辽宁省高等教育自学考试专业本科段宋体四号居中论文通篇用A4纸默认边距毕业设计黑体37号居中.docx

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1、虹宁省高等教育自学考试专业（本科段）批注IPanghUiPh1:宋体四号，居中论文通篇用A4纸，默认边题/批注panghuiph4J:小二:号黑体批注IPanghUiPh5:小三号宋体设计题目|：学生姓名：准考证号：指导教师：完成日期：基于ZigBee的家居智能光照监测系统设计,批注6:论文题目宜简不宜繁.三号宋体居中（英文用TimCSNCWR（man字体），在该页中间偏上位置说明，此模板仅作为物联网工程专业的毕业论文格式推版参考，模板所列并非论文撰写的必须框架和内容，论义具体撰写内容要结合实际选题进行。I内容提要批注|微软用户7:黑体五号居左行距20磅像居环境与人们的生活质量紧密相连。通过对

2、家居环境中的光照强度进行监测，实时调I仃肪控窗帘的开关，可提高家居生活的舒适度。ZigBee技术是短距离无线通信的主流技术之一，具有低成本、低复杂度、易于实现等特点。本文采用ZigBee通信技术组建星状拓扑结构的无线传感器网络，实现家居环境中光照监测的智能化。系统设计包括林调器节点和终端采集节点的软硬件设计和上位机端的软件设计两部分，硬件设计主要基于CC2530芯片实现，软件设计基于Z-Stack协议栈进行二次开发实现。协调器节点在设计中加入了ZigBee模块和WiFi模块，前者负责传感器网络内部通信，后者充当网关，与ImerneI相连，将数据传递给用户；终端节点利用光敏传感器和温湿度传感器完

3、成对光照强度和温湿度的采集工作：配置1.ED灯及步进电机，以便模拟室内灯光和窗帘的开合，使系统功能更加完善。上位机软件采用Android技术和JaVa语言设计实现，软件共设计了四种灯光模式以及对窗帘的一键控制按钮，满足用户在不同环境下的不同需求。硬件部分与软件部分相结合，根据采集到的实时数据与用户设定的阈值来完成对窗帘的自动控制，进而达到对家居生活中光照强度的智能调控。批注网:300-500字，宋体五号（英文用TimeSNeWI关键词：IZigBee技术；无线传感器网络：理能光照奇测；星状拓扑结构IRoman字体）,两端对齐，行距20磅.段首空两个汉字位置，即首行缩进两字符.批注I锻软用户9:

4、热体五号居左批注*软用户10J：关键词35个梢体五号,词间用分号分隔.批注lt软用户11:居左，五号，TimeNc Roman加 黑NewRoman 5 .两端对齐，行距为20崎，段首空4 个字母位置AbstractIHomeenvironmentandpeoplesqualityoflifearecloselylinked.Bymonitoringtheilluminationintensityinthehomeenvironmentandadjustingtheswitchofthecurtaininrealtimecanimprovethecomfortdegreeofhomelife.

5、ZigBeetechnologyisoneofthemainstreamtechnologiesofshortdistancewirelesscommunicationandithasthecharacteristicsoflowcost,lowcomplexityandeasytorealize.Inthispaper.ZigBeecommunicationtechnologyisusedtoconstructastartopologywirelesssensornetworktorealizeintelligentilluminationmonitoringinhomeenvironmen

6、t.,hesystemdesignsthehardwareandhardwarepartincludesthecrdinatorntxleandIheterminalacquisitionarepartdesignsasoftwareinlheuppermonitor.ThehardwaredesignismainlybasedonCC253()chipandthesoftwaredesignisbasedonZ-Stackprotocolstackforsecondarydevelopment.Inthedesignofthecoordinatornode,ZigBeemoduleandWi

7、Fimoduleareadded.Theformerisresponsiblefortheinternalcommunicationofthesensornetwork,thelatteractsasthegateway,connectedtotheInternet,andtransmitsthedatatotheuser.Theendnodesusephotosensitivesensorsandtemperatureandhumiditysensorstocompletethecollectionoflightintensityandtemperatureandgure1.EDlights

8、andsteppingmotorstosimulatetheopeningandclosingofindoorlightsandcurtains,andmakethesystemfunctionmoreperfect.TheuppermonitorsoftwareisdesignedwithAndroidtechnologyandJavalanguage.Fourlightingmodesandonebuttoncontrolaredesignedtomeetthedifferentneedsofusersindifferentenvironments.Combiningthehardware

9、partwiththesoftwarepart,accordingtotherealtimedatacollectedandthethresholdvaluesetbytheuser,theautomaticcontrolofthecurtaincanbecompleted,andthentheintelligenceoftheilluminationintensityinthehomelifecanbeachieved.批注I微软用户12:与中如&要内.容保船一或，TimCkeywords:Beetechnology；WireleSSSenSornetwork；IntelIigenlillu

10、minationmonitoring；Startopology批注lit软用户13:5号TimeNewRoman加黑居左批注14日与中文关键词相对应,5号TimCNewRoman批注1微软用户15:四号黑体，居中目录两字中间空，格位置下面项目包括引言、正文、级、二级标题、结论和参 考文献及其时应的页码，所有内容小四号宋体，两端 对齐。引言一、相关技术简介(-)WSN基本概念及特点(二)WSN拓扑结构3()ZigBee通信技术5二、系统硬件设计6()总体设计6(二)硬件电路设计9三、系统软件设计10(一)下位机设计10(ZZ)上位机设计11四、系统测试与分析13(-)实验平台的搭建13(二)单元

11、功能测试13(H)整体功能测试14结论16参考文献17批注1微软用户16:四号黑体居中中间空格该页上面开始有带有论文题月的眉头，眉头论文标题字体为小五号楷体下面内容IooO1500字，小四号宋体，两端对齐，1.5倍行距，首行空2汉字，即首行缩进2字符该页下面页码为1固匐现今，在互联网技术较为成熟的大背景下，任何事物之间都有可能通过互联网实现通信连接，物与物之间的交流互通成为了大趋势，这一条件为物联网技术的兴起与发展确立了前提。到目前为止，物联网的核心仍是互联网，经由智能识别、感知技术与普适计算等方式，其广泛应用于各个领域，无论是工业、农业还是居家养老、高校建设，都在利用这新兴技术打造出满足自身

12、需求的产品。虽然物联网可以被称为一种技术，但是它也可以被看做是一种应用。应用的核心在于创新，能够在某行业发现突破点，以密切关注用户体验为宗旨，实现系列智能化设计，可以大大节约人力物力成本，提高工作效率，为人类的快速发展做出贡献。科技时代必然离不开信息技术的广泛应用，随着互联网公司层出不穷，很多大企业都捕捉到了新一轮的科技革命智能时代。虽然现阶段下人们的生活压力日渐增加，但是对于人性化服务的理念也在不断增强，“以人为本”这一概念成为了很多行业的运营宗旨。越来越多的企业想使科技服务于人类，让人们的生活变得更加轻松多彩，因此，中国社会逐渐形成了智能家居产业链。在整个发展进程中，既有小米、华为这样的通

13、信企业积极推动，又有美的、格力这样的传统家电巨头大力改革，同时，不乏百度、京东之类的互联网龙头积极参与，也有拓邦股份和欧瑞博这样的创新典范。近年来，随着智能家居的不断发展，各种智能无线系统融入了传统的家居设施中。以往的家庭设备大多数都需要用户手动操作，且彼此间相互独立，无法完成一键化控制，不利于人们打造系统化、便捷化的家庭环境。而有线监测设备更是布线困难，不适合在家居环境中大量使用，不仅不美观，而且还容易造成阻碍，影响人们的正常活动。因此，利用现代化技术，将智能监测系统与家用电器相结合，打造出更为人性化的智能产品，让其更好的服务于用户是现阶段的发展趋势。本次论文所研究的是基于ZigBCC的家居

14、智能光照监测系统，将其应用于传统窗帘之上，并配合室内灯光，完成智能窗帘的整体设计。传统窗帘需要用户手动操作来决定其开合，如果在手机端用一个按钮就能控制窗帘，将大大节约人们的休息时间。因此，本项目分为硬件和软件两部分，硬件方面采用基于CC2530的ZigBee通信模块完成主要的数据收发工作，光敏传感器和温湿度传感器负责实时采集外界环境数据，协调器端选用WiFi技术与手机端相连，将数据反馈给用户。软件方面利用Java语言实现了上位机软件的开发，在手机软件中，用户可提前设定阈值，当光照强度超过该阈值时窗帘自动闭合，也可直接选择一键打开或关闭窗帘。为了平衡室内的整体光线，手机端还设定了对于室内灯光的控

15、制，可以一键调节灯光亮度，从而满足不同情况下的光线需求。批注I微软用户17:正文内容不少于8000字，每1章的/ 首页都要单独另起1页。一级标超三号宋体加黑，二级标题小三号黑体,三级标题四号黑体，四级标题小四号末体加黑，一、二、三、四级标圈前面均空两个汉字位置,序号为：(-)1.卜、相关技术简介()WSN基本概念及特点无线传感器网络，简称WSN,是由大量移动或静止的传感器组成的无线网络。其通信模式可以是自组网，也可以是多跳的方式，主要负责采集数据、处理数据和传输数据。要实现在网络覆盖区域内，对被测对象进行深入探测，就必须使用大量的传感器节点，从而形成传感器网络。般来说，将传感描、感知对象和用户

16、作为传感器网络的三要素，而无线网络是最常见的通信方式，用于在用户和传感器之间建立连接。因此，无线传感器网络可以说是传感器技术、通信技术和计算机技术三者的结合。(二)WSN拓扑结构1平面网络结构|WSN的网络拓扑结构具有多种组网方式和形态，按照节点功能及结构层次划分可以分为四种网络结构，分别是平面网络结构、分级网络结构、混合网络结构和MeSh网络结构。如图IT所示，平面网络结构是最简单的一种拓扑结构，其组网算法复杂，每个节点都包含同样的路由及管理协议，具有较好的健壮性，易于维护。Q传58篇节点批注【1用：对于正文中的图要给出图号(从前至后按章持序)、图注，图注用黑体五号居中在图的卜方，图片 要大

17、小适中、涌蹴、居中显示。图1-1平面网珞结树2 .分级网络结构I图1-2所示为分级网络结构，它是平面网络结构的一种扩展。骨干节点和一般传感器节点分别对应网络的上层和下层。通常来讲，个网络中会包含个或多个骨干节点，它们彼此之间的连接采用的是平面网络结构，一般传感器节点与之相同。然而，骨干节点与一般传感器节点之间却是用分级网络结构连接的。分级网络结构一般以簇的形式存在。骨干节点具有汇聚功能，被称为簇苜，一般传感器节点则被称为成员节点。这种拓扑结构具有良好的可扩展性，易于集中管理，但管理开销大，成本较高。I,骨TV点图1-2分级网络结构批注微软用户19:正文小四号宋体，两端对齐，1.5倍行距，的面空

18、两汉字位置即苜行缩进两字符.3 .混合网络结构打节点Of传雄JS节点图1-3混合网络结构平面网络结构和分级网络结构的相融合，形成了混合网络结构，如图1-3所示。骨干节点和一般传感器节点之间的连接方式与分级网络结构很相似，都是相同类型节点间通过平面网络结构连接，不同类型节点间使用分级网络结构，但区别是混合网络结构中的一般传感器节点可以直接进行通信。因此，这种拓扑结构功能更加强大，但成本也更高。()ZigBee通信技术1. ZigBee网络拓扑结构(1)星型结构星型拓扑结构是最简单的一种拓扑结构，IEEE802.15.4的协议层已经定义了这种形式。用户在使用时，不需要用到网络层协议，但需要在应用层

19、做更多工作，比如自己设计数据的转发路径。该拓扑结构包含一个协调器节点和系列终端节点，不支持路由器。缺点是，若协调器节点的性能不高，则很容易成为整个系统的瓶颈。这是因为每个终端节点都只能与协调器节点进行直接通信，终端与终端之间无法直接对话。若终端之间想要进行通信，就必须通过协调器进行信息转发。(2)树型结构树型结构包括一个协调器节点，以及一系列路由器节点和终端节点。协调器和路由器节点都可以作为父节点，但是终端节点不可以有自己的子节点。这就说明，协调器可以连接许多路由器和终端节点，路由器也可以有很多的子节点，以此类推，可以叠加多层。在树型结构中，每个节点只能与自己的父节点或子节点直接通信，若想要两

20、个不相邻的节点完成对话，被传递的信息将沿着树型结构找到它的上一层祖先节点，再由这个祖先节点向下传递，直到传送给目标节点。缺点是，该系统只有唯一的路由通道，在协议栈层处理的路由信息对应用层来讲是完全透明的。(3)网状结构网状拓扑结构比以上两种结构更复杂，但是基本组成与树型结构类似。不同的是，网状结构中，路由器节点之间可以进行通信，这就为整个系统提供了更多的路由方案。不仅如此，网络层还提供了路由探索功能，可以计算出信息传递的最优路径，且不需要应用层的参与，大大提高了传输效率。该结构具有强大的自组织和自愈功能，通信方式采用“多级跳”，可以组成复杂度较高的网络。星型及树型拓扑结构适合距离较近的应用场景

21、，而网状拓扑结构可以实现规模较大的网络的构建。2. ZigBee网络通信信道一般而言，不同电波之间频谱也是不相同的，为了避免不同应用之间的相互干扰，需要对无线通信系统的通信信道进行管理。如果想要使用某一特定频段需要得到无线电管理部门的许可，以满足不同行业的不同要求，这些频段包括ISM（工业、科学和医疗）频带。如图1-4为ISM频段分布示意图。IEEE802.15.4工作在ISM频带，共规定了27个信道。在2.4GHz频段，共有16个信道，信道通信速率为250kbps；在915MHZ频段，共有10个信道，信道通信速率为40kbps；在896MHZ频段，共有I个信道，信道通信速率为20kbpso信

22、道0868,9I5IHz物理层868.3MHz信道IUol1. 2MHZ,iiiii902fHz928MHZ信道11-26-I1.5MHz2.4GHz图1-4ISM频段分布示意图如图卜5为不同频段的信道分布。在ZigBee无线通信网络系统中通常使用2.4GHZ频段，这一频段能够被广泛使用的原因有三：第一，2.4GHZ的全球通用性很强，是一个全球化的频段：第二，2.4GHZ的频宽胜过其余的频宽，这样就能够提高整体的数据传输速率；第三，2.4GHZ的天线尺寸极小，产品体积也很小，使用起来非常便捷。频率频芾覆盍范围数据传娘速率信道数星（.4GHZ191全球250kbps16（915MHZISM灵洲4

23、0kbpsIO868MizISM欧洲20kbp1图1-5不同频段的信道分布二、系统硬件设计（一）总体设计1 .系统组成本文设计的是基于ZigBee的智能光照监测系统，主要实现对窗帘和灯光的自动控制及客户端的数据显示。在系统搭建之前，苜先要对系统进行整体方案规划,一个优秀的方案有助于系统所有功能的良好实现。本文主要从系统方案设计、器件选型、硬件电路设计、上位机软件设计四个部分进行具体描述。该系统主要包括智能化控制和数据显示两个功能，系统由一个协调器节点和两个终端节点构成。智能化控制功能主要是通过传感器对环境数据进行实时采集，将采集到的数据经由协调器节点上传给上位机软件，客户端将对数据进行处理，最

24、终完成数据的显示。终端一由光敏传感器和两个1.ED灯构成，主要用于采集光照强度，模拟室内灯光环境。终端二由温湿度传感器和步进电机构成，主要负责采集室内温湿度并模拟窗帘的开合。系统总体框图如图2T所示。图2T系统总体框图各终端将数据通过ZigBee通信方式发送给协调器节点，再通过WiFi技术将数据从协调器节点发送给上位机。在手机端处理接收到的数据之前，用户苜先需要设置光强阈值。当上传的光强大于或小于阈值时，步进电机自动完成正反转操作，实现窗帘的自动开关。上位机软件设计了数据显示功能和用户控制按钮，用户不仅可以看到实时监测的数据信息，还可通过各个按钮实现对窗帘和室内灯光的一键化操作，使得整个系统更

25、加人性化、便捷化。基于ZigBee的智能光照监测系统包括卜位机硬件设计和上位机软件两部分。硬件设计主要包括ZigBee模块和传感器模块，考虑到本系统需要模拟两种家居设施，因此选用一个ZigBee协调器节点和两个终端节点。每个终端节点都由CC2530控制芯片、传感器模块（光敏传感器和温湿度传感器）以及控制设备模块（1.ED灯和步进电机）组成，而协调器节点则包含控制芯片和WiFi模块，完成数据的通信和传输。在各个节点正常供电的情况下，传感器模块负责采集、存储、分析和上传光照强度及温湿度信息。因为本设计只是简要模拟了家居环境，所用到的节点个数不是很多，通信方式不是很复杂，因此协调器和终端节点之间以星

26、型拓扑结构进行组网通信。通过这样的简易网络将光照强度和温湿度数据上传给上位机，再由上位机软件对数据进行分析和处理。ZigBee协调器通过WiFi模块与上位机相互通信，ZigBee和WiFi之间基于串口通信，WiFi模块内置TCP/IP协议，使得手机可以直接连接到WiFi,就相当于直接连接到了ZigBee上。在用户开启手机软件前，应先与WiFi网络相连接才能实现进一步操作。下位机各节点供电后开始自行组建ZigBee网络，各终端节点的传感器模块开始独立采集环境数据并发送给协调器后，ZigBee模块将数据通过串口输出到WiFi模块上，后经WiFi将数据上传到手机端。上位机在收到系统采集到的光照强度和

27、温湿度数据后，对其进行分析、处理和运算，完成后可以将结果直观的显示给用户，窗帘的自动开合也是基于这一数据才可完成。其余可操作按钮交给用户自行选择，两者结合才是系统的完整实现效果。所以，下位机的主要任务是采集并发送数据，具体通过传感器采集信息，CC2530控制芯片将数据进行分析、存储和处理，然后通过ZigBee模块和WiFi模块上传到上位机，由上位机端做最后的数据操作。2 .器件选型本系统的核心是微控制芯片，选用Tl公司的CC2530系列芯片作为主控芯片。CC2530是Tl公司开发的一款，用于2.4GHZIEEE802.15.4、ZigBee和RF4CE应用的一个真正的片上系统解决方案，它能够以

28、非常低的总材料成本建立强大的网络节点。CC2530具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。本系统中选用DHTIl温湿度传感器负责采集温湿度数据，并且可以输出数字信号。为了保证产品的可靠性和稳定性，其选用了专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术。传感器包括一个NTC测温元件和一个电阻式感湿元件，并与一个高性能8位单片机相连接。因此该传感器具有响应快速、准确性高、性价比较高、抗干扰能力强等特点。每个DHTIl传感器的校准工作都在精确度极高的的湿度校验室中进行。传感器工作时需要在内部检测信号并处理，这一过程需要用到校准系数，因此，这一系数会以程序的形式存储在内存中。该传感器具有很小的体

29、积、极低的功耗，运用单线制串行接口，实现系统集成时变得方便快捷。系统选用的ZigBee无线通信模块的核心系统在出厂时已经设计完成，包含完整协议栈。若想要对其进行二次开发，只需要对一些外部电路进行搭建，利用协议栈自带的库函数来完成相关操作，以适应系统的主要功能。该模块采用贴片式焊接技术，在电路设计上结构紧凑且可以外接SMA天线。系统主要选择ZigBee和WiFi两种通信方式，前者作为传感器网络内部的通信方式，后者充当网关，负责在上位机和下位机之间传递数据，其性能和特征如表2T所示。通信方式协议标准性能指标应用领域优点WiFiIEEE8O2.15.3bga工作频率2.4GHz,传输频 率为 IlM

30、bitZs, 传输距离可达 l（X）m公共场所及家庭 网络传输速率较高、 降低网络成本ZigBeeIEEE802.15.4采用2.4GHZ频 率，使用调频技 术，基本传输速 率为 25Okbit/5, 可传输距离最高 可达20OmPC外设、家庭智 能控制、医护、 工业设备控制成本低、功耗小、 网络容量大、频 段灵活、保密性l陆27两种通信方式的对比（二）硬件电路设计批注20:表采用卡线制（左右两假I开口）（表的上下边框宽度15造.内部格线宽度O5磅）表中字体为 5号，表号表注位于表的上方用黑体5号（居中），表 号与表注之间隔I个汉字距离.表中具体内容、文字视 情况可居中也可左对齐。对于正文中的

31、表，要给出表号 （从前至后按章排序）表注.1 .供电模块设计若想使系统正常运行就需要外部持续供电，在整个智能光照监测系统中，各个模块均为3.3V供电。当底板以电脑作为电源时，其供电电压为5V,这就需要一个5V转3.3V的电源接口来实现对各模块的正常供电，此时电路中由宽电容状态转变为适宜电容状态。一些完善节点的电源模块还具有存储电量的功能。具体电路图如图2-2所示。2 .底板设计本系统所设计的底板主要接口包括调试接口、WiFi模块接口、功能按键接口及USB接口，除此之外还包括ZigBee模块的I/O接口。3 .核心板设计ZigBee模块的核心芯片为CC2530,本系统选用的是由深圳亿研电子二次开

32、发的ZigBee模块，只需要对外围电路进行简单搭建方可使用。核心板内嵌Z-Stack协议栈，使用时要在应用层中加入自定义文件，完成对硬件的控制工作。4 .传感器与控制元件设计传感器包括光敏传感器和温湿度传感器，控制元件包括步进电机，其主要功能和特性在上文中已有所概述。三、系统软件设计（一）下位机设计1 .下位机网络组建ZigBee网络的组建分为两个步骤，一是协调器建立网络，二是将路由器和终端节点加入网络。协调器是ZigBee网络中首先运行的设备，作用是建立并管理网络。首先要选择信道和网络标识符，在本系统中，选择的信道是w-DDEFAUEr-CHAN1.IST=Ox/11-OxOBw当协调器建立

33、好网络后，将一直处于扫描状态，监测是否有节点请求加入网络。在智能光照监测系统中，协调潜节点由ZigBee和WiFi两个通信模块组成，WiFi模块可以充当网关使用。当终端一、二加入网络后，首先由ZigBee模块接收终端采集到的数据，数据经由串口通信方式发送给WiFi模块，通过无线局域网的传输，最终反馈到用户的上位机端。在ZigBee系统中，路由节点的主要作用是路由选择和数据转发。ZigBee路由协议不同于传统的无线传感器网络，传统网络的汇聚节点是具有增强功能的传感器节点，其他节点均具有终端和路由器的双重功能。但是在ZigBee网络中，协调器节点可以被看做是汇聚节点，而终端节点和路由节点的功能是分

34、开的。这就意味着终端节点的功能已经被简化，只负责采集和发送数据，不具备路由功能。因此，ZigBCe网络中的路由协议将更为全面和细致。在ZigBee网络中，设备地址分为MAC地址和逻辑地址两种。MAC地址是硬件在出厂时就已经规定好的，不允许被修改，而逻辑地址则是在设备加入网络后由父节点分配的，共有两种分配方式。一是随机分配，设备加入网络后，根据其MAC地址，父节点随机分配一个没有被使用过的16位短地址，若地址冲突，则会有相应提示。与同一个父节点相连的终端节点的网络地址一般是连续的，而与同一个父节点相连的路由节点的网络地址通常是不连续的。二是分布式分配机J,ZigBee网络提供了MAX_DEPTH

35、、MAX_ROUTERS以及MAX.CHI1.DREN,分别对应网络的最大深度（1.）、每个父节点拥有的孩子节点中路由器的最大数目（R）和每个父节点拥有的孩子设备数（C）0其具体值根据公式（3-1）计算，Cskip（J）是指网络深度为止2 .下位机软件设计下位机端的程序主要使用C语言和汇编进行编写，C语言易学易用，汇编语言执行效率高。只有将这两种语言相互结合，才能取长补短，以相对简单的方式编写出执行效率较高的代码。本系统选用IAREmbeddedWorkbench作为开发平台，IARSyStemS的C/C+编译器可以生成高效可靠的可执行代码，应用程序越大，效果越明显。IAR是一个完整的集成开发

36、环境，从代码编辑器、工程的建立，到C/C+编译器，各种开发工具都是稳定的，而且易于使用。它和各种仿真器之间都具有紧密连接，用户在使用过程中，仅仅使用一种开发环境就可完成多种开发或调试工作。（二）上位机设计1.软件设计方案上位机监控软件主要负责实现数据的收发处理、数据显示、用户一键化操作等功能。整个网络启动后，先进行系统中各个模块的初始化，初始化时默认在光照强度大于10的情况下电机自动正转。通过WiFi模块将ZigBee协调器节点接收到的数据传给手机，在手机软件上可以显示接收到的光照强度值和温湿度值。对于软件设计好的一些操作按钮，当用户选择某一个进行操作时，数据经由WiFi传给下位机端，ZigB

37、ee协调器则要及时捕捉数据并通知相应终端节点对控制设备作出正确操作。3 .开发环境与软件架构EdiPSe是一个基于JaVa的开源、可扩展的开发平台，其本身就是一个框架和一组服务，从插件组件来构建开发环境，Eclipse附带了一组标准插件，包括Java开发工具17。虽然大多数用户都乐于使用Eclipse作为Java集成开发环境，但ECIiPSe的目标却不止于此。ECIiPSe还包括插件开发环境，其组件的主目标是希望扩展Eclipse的软件开发人员，因为它允许他们为Eclipse构建可无缝集成的工具。由于ECIiPSe中的所有东西都是插件，所以所有工具开发人员在为EdiPSe提供插件时都有相同的竞

38、争环境和发挥空间。4 .软件程序设计本系统中包含一个主界而和多个控制按钮。在使用软件之前，原则上应先与ZigBec协调器节点上的WiFi模块进行连接，打开手机WiFi功能，可找到该系统的WiFi名称，连接成功后，打开软件并点击“网络设置”，此时将会弹出本地IP和端口号。若IP地址和端口号均正确无误，则主界面中提示“连接成功”。显示对话框的程序设计如下：privatevoidshowDialog(ContextCOnleXI)显示对话框设置(1.ayoutInflatermlnflater=(1.ayoutInflater)context.getSystemService(TJNF1.ATER-

39、SERVICE);Viewview=tc(R.dlayout,null);1.inear1.ayoutlayout=(1.inear1.ayout)view.findViewByld(R.id.J-mndyoM/):TextViewtvI=newTextView(Context);XlnPfinalEditTexteditlP=newEditText(Context);xtC192.168.0.,);ew(tvl);ew(editIP);ew(view);I批注22:正文中涉及的程序段(包括注释部分)一律在智能光照监测系统中，选用手机作为上位机，其主要作用是完成对数据的使用5号字(英文用Tim

40、eNCWRQman字体,中文宋体)接收和处理。上位机软件设置了按钮以便用户直接操作，当上位机发出命令时，下位机根据此命令解释成对应的时序信号，直接对相关设备进行控制。卜位机实时读取各个设备的状态，转换成数字信号后反馈给上位机，上位机软件对需要显示的数据进行显示，方便用户及时发现系统问题，做出相应操作。四、系统测试与分析（一）实验平台的搭建基于ZigBee的智能光照监测系统在硬件和软件设计完成之后，系统的性能测试与分析是最重要的一个环节。待测试部分主要包括：测试仿真器驱动是否安装成功，这将为程序的烧写工作奠定先决条件；测试程序的烧写工作是否成功；利用串口调试助手，测试电脑与协调器节点之间能否通过

41、串口完成正常通信：测试协调器节点能否完成与终端节点的自组网工作；组网成功后，测试各系统模块是否可以正常工作：测试ZigBee模块与WiFi模块是否能够完成通信，WiFi模块在接收到数据后，能否正常传递给手机端；测试上位机软件能否正常在安卓手机端安装运行；测试整体系统是否可以协调工作，为用户提供的各个功能是否可以正常使用。（一）单元功能测试1 .仿真器驱动安装先将单片机通过仿真器与电脑相连，打开电脑的设备管理器”，查看“端口（COM和1.PT）”选项，若显示有黄色惊叹号则表示安装未成功。此时计算机上己经下载好了仿真器驱动，单击鼠标“右键”，选择“浏览计算机以查找驱动软件”，进行驱动的安装。安装成

42、功后惊叹号消失。2 .烧写程序该系统选用的是ZigBee星型网络结构，先将各节点通过SMartRF04仿真与电脑相连，打开IAR软件，生成各节点的.hex文件。实物连接完成，生成.hex文件后，打开SmartRFFIaShPrOgrammer编程器,在Flashimage,处选择.hex文件路径。若此时正向协调器节点烧写程序，则要选择对应的.hex文件进行烧写，终端、终端二的烧写方法与此相同。文件路径选择成功后，点击“Performactions按钮，等待程序烧写。3 .硬件连接软件安装成功后，开始准备硬件连接。苜先将协调器模块上的红色拨码开关调整到5、6开，1、2、3、4关的状态，以确保Zi

43、gBee模块与WiFi模块可以进行正常通信。其次将两盏1.ED灯分别插在终端一节点的底板上，光敏传感器根据正负极插在MQ2/1.IGHT插座上，此时传感器上的指示灯会亮起。然后将温湿度传感器插在终端二节点的18B20DHTIl插座上，步进电机接入底板进行5V供电。硬件连接成功后，将各节点通过USB连接线直接与电脑相连，实现稳定供电。首先将协调器节点与电脑相连，待指示灯亮起，此时协调器在等待其他节点的加入。然后按顺序连接好各终端节点，协调器与各节点之间将自动组建网络。各终端采集到的数据通过ZigBee网络发送给协调器节点，协调器节点再通过WiFi网关将数据发送给手机，在手机软件进行最后的数据处理

44、和显示。如图4-1所示为各节点组网时的连接方式，硬件连接成功后方可进行整体功能测试。图4-1系统硬件连接实物图（三）整体功能测试在整体测试之前，应先保证硬件程序已经烧好，并已连接完成。此时打开手机，寻找协调器节点上的WiFi信号进行连接，然后打开应用程序，连接网络。默认状态为自动模式，由于系统初始化程序设定，当光照强度大于10%时，步进电机自动正转10秒：当光照强度小于10%时，步进电机自动反转10秒，1.EDl(a)步送电机正转I步出电机反转I停止“手动模式手动模式开，1.ED2关。因此，在自然条件下，硬件连接成功后电机将自动正转10秒。与此同时，若软件界面上出现如图4-2（a）中的数据，则

45、表明下位机各模块均可以正常工作，数据传递通道基本准确无误。此时光照强度、温度、湿度应与当前环境下的信息相接近。确保下位机一切正常，才可测试上位机功能。无论在什么模式下，只要改变当前环境状态，软件上方的数据都会有变化。例如，当前光照强度为88%,用手遮挡住光敏传感器，光强数据很快降至28%；用水汽喷雾对准温湿度传感器喷洒一定时间，温度由原来的24度变为22度，湿度则升高至90%。若用户将软件选为手动模式，那么所有按钮将会变为可选择状态，如图4-2（b）所示。若用户点击“阅读模式”，则终端一节点上的1.EDl灯熄灭，1.ED2灯亮起；若选择外出模式，则所有灯都熄灭；若选择夜晚模式，则所有灯都亮起：

46、若选择睡眠模式，则1.EDI熄灭，1.ED2较亮。用户还可点击其他按钮，步进电机正转代表窗帘关闭，反转则代表窗帘打开，停止按钮可以帮助用户在任一位置停止操作。用户可以根据需要自行点击任意按钮，硬件部分均产生对应操作，能够基本模拟出智能窗帘环境，实现用户的一键化操作。VM网关-管理系光照强度:40%温度：28度湿度：95%阅读模式（Ied2亮，Iedl灭）I外出模式（全灭）夜晚模式（全亮睡眠模式（Ied2较亮，Iedl灭）(b)图4-2主界面的数据显示批注1微软用户23:结论单列页，黑体四号字，居中,中间空一格,格式要求同引言小四号宋体，1.5倍行距，两端对齐，首行空2汉字，即首行缩进2字符结论

47、本系统设计了基于ZigBee的智能光照监测系统，涉及对环境数据的采集和显示。硬件方面，各控制模块根据采集到的数据能完成自动操作：软件方面，界面友好且操作简单，适用于各类用户直接使用。主要完成的工作有：（1）通过各个传感器，采集实时的环境数据，包括光照强度及温湿度。控制元件使用了步进电机和1.ED灯，用来模拟窗帘的开合以及室内灯光。（2）通过Android技术设计了一款手机应用程序，简洁友好的界面，方便易掌握的使用方法，为各类用户提供了便捷的操作模式。硬件采集到的数据可直接显示在软件界面上，用户能够实时观测到环境状态。软件共设置7个按钮，用户可以根据不同需要来调节室内设施的工作状态。（3）利用一个协调器节点和两个终端节点完成了系统的基本设计。在测试过程中，主要涉及到了软硬件的安装调试、系统在自然条件下的自动操作以及用户的自定义操作等。各部分功能均可正常实现，证明系统整体功能较为完善。该系统总体设计合理，各部分均能正常进行协调工作，可作为智能窗帘的一种应用模型。但同时也存在着许多亟待解决的问题：（1）在设计计