摘 要

随着科技的进步，物联网应用技术也跟随着迅速发展，在社会发展的推动下，无线通信技术也越来越发达，人们的生活水平也跟着提高，因此，人们对自己住所的环境要求也越来越高。在这个科技发达的时代，人们更加追求智能化的居住环境，享受着由科学技术的发展带来的安全、舒适和便利的生活居住环境，而不单单是和从前一样只是单纯地追求舒适的居住环境或者是一些可以彰显居住者品味的家居装饰。

随着4G网络的迅速发展，5G网路也出现在我们的生活中，因而，我们也要实现在5G网路下的智能家居，根据人们的需求去设计5G网络下智能家居的每一个设备系统。不仅可以实现缩短人们不必要的空间，还可以带动家居行业的发展，能够让5G网络的智能家居普遍到每个家庭。本文所使用的开发板是以ARM920T内核为基础的C2440微型处理器来进行智能家居系统的硬件设计，并采用以ZigBee为基础的家庭无线子网设计、无线网络协调器与串口通信协议设计、CC2430与STM32F103串口通信协议设计以及电脑端基于MFC技术的系统主控软件设计。本文提出了一种在物联网的前提下放置智能家居系统的构建方法，根据现代智能家居所需设计了系统硬件及系统软件等，结合5G移动通信技术讨论了智能家居的问题和未来前景，本课题对未来5G网络下智能家居的实现具有重要意义。

关键词：智能家居，5G，物联网

Abstract

With the advancement of science and technology, the application technology of the Internet of Things has also followed rapid development. Under the impetus of social development, wireless communication technology has become more and more developed, and people's living standards have also improved. Therefore, people also have environmental requirements for their residence Higher and higher. In this era of advanced technology, people are pursuing an intelligent living environment and enjoying a safe, comfortable and convenient living environment brought about by the development of science and technology, instead of simply pursuing comfortable living as before The environment or some home decoration that can show the taste of the occupants.

With the rapid development of 4G networks, 5G networks have also appeared in our lives. Therefore, we must also implement smart homes under 5G networks, and design each device system of smart homes under 5G networks according to people's needs.Not only can shorten the unnecessary space for people, but also promote the development of the home furnishing industry, can make 5G network smart home universal to every family.The development board used in this article is a C2440 micro processor based on the ARM920T core for hardware design of smart home systems, and uses ZigBee-based home wireless subnet design, wireless network coordinator and serial communication protocol design, CC2430 Design of serial communication protocol with STM32F103 and design of system master control software based on MFC technology on the computer side.This paper proposes a method for constructing a smart home system under the premise of the Internet of Things. The system hardware and system software are designed according to the requirements of modern smart home. The problems and future prospects of smart home are discussed in conjunction with 5G mobile communication technology.The topic is of great significance to the realization of smart homes in the future 5G network.

Keywords: Smart Home, 5G, Internet of Things.

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1研究目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 本文实验安排 3

第二章 5G和智能家居 4

2.1 智能家居 4

2.2 5G网络时代下的智能家居 5

2.2.1 5G网络的优势 5

2.2.2 5G网络下智能家居的变化 6

2.3 本章小结 8

第三章 智能家居设计需求 9

3.1 系统设计需求 9

3.1.1 环境数据采集 9

3.1.2 客户端实时智能监测 9

3.2 设计性能需求 10

第四章 智能家居系统硬件设计 11

4.1 系统结构 11

4.2 系统硬件设计 11

4.2.1 家庭网关控制中心的设计 11

4.2.2 ZigBee无线组网的实现 12

4.2.3 无线单片机CC2430 13

4.2.4 电源管理电路 14

4.2.5 温湿度传感器SHT10 15

4.2.6 底层驱动设计 15

4.3 系统软件设计 16

4.3.1 ZigBee协调器的程序设计 16

4.3.2 ZigBee终端节点的程序设计 17

4.3.3 5G 模块软件设计 18

4.4 联机测试 18

第五章 总结与展望 20

参考文献 21

致谢 23

第一章 引言

1.1研究目的及意义

目前，“物联网 ”已经成为我们现今社会上最焦点的话题之一^[1,2]。还在2015年的时候，我国对于市场的规划在7000亿元左右，同时每年增长的速度为30%，那么到2020年，我们国家将会有200亿的相关物联网设备，而总物联网的价值会高达1万亿。物联网望文生义就是一个可以把网络和物体结合在一块的网络，便于人们智能化的去操作和控制物体，如灯的开关、窗帘的开关等。因此，物联网 将会对人们的生活方式产生巨大的便利性。

5G网络顾名思义是移动通信网络的第五代产品^[3-5]。5G的传输速度非常快一秒钟可以高达几十的GB，这种超高的上传和下载速度对大数据的传输变得简单，是现有5G网络的传输速度（几十MB）的几百倍。5G网络和物联网相结合后，会给家居生活带来显著的变化，不仅更加便于人们的使用，安全系数还比较高，同时带给人们更佳的体验感。对于5G网络而言，它可以解决5G网络下的智能家居的一系列问题，如5G的智能家居网络是通过WIFI进行传输的，与蓝牙、手机进行数据互传时，由于其中需要电线进行通信，这就会在很大的程度上有噪音的出现，进而对命令出现干扰的现象。但是5G网络下的智能家居可以绕过WIFI信号，而是将设备直接连接到5G上，这样的话就代表着全部的设备在连接时都会用一样的协议。使用5G网络，房屋主人能够更方便的观察到自己房子里的视频以及更快的接收一些相关的数据。而且，在5G网络支持下的智能家居能使节约能源变得更美好。

1.2 国内外研究现状

智能家居的发展主要分为四个阶段，分别是：萌芽期、开创期、徘徊期和融合演变期[6-9]。