智能家居系统本科论文28.docx

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1、智能家居系统本科论文2821世纪是信息化的世纪，各类电信与互联网新技术推动了人类文明的巨大进步。本文介绍的数字化家居操纵系统的出现使得人们能够通过手机或者电话在任何时候、任意地点对家中的任意电器(空调、热水器、电饭煲、灯光、音响、DvD录像机)进行远程操纵；也能够在下班途中，预先将家中的空调打开、让热水器提早烧好热水、电饭煲煮好香喷喷的米饭；而这一切的实现都仅仅是打一个简单的电话。此外，该系统还可使家庭具有多途径报警、远程监控等多种功能，假如不幸出现某种险情，您与I1O能够在第一时间获得通知以便进一步采取行动。舒适、时尚的家居生活是社会进步的标志，智能家居操纵系统能够在不改变家中任何家电的情况

2、下，对家里的电器、灯光、电源、家庭环境进行方便地操纵，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。实现智能化离不开运算与操纵单元，本系统使用MCU(SM8952AC25P)作为主控器件，单片机应用系统由硬件与软件构成。硬件由单片机扩展的存储器、输入/出设备与各类实现单片机系统操纵要求的接口电路与有关的外围电路芯片或者部件构成；软件由单片机应用系统实现其特定操纵功能的各类工作程序与管理程序构成。只有系统硬件与软件紧密配合、协调一致，才可能构成高性能的单片机应用系统。在单片机应用系统开发的过程中，应不断调整软、硬件，协调地进行软、硬件设计，以提高工作效率。单片机应用系统其开发过程的系统的总体设计、

3、硬件设计、软件设计与系统调试阶段应根据开发的实际需要，相互协调、交叉，有机的进行。本设计的MeU与各个芯片与模块的接口、各项标准都严格遵循国家有关标准，为以后的产品化提供了良好的基础。本系统的电话远程操纵是基于电话交换网络的国际双音频通信标准DTMF通信方式,程控交换信令作为系统操纵命令，使用MT8870双音频编解码电路实现，单片机通过MT8870识别来自PSTN网络的操纵信号，用户能够根据系统的语音提示进行按键选择以实现用户身份的识别与远程操纵；各类传感器的检测是利用数据采集系统将多路被测量值转换成数字量，再通过单片机进行数据处理，实现实时测控；短消息发送部分使用基于SIEMENSTC35G

4、SM模块TC35modem与T1公司的电平转换芯片MAX3238等器件构成的移动终端的硬件电路能够完成短消息收发等功能。随着电子技术与计算机技术的进展，面对各类检测对象与大量操纵单元，需要利用各类接口标准与MCU进行连接，再通过MeU进行数据处理，实现实时测控。而如今使用单片机来实现智能家居操纵系统不仅具有采集操纵方便、简单、灵活等优点，而且能够大幅度提高采各模块与芯片的协调性，从而大大提高系统的可利用性。此次系统设计统正是把MT8870、TC35modem与SM8952AC25P单片机有机的结合起来，顺利的完成了本设计的要求。本人在此次设计中要紧担任了系统的硬件电路图的设计、硬件的装配与调试

5、、软件的设计、与各个芯片与模块的资料查找与整理等工作。设计中超出了任务书所给的任务，同时实现了学习型远程红外遥控功能，为操纵红外家电与设备提供了良好的基础。本系统也可应用于工农业中，实现对无人值守岗位的远程监控等。1绪论1.1 课题背景21世纪是信息时代，各类电信新技术推动了人类文明的进步。自从1876年，A1exanderGrahamBe11(贝尔)发明电话以来，世界各国的电话网络进展非常迅速，近十年来，中国的固定电话业务呈现出举世瞩目的快速增长。1997年8月局用电话交换机总容量突破1亿门，网络规模跃居世界第二位，2006年初固定电话用户总数达到35539.2万户，移动电话用户达到4040

6、7.2万户，现代电话网络是由程控交换机进行交换传输，移动通信也从模拟时代走向了高度数字化时代，它们的性能已经有了很大的进展，而且可靠性非常高。正是由于通信技术、计算机技术、网络技术、操纵技术的迅猛进展与提高，促使了家庭实现了生活现代化，居住环境舒适化、安全化。这些高科技已经影响到人们生活的方方面面，改变了人们生活习惯，提高了人们生活质量，家居智能化也正是在这种形势下应运而生的。智能家居操纵系统的要紧功能包含通信、设备自动操纵、安全防范三个方面。随着新技术与自动化的进展，传感器的使用数量越来越大，功能也越来越强，各类传感器都已经标准化、模块化这给智能家居操纵系统的设计提供极大方便。电话远程操纵作

7、为一较新的课题与常规的遥控方式相比，显示出一定的优越性，不需进行专门的布线，不占用无线电频率资源，避免了电磁污染。同时，由于电话线路各地联网，能够充分利用现有的电话网，因此遥控距离可跨省市，甚至跨越国家。另外电话属双工通信手段。因此，这能够大大表达出利用电话进行遥控的更大优越性。操作者能够通过各类提示音即时熟悉受控对象的有关信息，从而进行进一步的操作。电话遥控部分课题目前已有涉足者，但是只是还只限于实验室阶段，因而距离实际应用，特别是关于日常生活尚有一定的差距，并不能完全表达出电话遥控方式的双工通信特点。本设计正是针对这一点进行了较大改进，采取单片机智能操纵，利用不一致的提示音达到关于不一致操

8、作的提示及对受控方状态的信息反馈，从而使操作者能够及时熟悉受控方信息，使产品达到交互式与智能化。而且本设计的调试都是在线调试，已经在电信、铁通的交换机实验同时能够成功的使用移动电话进行操作。短信息月艮务(ShortMessageService,SMS)是GSM(G1oba1SystemforMobi1eCommunication)系统中提供的一种GSM终端(手机)之间，通过服务中心(SerViCeCenter)进行文本信息收发的应用服务，其中服务中心完成信息的存储与转发功能。短信息服务作为GSM网络的一种基本业务，已得到越来越多的系统运营商与系统开发商的重视，基于这种业务的各类应用也蓬勃进展起

9、来。由于GSM网络在全国范围内实现了联网与漫游，具有网络能力强的特点，用户无需另外组网，在极大提高网络覆盖范围的同时为客户节约了昂贵的建网费用与保护费用。同时，他对用户的数量也没有限制，克服了传统的专网通信系统投资成本大、保护费用高、且网络监控的覆盖范围与用户数量有限的缺陷。比传统的集群系统在无线网络覆盖上具有无法比拟的优势，加上GSM的SMS本身具备的数据传送功能，都使得这些应用得到迅速的普及。利用GSM短信息系统进行无线通信还具有双向数据传输功能，性能稳固，为远程数据传送与监控设备的通信提供了一个强大的支持平台。在此以GSM网络作为数据无线传输网络，它能够应用在银行、储蓄点机房监控、电信机

10、房动力环境监控、通信行业远端无人值守站机房监控与远程保护（如移动通信基站、微波站、光纤中继站等）及其他无人值守点（如仓库、办公楼等）监控及城市公用事业实时监控保护系统像煤气调压站、自来水、污水管网与热力系统、电力系统城市中电网等情况中。在此本系统使用了Siemens公司新一代无线通信GSM模块TC35是，它设计小巧、功耗很低很大程度上方便了智能家居操纵系统的设计。1.2 智能家居操纵系统的概述智能家居操纵系统是以HFC、以太网、现场总线、公共电话网、无线网的传输网络为物理平台，计算机网络技术为技术平台，现场总线为应用操作平台，构成一个完整的集家庭通信、家庭设备自动操纵、家庭安全防范等功能的操纵

11、系统。智能家居操纵系统的总体目标是通过使用计算机技术、网络技术、操纵技术与集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务与管理系统，以此来提高住宅高新技术的含量与居民居住环境水平。大型的智能家居操纵系统通常由系统服务器、家庭操纵器（各类模块）、各类路由器、电缆调制解调器头端设备CMTS、交换机、通讯器、操纵器、无线收发器、各类探测器、各类传感器、各类执行机构、打印机等要紧部分构成。1.3 课题研究的目的及意义智能家居操纵系统能够定义为一个过程或者者一个系统。利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各类子系统，有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适

12、、安全、有效。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间。还将原先的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交换畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性,甚至为各类能源费用节约资金。其网络化功能能够提供遥控、家电（空调，热水器等）操纵、照明操纵、室内外遥控、窗帘自控、防盗报警、电话远程操纵、可编程定时操纵及计算机操纵等多种功能与手段。使生活更加舒适、便利与安全。因智能家居操纵系统布线简单、功能灵活，扩展容易而被人们广泛同意与应用。1.4 系统设计要紧任务本文利用SM8952A

13、C25P、MT8870、TC35modem与各类家居传感器设计制作一款智能家居操纵系统样机。实验样机的设计包含：系统硬件的设计与调试与操纵软件的编写与调试。(I)硬件部分智能家居操纵系统其硬件部分要紧由五大部分构成，即电话交换网程控交换信令部分、操纵单元、传感器数据采集系统、GSM模块TC35modem与接口与电源部分。电话交换网程控交换信令部分要紧由MT8870与电压检测元件构成，它是系统中操纵部分关键的元件，它与操纵单元构成操纵部分功能；传感器数据采集系统、GSM模块TC35modem与操纵单元完成报警等信号的处理与发送；电源部分则为各个部分提供工作电源。(2)软件部分软件设计部分要紧由五

14、大部分构成：即数据采集与数据分析部分、电话交换网程控交换信令识别与分析部分、GSM模块TC35modem接口程序部分、分析操纵部分。其中数据采集与数据分析部分与电话交换网程控交换信令识别需要作实时处理；GSM模块TC35modem接口程序部分与分析操纵部分则是根据采集与电话交换网交换信令进行分时操作有利于提高系统效率。2方案设计2.1系统总体设计与分析2.1.1单片机操纵部分本设计属于单片机应用系统。它是单片机在系统检测与工程操纵方面的应用，其特点是体积小，成本低，功能强，功耗低，是微机应用产品化的最佳机种之一，它已广泛地应用在产品智能化与工业自动化上。而把单片机面向工控领域对象，嵌入到工控应

15、用系统中，实现嵌入式应用的计算机称之为嵌入式计算机系统，简称嵌入式系统。嵌入式系统通常分为四种:工控机，通用CPU模块，嵌入式微机处理，单片机。嵌入式系统具有下列特点：(1)面对操纵对象。如传感信号输入、人机交互操作,伺服驱动等。(2)嵌入到工控应用系统中的结构形态。(3)能在工业现场环境中可靠运行的品质。(4)突出操纵功能。如对外部信息的捕捉、对操纵对象实时操纵与有突出操纵功能的指令系统(I/O操纵、位操作与转移指令等)。单片机有惟一的专门为嵌入式应用系统设计的体系结构与指令系统，最能满足嵌入式应用要求。单片机是完全按嵌入式系统要求设计的单芯片形态应用系统，能满足面对操纵对象、应用系统的嵌入

16、、现场的可靠运行及非凡的操纵品质等要求，是进展最快、品种最多、数量最大的嵌入式系统。2.1.1系统工作流程部分图2.1-1系统工作流程2.2远程操纵设计与分析2.2. 1操纵系统设计分析处理单元(SM8952AC25P)、操纵电路、电源电路等构成。操纵器并联于电话机的两端，不可能影响电话机的正常使用。用户通过异地电话拨通操纵器所连接外线的电话号码，通过程控交换机向电话机发出振铃信号。操纵器检测到六次振铃后，即六次响铃后无人接听时电话自动摘机，进入密码检测阶段，输入正确密码后选择被控电器，然后输入开或者关密码遥控被控电器，完成后返回。2.2.2 操纵要求完成远程操纵部分务必完成一下要求：通过电话网对异地的电器实现操纵(开/关)。操纵器能够实现自动模拟摘挂机。操纵器设置密码校验。2.2.3 单元功能模块本设计此系统务必具有下列单元功能模块：铃音检测、计数；自动摘挂机；