ZigBee控制系统论文提纲

论文题目：基于ZigBee技术智能家居控制系统的设计与研究

摘要：随着时代的不断进步,人们对生活环境的安全性提出了更高的要求。传统的家居监控系统往往完全依赖于传感器节点来实现,例如安装声光报警装置等。但是这一类的装置作用范围有限,同时灵敏度不高,无法有效地起到安全防护的功能。同时,在传输带宽、稳定性等方面都有明显的限制,更缺乏自动语音报警等关键技术的支撑。随着通信技术的发展,目前我国三大运营商均已经开始大规模地推广LTE（Long Term Evolution）通信技术。LTE是第四代通信协议制式中的一种,较3G通信制式而言,LTE 协议引入了 OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用）和MIMO（Multi-Input＆Multi-Output,多输入多输出）等关键传输技术,显著增加了频谱效率和数据传输速率。LTE协议网络架构更加扁平与简单,减少了网络节点和系统复杂度,从而减小了系统时延,可以更好地实现实时操作。针对传统智能家居系统存在的缺陷,同时充分利用LTE通信技术的优势,论文提出并设计了一种新型的基于ZigBee技术的智能家居控制系统。该系统通过ZigBee短距离通信协议构建无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSN）,通过无线传感器网络有效采集各个节点的监控信号并及时反馈给控制系统。单片机控制系统通过AT指令与LTE通信模块的建立实时通信,进而发送语音信息给设定服务中心或用户终端,从而建立远程通信链路,该链路可以实时提供现场视频或图像信号的传递,更好地实现了智能家居的实时监控功能。论文主要工作如下:（1）分析了课题的背景以及WSN、ZigBee、4G-LTE技术发展的过程,提出了一种结合WSN、ZigBee、LTE通信技术的新型智能家居的方案。对于ZigBee与WSN的关键技术与基本原理进行分析,为制定并实施合适的智能家居控制系统方案提供了理论支撑,明确了系统的基本的组网技术与通信方法;（2）完成对基于ZigBee技术智能家居控制系统的具体方案的设计,主要从开发平台、USB接口模块、功能模块三个方面详细分析系统的硬件架构与软件设计。并结合在智能家居场景中的实际应用,对各个模块的功能应用进行了分析与验证;（3）分析了 LTE通信技术的基本结构与原理,对OFDMA、MIMO、VoLTE等LTE制式通信中的关键技术进行分析,对实验场景的LTE网络进行测试分析和优化处理。为智能家居控制系统的实际应用提供网络环境基础。论文所设计的新型智能家居控制系统具有实时性好、可靠性高、交互性优、通用性和实用性强等特点,具有广阔的应用前景。

关键词：ZigBee技术;短距离通信协议;无线传感器网络;LTE通信技术;智能家居控制系统

学科专业：电子与通信工程

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 研究背景及现状

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究现状

1.2 研究意义

1.3 论文研究思路和主要内容

1.3.1 研究思路

1.3.2 主要内容

第2章 系统总体设计原则与理念

2.1 通信协议

2.1.1 ZigBee技术概述

2.1.2 ZigBee系统的特点

2.1.3 ZigBee网络射频芯片CC2430

2.1.4 ZigBee网络拓扑类型

2.1.5 常用短距离通信协议的比较

2.2 组网技术

2.2.1 WSN(无线传感器网络)概述

2.2.2 WSN的特点

2.2.3 WSN分级组网架构设计

2.3 智能家居解决方案设计

2.4 本章小结

第3章 控制系统的具体设计

3.1 平台硬件与软件设计

3.1.1 开发平台的选择

3.1.2 开发环境介绍

3.1.3 协议栈软件设计

3.1.4 通信原语

3.2 USB接口模块的设计

3.2.1 总体结构

3.2.2 硬件系统

3.2.3 软件系统设计

3.3 功能模式设计

3.3.1 ZigBee/LTE通信转换

3.3.2 ZigBee/IP变换

3.3.3 语音采集模块

3.3.4 WSN传感器终端

3.3.5 视频图像采集模块

3.4 本章小结

第4章 系统网络环境优化

4.1 总述

4.2 LTE制式组网架构分析

4.2.1 LTE网络的基本结构

4.2.2 LTE无线接入技术

4.2.3 LTE帧结构

4.3 LTE制式的关键技术

4.3.1 正交频分复用技术(OFDM)

4.3.2 多入多出技术(MIMO)

4.3.3 LTE系统中继技术

4.3.4 LTE语言通话技术

4.4 LTE制式的网络优化

4.4.1 下行链路1×2 SIMO

4.4.2 下行链路1×2 MIMO

4.4.3 SIMO与MIMO的对比分析

4.5 本章小结

第5章 结论

5.1 主要工作

5.2 不足之处

5.3 拓展研究

参考文献

致谢