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工学硕士学位论文

ZigBee 无线技术在智能家居中的应用

硕士研究生: 芦宁
导师:刘建伟教授
副导师: 熊世辉高工
申请学位: 工学硕士
学科、专业: 控制理论与控制工程
所在单位:深圳研究生院
答辩日期:2006 年 6 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
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Dissertation for the Master Degree of Engineering
ZIGBEE WIRELESS TECHNOLOGY
APPLIED IN INTELLECTUALIZED
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Candidate: Ning Lu
Supervisor: Prof. Jianwei Liu
Associate Supervisor: Senior Engineer Shihui Xiong
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Specialty: Control Theory and Engineering
Affiliation: Shenzhen Graduate School
Date of Defence: June, 2006
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要

随着信息技术和网络技术的高速发展及人们居住理念的变化与提升,居
室的物理空间和豪华的装修不再是人们追求的最终目标,人们越来越追求生
活细节的简单化和智能化,希望在日常家居生活中都能置入智能化程序,享
受“一键 OK”式的简单生活操作。于是智能家居、智能住宅、数字家园网络
化住宅、家庭网络、数码家庭等概念在国内外被广泛提出,各种新技术在家
庭智能化系统中不断得到应用。
低功耗、低成本、易于组网和维护的家庭智能化系统的研究与开发,是
一项有关自动控制、计算机、通信等多学科交叉研究的课题。ZigBee 是一
个最近新出现的无线通信技术,在家用系统控制、楼宇自动化、工业监控领
域具有广阔的市场空间。蓝牙、WLAN 技术,由于协议复杂、成本高、耗
电等,在上述应用领域中的推广应用遇到较大的困难。
本文对 ZigBee 无线技术的协议框架进行了分析,研究了各个通信协议
层的具体功能与作用,采用遵循 IEEE 标准的低功耗无线收发器飞
思卡尔 MC13192,进行无线传感器网络节点的开发;设计主节点的硬件及
其与网关的接口,并定义了主节点与网关的通讯协议;分别设计了采用传感
器的具有室内温湿度调节功能的终端节点;通过对终端节点通信物理层及
MAC 层设置达到了节约能耗的目的,最后对整个系统进行了测试。尽管国
内有基于无线技术的家庭智能化系统的开发研究的相关报道,但由于可靠
性、价格、标准等原因没有推广应用。本课题重点解决家庭智能化系统运行
可靠、低功耗、网络化等关键技术问题。该项技术的研究不仅可用于家庭智
能化系统中,还可以推广应用于基于无线网络的工业控制、环境监控系统中。
飞思卡尔 MC13192 无线模块符合 IEEE 标准,安全可靠的应用,
实现成本低,长期工作可靠性高,功能丰富,性价比高,可以更好地满足现
代家庭的生活需要。

关键词智能家居;ZigBee;IEEE ;MC13192;网络拓扑

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract

With the high development of information technology work,
people change their notion in their dwell, physics space of the room and
luxurious equipment are no longer the goals that people pursue, what people
want is to simplify and intelligentize the details of live, to embed kinds of
intelligentized programs in home ap