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碩士機械工程論文范文十篇

論文編號:lw201811031913404458 所屬欄目:工程碩士論文 發布日期:2018年11月03日 論文作者:www.51lunwen.com
本文是一篇工程論文,工程論文只能有一個主題(不能是幾塊工作拼湊在一起),這個主題要具體到問題的基層(即此問題基本再也無法向更低的層次細分為子問題),而不是問題所屬的領域,更不是問題所在的學科,換言之,研究的主題切忌過大。因為涉及的問題范圍太廣,很難在一本碩士學位論文中完全研究透徹。(以上內容來自百度百科)今天為大家推薦一篇工程論文,供大家參考。


碩士機械工程論文范文篇一



第一章 緒論


1.1 課題研究的背景及意義
隨著高新科技的不斷發展和人們物質生活水平的不斷提高,人們越來越渴望生活在一個舒適,便捷,安全,可控的家居環境中。在社會信息化和人們迫切需求的推動下,智能家居的概念應運而生[1]。智能家居讓用戶能夠采用更便捷、安全的途徑來管理家庭設備[2]。智能家居系統內的各種設備相互之間可以通訊,在無人指揮的情況下也可以根據用戶設置好的模式來正常運行,用戶亦可以利用其他終端對系統進行遠程監控,從而在最大程度上給用戶提供高效、便利、舒適、安全的家居環境[3]。家居環境信息管理系統作為智能家居系統的重要組成部分,無疑是基本的技術手段和基礎的信息節點。所以,它的不斷發展對整個智能家居系統乃至整個物聯網的發展都有著至關重要的作用[4]。家居智能化構想的起源很早,但是真正智能家居系統的實現起源于 1985 年,美國在哈福特市建成了首棟智能型大樓,其基本理念就是利用計算機系統的處理能力,來實現對大樓的空調、門禁、電梯、照明設備等進行智能的監測和控制,將以前的人工控制模式全部改為自動化控制模式,這是世界上第一棟智能型建筑,雖然其目的是實現辦公智能化,卻也是智能家居系統邁入了實用階段的一塊奠基石[5]。從第一個智能家居應用實例的出現,歐美等國家相繼提出了多種智能家居的解決方案。美英等國家的智能家居系統已經開始應用到公眾的生活中去了[6]。
家居環境信息管理系統是智能家居系統中的重要組成部分,在網絡結構與實現的技術手段上與智能家居系統相協調,但其更側重于對信息傳輸的研究、更關注如何通過家居環境來控制家居設備達到將家居環境調整到最佳狀態的目的。智能家居系統的體系結構大體分為內網、網關和外網三大模塊[7],內網是家庭局域網,負責連接包括各種家用電器在內的病人被控設備和各種傳感設備,實現最基本的自動控制功能,這部分網絡因其終端設備數量龐大種類繁多,所以是設計內容比較繁雜的一個部分,各類傳感器技術對整個系統的實現起到至關重要的作用。家庭網關主要實現家庭內網和外網的互連功能,從而實現內外網信息的交換。外網主要實現遠距離信息傳輸的目的,一般采用比較成熟的通信方式,如移動通信技術,Internet 等,有上述闡述可知,本論文的研究重點是家庭通信內網,主要是實現家庭內部局域網的組建、家庭環境參數數據的采集、家電設備的自動化及可視化控制。


1.2 國內外研究現狀


1.2.1 國外研究現狀
隨著智能家居概念的提出和第一棟智能化建筑的實現,歐美各國家相繼推出了各種智能家居解決方案。現今,美國、日本、英國等國的智能家居系統都開始漸漸滲透到人們的日常生活中去了。雖然智能家居僅是一個新興的概念,只處于剛剛起步的階段,但是由于其市場前景得到業內人士的一致認同,直接導致了相關行業的大公司迫不及待地想要搶占這個領域的先機。這其中包括有 Intel,3Com,IBM,Cisco 等巨頭企業,他們都陸續成立了相關的智能家居子公司。美國硅谷也已經開始著手將網絡信息服務技術充分融入到智能家居系統的發展過程中。世界著名風險資本公司和各大電子公司都開始進行密切合作,不惜斥巨資來支持智能家居的設計和研發。除此之外,許多剛剛在信息行業初露頭角的小規模公司也將對智能家居領域的研究放在了一個至關重要的位置,以其用創新和速度來爭得該領域的一席之地[8]。


1.2.2 國內的研究現狀
國內對智能家居的研究起步較晚,從 2000 年末才開始進行研究和開發智能家居的相關技術,由于有其他國家的先例和經驗,以及中國政府和國內企業的重視,經過十多年的研究和發展也正逐步走向成熟。隨著數字化時代的到來和科技的不斷發展,中國在智能家居領域也有了迅猛發展并開始漸漸滲透到人們的日常生活中了。但是不得不提及的是,國內智能家居領域的發展,整體上水平參差不齊,軟件功能少,升級能力差,系統不易維護,大多采用有線通信技術,系統設計、布線成本較高,基于無線通信技術的智能家居控制系統還處于實驗階段,國內的智能家居控制系統產品很多,但是他們采用卻是各不相同、互補兼容的標準,且沒有一個能占領國內市場 10%的智能家居控制系統產品。所以當今中國智能家居的當務之急是推進標準化進程。


第二章 ZigBee 無線組網技術


2.1 ZigBee 技術概述
ZigBee 協議是一種基于 OSI 協議開發的無線短距離通信分層協議[9],該技術是一種低復雜度、短距離、采用動態路由、低數據速率、低功耗、自組網、低成本的無線網絡技術或雙向無線通信技術,是一組基于 IEEE802.15.4 無線標準研制開發的有關組網、安全和應用軟件方面的通信技術。本節將詳細介紹 ZigBee 技術的各類技術參數[10]。


2.1.1 工作頻段和數據速率
IEEE 802.15.4 標準工作在工業科學醫療頻段,它定義了兩種不同的物理層,即 2.4GHz頻段和 868/915MHz 頻段物理層[11],兩種物理層都基于直接序列擴頻,使用相同的物理層數據包格式,區別在于傳輸速率、擴頻碼片長度、調制技術和工作頻率。免許可證的 2.4GHzISM 頻段全世界普遍使用,而 868MHz 和 915MHz 的 ISM 頻段僅僅只在北美和歐洲被授權使用。在 IEEE802.15.4 中,總共分配了 27 個具有三種速率的信道,在 2.4GHz 頻段有 16個速率為 250Kbit/s 的信道,在 915MHz 頻段有 10 個速率為 40Kbit/s 的信道,在 868MHz頻段有 1 個速率為 20Kbit/s 的信道。2.4GHz 的物理層通過采用高階調制技術,從而能夠獲得更高的吞吐量、更小的通信時延和更短的工作周期,從而能夠具有更低的功耗和更長的生存周期[10]。2.4GHz 頻段信號有效的通信距離比較短、對接收機的靈敏度要求較高、覆蓋給定的區域時需要使用更多的設備,這主要是因為與 868MHz 和 915MHz 這兩個頻段相比,2.4GHz 頻率較高所致[10]。本論文中采用的就是通用的 2.4GHz 頻段。


第三章 家居環境多終端監控系統設計 ....16
3.1 系統總體設計方案 ......16
3.1.1 系統需求分析和功能概括 ......16
3.1.2 系統硬件組成 ........16
3.2 ZigBee 無線通信模塊設計......18
3.2.1 ZigBee RF 模塊電路設計.........18
3.2.2 ZigBee 外圍電路設計.........24
3.3 傳感節點和控制節點設計 .....27
3.4 本章小結 .........28
第四章 家居環境信息管理系統設計 ........29
4.1 軟件開發環境 ........29
4.2 ZigBee2007 簡要介紹........30
4.3 Z-Stack2007 的系統實現機制.......31
4.4 尋址實現 .........34
4.5 各 ZigBee 節點的具體實現....36
4.5.1 協調器節點部分程序設計 ......36
4.5.2 終端節點部分程序設計 ....37
4.6 上位機界面設計 .........41
4.7 空調子系統簡介 ....42
4.8 本章小結 ....44
第五章 系統性能測試........45
5.1 測試環境與條件 .........45 
5.2 通信測試 .........45
5.3 整體網絡測試 .......46


結論


本論文以 ZigBee 短距離無線通信技術為核心,以傳感器為實現手段,結合 PC 控制技術,研究并設計了基于 ZigBee 技術的家居環境信息管理系統。在參考了大量的研究資料的基礎上,圍繞家居環境信息管理系統的研究設計展開,本論文的主要工作和成果有如下幾點:
(1) 研究了 ZigBee 技術標準以及 Z-Stack2007 協議框架;
(2) 對系統中的各類節點的硬件進行了分析與設計,主要實現了以 CC2530 為核心的ZigBee 射頻通信模塊以及外圍功能模塊,其中外圍功能模塊包括穩壓電路、串口通信電路、電源電路等;
(3) 對系統中的各類節點的軟件實現進行了分析與設計,主要實現對各傳感節點數據進行讀取和處理,根據傳感器的數據對家電設備進行控制,使用上位機控制網絡各節點;
(4) 對系統性能進行測試;


參考文獻
[1] 洪文學,王金甲.健康智能家庭研究現狀[J].計算機工程與應用,2007,42:p188~190.
[2] Chen Bo ,Wu Ming guan, Yao Shua , etal. ZigBee technology and Its application on wirelessmeter-reading system[C]. Industrial Informatics, IEEE International Conference,2007:P1257~1260.
[3] 肖天柱.基于無線傳感網絡的智能家居管理系統設計與實現[D].北京大學.2011.
[4] 龍承志,馬玉秋,沈淑群. 基于低速率的短距離無線通信網絡新技術-ZigBee[J].數據通信,2005,12(1):p7~8.
[5] 張巍巍. 基于無線傳感器網絡的智能家庭應用研究[D]西北工業大學.2006.
[6] Kris Piste

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