1. 研究目的与意义
随着人们生活水平的提高和科技的发展，家庭智能化已成为一种必然趋势而深入千家万户。智能家居以住宅为平台，兼备建筑、网络家电、通信、家电设备自动化、远程医疗、家庭办公、娱乐等功能，集系统、结构、服务、管理为一体的安全、便利、舒适、节能、娱乐、高效、环保的居住环境。本文主要针对智能家居中温湿度监测系统，进行相关的研究。它的工作步骤如下：感应环境温湿度；单片机判断感应到的温湿度是否异常；若感应到的温湿度异常，实行相应的措施进行调节；通过手机对温湿度进行控制等。这样就可以利用单片机对家庭温湿度进行监控，从而实行环境温湿度管理的实时性和有效性。故本次设计对于类似项目还具有普遍意义。
2. 课题关键问题和重难点
本课题设计的关键技术及难点有以下几点：
1）温湿度数据的采集：了解温湿度传感器的工作原理（例如：如何通过工作时序图区分传递的是温度值还是湿度值）、各个引脚的作用，模数A/D转换，温湿度值的分辨率等；
2）单片机对数据的接收：了解单片机工作原理及各部分引脚功能；解决温湿度传感器与单片机之间的通讯同步问题；由于单片机接收到的一系列温湿度值是电压值，因此，还要进行相应的换算，变成我们所熟悉的温湿度值；掌握软件编程的方式，烧写，调试，实现所要求的功能。
3. 国内外研究现状（文献综述）
智能家居一般指利用先进的计算机、嵌入式系统和网络通信技术，将家中的各种设备（如照明系统、环境控制、安防系统、网络家电）通过家庭总线技术连接到一起。一方面，智能家居将让用户有更方便的手段来掌握家庭设备，从而给用户带来最大程度的高效、便利、舒适和安全。[1]主要介绍了智能家居的概念，并且对各种智能家居网络技术进行了比较和分析，探讨了智能家居在我国的应用状况和发展前景。[2]介绍了智能家居的发展历程, 阐述了智能家居的定义和功能, 介绍了其关键技术和嵌入式在智能家居中的应用, 预测了其发展趋势, 阐明了研究智能家居的重要意义, 并指出了智能家居在控制系统、智能建筑系统和计算机领域的广泛运用, 将使电子科学和计算机科学等科学中产生革命性的变革。[3] 智能家居作为家庭信息化的实现方式，已成为社会信息化发展的重要组成部分，物联网因其巨大的应用前景，将是智能家居产业发展过程中一个比较现实的突破口，对智能家居产业的发展具有重大意义。文章分析了目前智能家居发展现状，给出了发展建议，为物联网智能家居产业的发展提供参考。[4]讨论了物联网的研究理论，从智能设备、智能电话、智能汽车、智能家居、智能城市这些智能世界的研究引出主要涉及的五个领域：物联网、移动计算、普适计算、无线传感网、信息物理系统。然后着重讨论物联网研究涉及到的8个关键研究话题以及这些研究话题会出现的研究难题。[5]提出智慧城市的概念，并探讨了以网络为中心的物联网架构、以云计算为中心的物联网架构和以数据为中心的物联网架构，并以此构建一个实现智慧城市的架构。[6] 从智能家居的具体架构、可用性和系统应用三个方面分别进行阐述，并通过具体的实验表明CASAS具有实用性和推广性，但在利用智能家居数据对住户行为的评估上还存在一些不足与改进。[7] 以一个家庭场景为例，采用Zigbee非信标传输模式，通过改变节点大小、网络负载和ACK模式，来测试星型拓扑、树形拓扑和网状拓扑的网络性能（平均时延、吞吐量）。分析结果表明，拓扑结构决定网络性能。[8]设计了一种基于WSN 的温室环境参数监测系统，利用CC2530无线传感网络芯片和外围接口搭建了系统硬件，使用Z-Stack协议栈编制了系统底层软件，基于VB软件平台开发了的温室环境监测系统上位机软件，并验证分析了CC2530芯片的传输特性。[9] 本文首先阐述了Zigbee基本知识，包括IEEE 802.15.4标准，Zigbee四层架构、网络地址分配等，着重讨论了在树形拓扑下，节点的部署问题，来避免因树的深度过长而引起额外的系统开销。[10]在无线传感网中，由于用户会用到各种电子设备，因此，我们需要用到中间设备。将WSN和IP整合，使其满足现实世界的需求，且能将基于IP的无线传感网设备接入相同（或不同）网络的其他电子设备上。为了实现基于WSN的IP，有两种方法：基于网关的方法和基于虚拟网关的方法。因此，本文提出了一种将WSN和IP整合的基于无线微处理器的新网络，在这个网络中，需要的硬件有：一个协调器、三个路由器和一个能将WSN和IP整合的手持设备。本文还提出了一种新的地址机制，用于产生虚拟IP和WSN地址。
[1] 徐卓农. 智能家居系统的现状与发展综述[J]. 电器自动化, 2004, 26(3).
[2] 吕莉, 罗杰. 智能家居及其发展趋势[J]. 计算机与现代化, 2007, 11:18-20.
4. 研究方案
通过查阅相关的资料，及对Wi-Fi、蓝牙等其他无线接入技术的比较，Zigbee具有低功耗、低成本、低速率等优势，因此，本课题采用TI公司的CC2530芯片，进行智能家居温湿度系统的设计。温湿度传感器采用DHT11芯片，其测湿精度5%RH、测温精度2℃、测量范围20-90%RH 0-50%满足设计需要。
图1 系统设计框架
5. 工作计划
第 1 周 接受任务书，领会课题含义，按要求查找相关资料；
第 2 周 阅读相关资料，理解有关内容；
第3周 完成与设计有关的英文资料的翻译
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