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-wenkub.com
2025-01-13 16:24 本頁面
【正文】 其次要非常感謝大學(xué)四年來所有老師的悉心輔導(dǎo)，使我們不再停滯在專業(yè)門檻的外面；使我們從理論到實(shí)踐更深刻地認(rèn)識了電氣專業(yè)的方向性、實(shí)用性和前沿性。作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，如果沒有老師的耐心指導(dǎo)和同學(xué)的幫助，想要完成這個設(shè)計(jì)是很困難的，在此我由衷的感謝所有的老師和同學(xué)們。從而證明了ZigBee無線技術(shù)構(gòu)建的家庭控制網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展性能好，不需要額外布線，完全符合家庭網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建原則，并且ZigBee技術(shù)是一種低速率、低成本、低功耗、近距離的無線通信技術(shù)，其在智能家居系統(tǒng)的應(yīng)用上有不可替代的優(yōu)勢。然而無線布線就很好的解決了這些問題，無線的方式比較靈活，更適合家庭使用。通過利用ZigBee這種近距離的無線通信技術(shù)，省掉了繁瑣的布線，并且提高了布線的拓展性，是一種跨時代的新型無線布線技術(shù)。在此我們以綜合布線設(shè)計(jì)的保安監(jiān)控系統(tǒng)的布線為例，介紹ZigBee是如何應(yīng)用于綜合布線的。ZigBee網(wǎng)絡(luò)根據(jù)應(yīng)用的需要可以組織成星型網(wǎng)絡(luò)，也可以組織成點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。 全功能設(shè)備(FFD，F(xiàn)ull Function Device)特點(diǎn)：支持任何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；可以成為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器或路由；能和任何設(shè)備通信。居住區(qū)綜合布線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從居住區(qū)的網(wǎng)絡(luò)中心開始，先連接到組團(tuán)的網(wǎng)絡(luò)分中心，再到各單體建筑的配線間，最后布線到每戶的一個配電箱。綜合布線采用模塊化結(jié)構(gòu)，其靈活性高。 綜合布線是由線纜和相關(guān)連接件組成的信息傳輸通道。如果請求失敗，或者這個設(shè)備之前并沒有加入過一個網(wǎng)絡(luò)，它會嘗試作為一個新的節(jié)點(diǎn)來加入網(wǎng)絡(luò)。 Microchip ZigBee協(xié)議棧架構(gòu) 建立或者加入網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)程在NO_PRIMITIVE原語操作里進(jìn)行初始化。特定層的C頭文件(如zAPS．h)定義該層所支持的所有API。Microchip ZigBee協(xié)議棧的結(jié)構(gòu)如圖，協(xié)議棧根據(jù)ZigBee的定義將其邏輯分為多個層。其通信接口方式可以是USB(最高達(dá)2Mbit／s)或RS．232串行接口方式；工作電壓位2．O一5．5V，可支持最低2V的低壓調(diào)試。圖 RF卡硬件原理其中，CC2420與單片機(jī)采用如下表的接口通信： CC2420與單片機(jī)的接口PIC18LF4620單片機(jī)I/O引腳CC240收發(fā)器引腳RB0(輸入)IFO(30腳)RB1 (輸入)CCA(28腳)RB2(輸入)FD(27腳)RB3(輸入)FIFOP(29腳)RC0(輸出)CSn (31腳)RC1 (輸出)VREG_EN(41腳)RC2(輸出)RESETN(21腳)RC3(輸出)SCK(32腳)RC4(輸出)SO(34腳)RC5(輸出)SI(33腳)本系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境是MAPLAB7．5，C編譯器使用MICROCHIP公司的MCCl8。可以采用16位CRC校驗(yàn)來提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。?jīng)過DSSS擴(kuò)頻變換后，碼片速率達(dá)到2Mchip／s，此碼片序列再經(jīng)過OQPSK調(diào)制，每個碼片被調(diào)制為半個周期的正弦波。另外，通過CCA管腳狀態(tài)的設(shè)置可以控制清除通道估計(jì)，通過SFD管腳狀態(tài)的設(shè)置可以控制時鐘／定時信息的輸入。通過控制FIFO和FIFOP管腳接口的狀態(tài)可設(shè)置發(fā)射／接收緩存器。由內(nèi)部電路提供時需外加晶體振蕩器和兩個負(fù)載電容，電容的大小取決于晶體的頻率及輸入容抗等參數(shù)。然后，經(jīng)過低通濾波和上變頻的混頻后的射頻信號最終被調(diào)制到2．4GHz，最后經(jīng)放大后送到天線發(fā)射出去。天線接收的射頻信號經(jīng)過低噪聲放大器和I／Q下變頻處理后，產(chǎn)生2MHz的中頻信號，此混合I／Q信號經(jīng)過濾波、放大、AD變換、自動增益控制、數(shù)字解調(diào)和解擴(kuò)、最終恢復(fù)出傳輸?shù)恼_數(shù)據(jù)。（7）IEEE 802．15．4MAC層可支持自動幀格式生成、同步插入與檢測，16bit CRC校驗(yàn)、電源檢測、完全自動MAC層安全保護(hù)(CTR、CBC、MAC、CCM)。（5）抗鄰頻道干擾能力強(qiáng)(39dB)。CC2420的主要性能參數(shù)n31如下：（1）工作頻帶范圍：2．400一2．4835Ghz（2）采用IEEE 802．15．4規(guī)范要求的直接序列擴(kuò)頻方式。該器件包括眾多額外功能，是第一款使用于ZigBee產(chǎn)品的RF器件。工作電壓3．3V，可直接與高頻芯片通信。它有多個系列和型號，分別由一些基本的功能模塊按照不同的應(yīng)用目標(biāo)組合而成。對于KVP幀和MSG幀來說，都可以選擇使用直接尋址方式或者基于綁定的間接尋擇方式進(jìn)行傳輸。這兩種幀結(jié)構(gòu)都包含群集ID信息。還有兩個附加的終端節(jié)點(diǎn)為了APSDESAP的使用：端點(diǎn)號0固定于ZDO數(shù)據(jù)接口；另外一個端點(diǎn)255固定于所有應(yīng)用對象廣播數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接口功能。APSDE通過APSDE服務(wù)接入點(diǎn)（APSDESAP）APSME通過APSME服務(wù)接入點(diǎn)（APSMESAP）APSDE提供在同一個網(wǎng)絡(luò)中的兩個或者更多的應(yīng)用實(shí)體之間的數(shù)據(jù)通信。ZigBee協(xié)調(diào)器和路由器為要加入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備分配地址的能力。啟動新網(wǎng)絡(luò)的能力。NLME提供的服務(wù)如下: （1）配置一個新的設(shè)備。 NLDE 提供以下服務(wù): （1）生成網(wǎng)絡(luò)層水平 PDU (NPDU)。為了與應(yīng)用層交互，網(wǎng)絡(luò)層邏輯上包含連個服務(wù)實(shí)體。同時，該管理實(shí)體還負(fù)責(zé)維護(hù) MAC層固有的管理對象的數(shù)據(jù)庫。：MAC層負(fù)責(zé)相鄰設(shè)備間的單跳數(shù)據(jù)通信。 （2） 信道能量檢測（energy detect）。ZigBee的協(xié)議棧主要分為:物理層（PHY）、MAC層、網(wǎng)絡(luò)∕安全層、應(yīng)用層。每個層都有一套特定的服務(wù)方法和上一層連接：數(shù)據(jù)實(shí)體(dataentity)提供數(shù)據(jù)的傳輸服務(wù)而管理實(shí)體(management entity)提供所有的別的服務(wù)類型?？梢娂彝ゾW(wǎng)絡(luò)采用無線
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