毕业设计——基于ZigBee的智能窗户控制系统的设计与实现

摘要：本文主要讲述了博主本科物联网工程专业的毕业设计——基于ZigBee的智能窗户控制系统的设计与实现的开发过程，包括题目选择，应用场景问题描述，提出解决方案，系统设计，系统实现，系统展示，毕业论文撰写，总结与展望。另外还有一些开发过程中借鉴的学习资料和建议，都放在文末的百度网盘链接里，其实毕业已经有短时间了，多少有些拖延，终于能够把东西整理出来，希望能够帮助有需要的同学哈，下面开始（长文警告）。

一、题目选择

　　基于物联网的智能窗户控制系统的设计与实现，当时我们可选的题目不多，主要借鉴来源有几个，一个是前几届学长学姐的前车之鉴，一个是物联网大赛题目，一个是淘宝在卖商品，还有就是专业课上所听所学。我选这个的题目是完成小时候的一个想法吧，还记得当时兴奋的一晚上没有睡好，机缘巧合啊，很幸运能够有机会在大学毕业时候实现它。

二、应用场景问题描述

•天空突降大雨，家中窗户没关导致房屋进水；
•家中燃气泄漏，不能及时通风散气，威胁人身安全；
•人们想要开窗通风，又对空气质量问题心存芥蒂；
•人们渴望通过诸如智能手机之类的移动设备来远程控制家中的窗户。

三、提出解决方案

　　设计一种智能窗户系统

能够检测到下雨，及时关窗。

能够检测空气质量，如果空气质量不好、存在有害气体或者可燃气体等，一定条件下自动开窗通风。

能够自动开关窗户，节省人力。

四、系统设计

　　本文提出了一种基于ZigBee的智能窗户控制系统。

该系统以CC2530单片机为主控芯片，以雨滴、可燃气体和空气质量检测传感器感知外界环境变化，定时采集数据并将数据通过ZigBee网络传输并汇聚到协调器节点，协调器节点综合当前环境变化合理控制窗户开关。另外协调器节点连接WiFi通讯模块以实现远程控制窗户开闭的功能。
　　该系统可根据外界环境变化智能控制窗户开关，用户也可通过智能手机远程控制窗户开关，实现了窗户控制系统的智能化、无线化和网络化。

五、系统实现

　　本文提出了一种基于ZigBee的智能窗户控制系统的设计方案，系统总体结构示意图如下图所示。
                  
　　终端节点通过ZigBee网络将采集到的数据发送给协调器，实现智能窗户控制系统的无线化。
协调器经过判断，通过ZigBee网络发送给终端节点相应的操作指令，实现智能窗户控制系统的智能化。
　　用户可通过智能手机发送指令到云服务器，云服务器再发送指令到WIFI模块，进而控制协调器工作，实现智能窗户控制系统的网络化。
　　本设计采用ZigBee短距离无线通信技术，具有低成本，低功耗，低速率等特点，弥补了一般智能窗户控制系统现场布线带来的安装复杂，维护不便，安全性差等缺陷。此外，添加WiFi通讯模块后可实现远程控制窗户的目的。

 

关于硬件购买

1.建议购买淘宝大店的模块，资料齐全而且会有相对优质的技术支持，不要想着自己技术可以就想随便买回来自己搞，不然可能几天都没有一点进展（不要问我怎么知道的。。）

2.如果你的设计用CC2530收集数据，而且用到WIFI模块建议直接购买淘宝上已经集成在一起的开发板，能省去很多麻烦，我的毕业设计缺点就是模块拼接组装导致技术实现饶了弯路。

 

关于软件开发环境介绍：

CC2530的代码在IAR下编写，调试，烧录。

ESP8266模块在sublim下编写，在乐鑫提供的Ebuntu下编译，调试，ESP8266提供的转用烧录工具烧录。具体参考https://docs.ai-thinker.com/esp8266

 

关于软件开发

　　什么都不会不要紧，毕业设计是你大学四年的一个总结，逼自己一把，而且现在淘宝卖家提供的资料非常齐全，下点功夫，多试试你也可以的。

六、系统展示

        

　　毕业论文中有系统模块介绍和系统测试逻辑，有需要的同学自取。

七、毕业论文撰写

 　　关于毕业论文的撰写，我觉得硬件作品都出来了，论文就是搜集资料，围绕硬件填充论文即可。我写的时候先把整体框架搭起来，然后写小标题，然后画段落，再百度，知网搜集资料，可以大段复制粘贴，只要跟你所要表达的意思相关就好，然后从前到后顺一遍，用自己的话顺一遍，然后交给老师审初稿，保证框架和内容无误后就是查重了。

　　先查一遍重，哪红改哪，红的太多就直接删掉，红的少的找同义词替换即可。

八、总结与展望

　　迫于个人时间、技术有限，目前该设计还有一些不足。比如远程控制部分实现的功能不够完善，ZigBee网络的数据还不能通过WiFi模块上传至机智云服务器，也就不能显示在App页面，原因是要想实现ZigBee网络底层数据上传需要使用独立MCU方案，将Gizwits协议和Zstack协议对接，但是对接过程中需要设计开发板硬件条件，本设计采用的ESP-12F模块运行独立Soc方案，只是通过串口打印给协调器，严格来说不符合技术开发常理。再比如为了测试便捷，没有实现传感器的模拟量读取和转化，实现更精确的阈值控制。
　　小小作品，大佬多多赐教。

 

关于资料下载

　　CC2530代码是一个协议栈开发，所以需要放在SmartWin\ZStack-CC2530-2.5.1a\Projects\zstack\Samples下打开。

　　ESP8266代码是32M源码，从机智云下载的。

　　论文中可能涉及个人信息，如需引用，还望谨慎处理，在此谢过。

下载地址链接：https://pan.baidu.com/s/12n92yyXyreyBiPMbR6Z9Gg
提取码：ebt0