毕业设计（论文）-基于物联网的智能家居网关系统的设计Word文件下载.docx

1、 2015 年 05 月 15 日基于物联网的智能家居网关系统设计摘要随着经济的高速发展，人们追求的生活质量越来越高，因此，建立一个舒适、低成本及高效率的智能家居系统已成为 21 世纪热点的话题之一。物联网的应用前景将会成为智能家居系统的一个重要的突破口，对智能家居产业发展具有重要的意义。本设计采用“贴近生活，使用方便”的物联网思想作为设计理念，搭建了一个基于物联网的智能家居网关系统。本次设计包括的模块有网关板模块、节点板模块、网页模块、APP 模块。主要实现的具体功能有，PC 机可以通过浏览器显示节点板采集的温湿度数据以及通过浏览器控制控制节点板的 LED 灯的开关状态，也可以通过 APP

2、显示节点板采集的温湿度数据以及控制节点板的 LED 灯的开关状态。PC 机与节点板之间的通信和APP 与节点板之间的通信，都需要经过网关板进行转接，因此网关板是整个系统的通信桥梁。为了实现网关板通信桥梁的角色，本次网关板的设计， 硬件上采用恩智浦公司的 LPC1769 作为主控 MCU，该系统由 LPC1769 内嵌以太网模块和 DP83848 芯片构建一个以太网服务控制器，并与 wifi 模块、ZigBee 模块和 W25Q128 的存储芯片搭建成一个网关系统。软件上以uC/OS-II 实时操作系统为框架，搭载了 uIP 协议任务和其他任务模块，构建成一个 WebServer 功能。通过设计

3、相关的网页及 APP，即 PC 机终端和手机终端，实现了“使用方便”的设计理念，采集温湿度数据实现了“贴近生活”设计理念，从而搭建成一个物联网的智能家居网关系统。关键词 ：智能家居；物联网；ZigBee；wifiAbstractWith the rapid development of economy, the quality of life that people pursue with is getting increasingly higher. Therefore, setting up a pleasing, low costing and efficient Intelligent

4、 Home System has been one of the hottest topics in the 21st century.The application prospect of the internet will be an essential breakthrough of intelligent home system, having great significance for the development of intelligent industry. Taking “approachable to life, convenient to use” as the de

5、sign concept, this design builds an Intelligent Home Gateway System based on IOT. Modules of our design are made of the gateway board, gusset plate, web page and APP. The main functions of the design include: through browser, PC can display temperature and humidity data collected by gusset plate and

6、 control the on-off state of LED of gusset plate. Likewise, the APP has the same effects.The gateway board acts as the bridge of the whole system, as both the communication between gusset plate and PC and the communication between gusset board and APP need the transmission through the gateway board.

7、 To achieve this, the design of gateway adopts NXPs LPC 1769 as the MCU on hardware. This system builds an Ethernet controller composed of Ethernet module with embedded LPC1769 and DP83848 chip; it also constructs a Gateway System in which includes wifi module, ZigBee module and W25Q128 storage chip

8、. About software, which includes the uIP Protocol Task and other task modules, it produces a Web Server function within the framework of uC/OS-II RTOS. By designing relevant web pages and APP, that is,PC terminal and mobile terminal, the design approach of using convenience is presented; By collecti

9、ng the temperature and humidity data, the design concept of approaching to life is realized. Ultimately an Intelligent Home Gateway System of IOT is created.Key word：Smart Home; Internet of Things; ZigBee; wifi目录第 1 章 绪论11.1 智能家居的概念11.2 物联网的智能家居11.2.1 物联网的概念11.2.2 物联网的智能家居系统21.3 研究意义3第 2 章 系统的总体设计42

10、.1 网关板的功能介绍42.2 系统的设计方案4第 3 章 硬件设计概述63.1 网关板的设计概述63.1.1 网关板的总体设计概述63.1.2 LPC1769 的相关概述63.1.3 以太网控制器概述73.1.4 xbee 模块概述83.1.5 wifibee 模块概述83.1.6 FLASH 存储器概述83.2 ZigBee 节点板概述9第 4 章 软件设计104.1 软件的总体设计概述104.2 uC/OS-II 操作系统和 uIP 协议概述104.2.1 uC/OS-II 操作系统简介104.2.2 uIP 协议简介124.3 开发工具介绍134.3.1 Keil MDK简介134.3

11、.2 Dreamweaver 简介134.3.3 Ecplise 简介144.4 网关板的软件设计与实现144.4.1 网关板的软件框架144.4.2 网关板的软件代码分析17 网关板程序框架分析17 WebServer 的实现过程18 获取网页数据的过程204.5 网页设计224.5.1 网页设计结构224.5.2 网页数据的响应过程244.6 xbee 和 wifibee 网络通信的实现与设计254.6.1 通信协议的定制254.6.2 xbee 通信的实现274.6.3 wifibee 通信的实现284.7 APP 的实现过程284.7.1 APP 的界面设计284.7.2 代码分析28

12、第 5 章 系统的搭建与测试345.1 PC 机的环境搭建345.2 PC 机访问网关板测试355.3 手机 APP 访问网关板测试38第 6 章 总结与展望406.1 毕业设计总结406.2 未来展望40致谢41参考文献42第 1 章 绪 论1.1 智能家居的概念智能家居，或称智能住宅，是以住宅为平台，兼备建筑设备、网络通讯、 信息家电和设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安 全、便利、环保的居住环境。它在保持了传统的居住功能的基础上，摆脱了被 动模式，成为具有能动性智能化的现代工具。智能家居不仅提供了全方位的信 息交换功能，还优化了人们的生活方式和居住环境，帮助人们有效

13、地安排时间、节约各种能源，实现了家电控制、照明控制、室内外遥控、窗帘自控、防盗报 警、计算机控制、定时控制以及电话远程遥控等功能。智能家居系统成为一种新兴的综合技术学科。智能家居系统也可被定义为一个控制过程，或者控制系统，利用现在被大多数科技人员已掌握的计算机技术、网络布线技术、网络通信系统将其糅合，使之成为融合在家居控制中的多个子系统，并使其智能的结合在一起。1.2 物联网的智能家居1.2.1 物联网的概念物联网（InternetofThings）指的是将无处不在的末端设备和设施，包括具“内在智能”的传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等、和“外在使能”的，如贴上

14、 RFID 的各种资产、携带无线终端的个人与车辆等等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”，通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网络实现互联互通（M2M）、应用大集成（GrandIntegration/MAI）、以及基于云计算的 SaaS 营运等模式，在内网（Intranet）、专 网（Extranet）、和/或互联网（Internet）环境下，采用适当的信息安全保障机制提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、 预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、43领导桌面（集中展示的 Cockpit Dashboard）等管理和服务功能，

15、实现对“万物、高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化 TaaS 服务。物联网概念的问世，打破了之前的传统思维。过去的思路一直是将物理基础设施和 IT 基础设施分开，一方面是机场、公路、建筑物，另一方面是数据中心，个人电脑、宽带等。而在物联网时代,钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，在此意义上，基础设施更像是一块新的地球。物联网把我们的生活拟人化了，万物成了人的同类。在这个物物相联的世界中，物品能彼此“交流”，无需人的干预。可以说，这是一个智能化的世界。智能家居是物联网最生活化的应用之一：窗帘可以自动感知光线而关闭;空调更“听话”了，天热它会把温度调低，太潮就会自动抽湿灯也知道节能了，房间里没人会自动灭掉。如此等等，不一而足。物联网的应用竟已经很广泛，遍及智能交通、环境保护、