物联网应用系统设计

武汉华夏理工学院

信息工程课程设计报告书

课程名称物联网应用系统设计

课程设计总评成绩

学生姓名

学号

学生专业班级

指导教师姓名

课程设计起止日期２０１

一、课程设计项目名称

基于ZigBee协议栈的智能家居控制灯系统

二、项目设计目的及技术要求

项目设计目的

通过《物联网应用系统设计》课程设计，使学生能够掌握物联网应用系统

设计的开发流程、设计方法，使学生能够综合应用《无线传感器网络技术》、《嵌入式技术》、《JAVA WEB程序设计》《Andriod程序设计》、《物联网应用系统设计》等物联网工程专业课程的知识。要求学生经过课程设计的教学环节进一步理解物联网应用系统总体架构，掌握物联网应用系统的基本设计方法，程序开发流程，

从而使学生对物联网应用系统设计能力有较大提高。

项目的主要任务

1．设计内容：

课程设计题目一般由指导教师提供，也可以在老师的同意下学生自己题；

4人一组，每组完成的内容不能雷同。设计参考题目如下：

1）智能家居环境监测系统

2）智能家居控制灯系统

3）智能农业区-自动灌溉系统

2.基本要求：

1）学会单片机的应用方法，开发环境；

2）结合任务要求，完成系统设计和调试，鼓励功能扩展和创新；

3）会应用protues工具，根据设计的电路，画电路图，并利用protues进行验证仿真；

4）熟悉汇编或C51语言，用C51完成系统的软件编程；

5）按规范撰写课程设计说明书。

3. 项目分工

上位机：李永红、夏智君

下位机：陈建、李元毅

三、项目设计方案论证

基于ZigBee 协议栈的智能家居控制灯系统设计的整体方案

对ZigBee 协议框架结构进行分析，然后通过论述协议的应用层、网络层、数据链路层、物理层和MAC 层的功能，将无线传感器网络与ZigBee 技术相结合，阐述无线传感器网络节点的硬件和软件设计方法。在本设计中，选用功耗较小的CC2530芯片作为通信芯片来设计节点。通过编写协议栈程序，进行包含汇聚节点及传感器节点的组网通信实验。利用VC++编写上位机程序，通过串口进行数据交互，从而控制小灯。此系统的组成框图如图3-1所示：

图3-1 基于ZigBee 协议栈的智能家居控制灯系统设计的整体方案

系统实现原理

硬件原理图

本实验使用的是CC2530芯片， CC2530 具有一个IEEE 兼容无线收发器。RF 内核控制模拟无线模块。另外，它提供了MCU 和无线设备之间的一个接口，这使得可以发出命令，读取状态，自动操作和确定无线设备事件的顺序。无线设备还包括一个数据包过滤和地址识别模块。本系统主要涉及LED 、RS485模块、USB 转串口电路、CC2530典型应用电路。如下图所示：

C C 2530

Z i g b e e 4模块 C C 2530 Z i g b e e 3模块

发送 无线模块 接收

图3-2-1 CC2530的LED模块图3-2-2 小灯模块

图3-2-3 USB转串口电路

节能灯模块

本实验用的节能灯传感器为12V供电，接通电源后节能灯亮，该节能灯可以通过继电器控制其开关，通过控制四路继电器P1的吸合与断开，控制节能灯的打开与关闭。

图节能灯传感器

{case SAMPLEAPP_PERIODIC_CLUSTERID: = 128; = TRUE;

线传感器网络的理论及其应用.北京：北京航空航天大学出版社，2012.

[2]姜仲，刘丹等.ZigBee技术与实训教程.北京：清华大学出版社，2014.

[3] 姜仲，刘丹 ZigBee技术与实训教程.北京.清华大学出版社.2016.

[4] 王小强，欧阳骏无线传感网络设计与实现。北京.化学工业出版社。2012

[5] 基于CC2530的无线传感器网络监控平台任珍文，黄玉清

刊名：《电子技术应用》出版日期：2012 期号：第10期

[6]MFC Windows应用程序设计习题解答及上机实验/任哲,李益民,车进辉编著.2版，

北京:清华大学出版社,2007. 10

[7]MFC Windows程序设计:第2版/(美)帕罗赛斯(Prosise,J.)著;北京博彦科技发展有限责任公司译.北京:清华大学出版社,2007.