后送到 DA 變換器。 CC2420 可以通過 4 線 SPI 總線 (SI、 SO、 SCLK、 CSn)設(shè)置芯片的工作模式，并實現(xiàn)讀／寫緩存數(shù)據(jù)，讀 ／寫狀態(tài)寄存器等。每個被分組的符號用 32 碼片的偽隨即序列表示，共有 16 個不同 32 位偽隨即序列。其中與終端采用 6x2 的直插接口，天線部分采用 PCB 引線 天線和單擊天線兩種設(shè)計方案。 ICD2 對于 ICE 在線仿真器是一個廉價的替代品，它可 以做很多以前需要在昂貴的硬件上才能實現(xiàn)的功能。此方法可以避免與模塊化相關(guān)的典型開銷。 ZigBee 智能家居綜合布線的應(yīng)用 12 第 4章 ZigBee 在綜合布線的應(yīng)用 在這章之前，首先要簡介一下綜合布線的相關(guān)知識，其次再講解如何將 ZigBee技術(shù)融入到綜合布線中。 圖 綜合布線系統(tǒng)組成 在此以實例：居住區(qū)綜合布線，來深入的了解綜合布線的優(yōu)缺點。在子網(wǎng)內(nèi)部，可以分配一個 16bit 的地址作為網(wǎng)內(nèi)通信地址，以減小數(shù)據(jù)包的大小。系統(tǒng)的整體架構(gòu)如圖 所示： ZigBee 智能家居綜合布線的應(yīng)用 14 圖 每個住戶家中安裝一個 ZigBee 終端設(shè)備，實現(xiàn)對各種險情的檢測并收集信息，當(dāng)險情發(fā)生時，安置在住戶家中的終端設(shè)備會加入到每棟樓的路由器，把此路由器作為其
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