物联网技术的智能家居系统方案设计.docx

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1、物联网技术的智能家居系统方案设计-XZ-刖百既互联网技术之后，物联网作为一个信息技术综合应用的代名词，掀起信息产业第三浪潮，大国纷纷将其纳为重点领域，显而易见，它将影响到政治，军事，经济，环境等方方面面，必在未来极大地改变人们的生活。物联网是新一代信息技术的重要组成局部。其英文名称是“Theinternetofthings。顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网。这里包括两层意思：第一，物联网的核心和根基仍然是互联网，它是在互联网根基上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进展信息交换和通信。因此可总结出，物联网的定义是：通过射频识别(RFID),光电感应器、全球

2、定位系统、激光扫描器信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进展信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的实时连接，方便识别、管理和控制。其在2011年的产业规模超过2600亿元人民币，行业竞争将会越来越剧烈。在市场应用方面，2011年从整体来看，占据中国物联网市场主要份额的应用领域为智能工业、智能物流、智能交通、智能

3、电网、智能医疗、智能农业、智能环保和智能家居等。本文研究的是基于物连网技术的智能家居系统。“智能家居，又称智能住宅，是通过采用先进的计算机技术、网络通信技术和综合布线技术，建设一个由家庭安全防护系统、网络服务系统和家庭自动化系统等组成的家庭服务与管理集成系统，从而实现全面、安全、舒适的居住环境以及便利的通讯网络家庭住宅。把与家庭生活有关的各种子系统有机结合在一起统一管理，使生活舒适、安全、和高效，具有良好的开展前景。随着科学技术的开展和物质生活水平的提高，人们对家居生活环境的要求也越来越高。家居不再是生活起居的场所，同时也是休闲、娱乐的地方。目前，高科技技术已经融入智能建筑当中，智能的概念也不

4、断得到深化和更新。建设部要求根据不同消费者的需求，推动家居数字化、建筑智能化,产品便利化的开展，未来智能家居市场潜力巨大。智能家居是一个多功能的系统，它包括可视化对讲、家庭内部的安全防范、家电远程监控，远程视频监控、远程医疗诊断及护理系统，网上教育系统、家庭影星系统等。智能家居的基本目标是将家庭中各种信息相关的通信设备、家用电器和家用安防等装置连接到一个智能化系统上进展集中或异地监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。随着人类的应用需求和住宅智能化的开展，智能家居系统将拥有更丰富的内容，系统也越来越复杂，功能也越来越齐全。在当前市场中，智能家居相比传统家居、建材行

5、业所占的市场份额还是微乎其微。在目前的智能家居市场中不少企业均是开展工程与渠道建设并行开展，其中工程合作占据着相当重要的位置，这些工程往往也是定位相对高端的别墅、复式楼和大户型高档小区住宅居多。随着信息技术和Internet技术的飞速开展，智能家居技术在实现成本上大幅度降低，同时人们永不停步地追求生活智能化和舒适化，如果技术更加成熟、成本更加低廉，功能更加完美，其市场需求将会非常巨大。目录摘要IABSTRACT错误!未定义书签。第1章绪论11.1 智能家居的简介11.2 国内外的现状及开展趋势21.2.1 国外的开展现状21.2.2 国内的开展现状31.3 本课题研究的目的和意义41.4 本课

6、题研究的基本内容51. 5本章小结5第2章系统的总体方案设计52.1系统需求分析52. 1.1系统功能需求分析52 .1.2性能需求分析63 .1.3用户界面及其他需求分析62. 2系统设计的原则62. 3系统总体架构设计72. 4系统主要硬件介绍72. 4.1ARM处理器73. 4.2TC35模块94. 4.3温度传感器105. 4.4MQ-2烟雾传感器106. 4.5光电传感器117. 4.6ISD1760语音芯片118. 4.7继电器122.5软件系统介绍122.5.1几种嵌入式操作系统的对比122.5.2选择嵌入式操作系统的依据142. 6本章小结16第3章建设1inux开发环境163

7、.1搭建开发环境163.1.1 安装虚拟机、1inUX操作系统、源代码及其他工具163.1.2 建设穿插编译环境173. 1.3配置网络文件系统NFS173. 2嵌入式软件开发层次183.2.1Boot1oader介绍183.2.2定制1inXU内核193.2.3根文件系统193.3本章小结20第4章系统的实现204. 1GSM远程控制模块的实现224. 1.1mini2440串口的配置和实现225. 1.2通过串口发送短信231.2 温度采集模块的实现241.3 烟雾传感器模块的实现261.4 具有语音提示功能的密码锁防盗模块的实现274. 5预防小孩坠楼模块295. 6本章小结30第5章系

8、统测试305.1 整体界面测试305.2 模块功能测试305.2.1 远程监控家电模块功能测试306. 2.2密码锁防盗模块功能测试327. 2.3烟雾报警模块功能测试338. 2.4预防小孩坠楼模块功能测试33第6章总结与展望349. 1总结3410. 2展望35物联网技术的兴起和开展，不仅改变了我们的工作方式、也逐渐地改变我们的生活方式。不仅要求办公自动化、智能化，也需要家居生活逐渐地变得自动和智能起来。智能家居就是在这样的背景下产生的。智能家居系统是利用计算机、嵌入式系统和网络通信技术将各种家用设施通过家庭网络连接到一起，从而为人们提供更为便利舒适的生活环境。本设计利用32位嵌入式ARM

9、处理器S3C2440作为智能家居控制系统的核心控制器，运用高性能、接口丰富、方便移植与扩展性好等优点，并且利用嵌入式操作系统实时性强、可靠性高、资源丰富等优势，将嵌入式技术作为智能家居控制器的开发平台，使智能家居控制系统的应用开发能够变为在嵌入式平台上的二次开发，从而缩短开发周期，并且节约资源。该设计通过对智能家居系统的分析，确定了总体架构设计。针对智能家居系统的特点和所要实现的基本功能，分析了智能家居控制器的基本构造，然后对各个模块电路进展了详细设计。最终利用人体红外传感器(infraredsensor)、GSM模块、温度传感器(temperaturetransmitter)、光电传感器(P

10、hotoeIeCtriCsensor),烟雾传感器(MQ-2),继电器等，结合电路组装成系统，实现房屋的远程监控，以及保护人员、物体的安全,方便用户随时在最短的时间内了解并掌握房屋情况。关键词：物联网，智能家居，远程监控第1章绪论随着人们生活水平的提高，电子技术，通信技术和自动化技术的日趋完善，家居智能化相应也就出现在了人们的生活中。它既能给我们营造了温馨舒适、安全便捷的生活环境，还能够对家电设备进展实时监控以及管理，当家庭安全问题出现后还能及时给我们相应的警报。智能家居系统是将大大小小的各种家用电器以及家庭安全保护设备通过有线或无线的方式连接起来，可以进展集中或远程的监控、管理，为家庭住宅环

11、境的安全提供了高效的管理方式。与普通的家居相比，智能家居不仅包括了普通家居的全部功能，更重要的是它提供应了我们温馨快乐，且安全高效的高质量生活环境，还将一个看似静止的生活空间变成了一个有一定高智能的生活小帮手，更加进一步优化了我们的生活质量。1.1 智能家居的简介智能家居系统的概念起源于上世纪70年代的美国，随后，传播到欧洲、日本等国并且得到了很好的开展。在我国，智能家居这一概念推广较晚，约在90年代末家居智能化系统才得以进入国内，但开展速度惊人，至今已存在相当数量的智能化小区及住宅。所谓智能家居(SmartHome)是现代电子技术、自动化技术及通信技术相结合的产物。它是以家为平台，兼备建筑、

12、自动化，智能化于一体的高效、舒适、安全、便利的家居环境。自动化的智能家居不再是一幢被动的建筑，相反，成了帮助主人尽量利用时间的工具，使家庭更为舒适、安全、高效和节能。智能家居是现代社会最热门的话题之一，它的目标是通过网络等信息通信技术手段实现对家居电器等的智能控制，使其能够按照人们的设定工作运行，而不管距离的远近。智能化与远程控制是智能家居的两大特点。目前，已经有越来越多的机构和个人开场了对智能家居进展研究。随着网络技术的开展，特别是无线网络的开展，网络化智能家居系统可提供遥控、家电(空调，热水器等)控制、照明控制、室内外遥控、窗帘自控、防盗报警、远程控制、可编程定时控制及计算机控制等多种功能

13、和手段，使生活更加舒适、便利和安全。它能够自动控制和管理家电设备，对家庭环境的安全进展监控报警，并且能够为住户提供安全舒适、高效便利的学习生活及工作环境。家居智能化系统将家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器以及家庭保安装置通过有线或无线的方式连接起来,并进展集中或异地的监控、管理，保持家庭住宅环境的舒适、协调。1.2 国内外的现状及开展趋势智能家居的开展分为三个阶段：首先是家庭电子化（HOmeE1eCtroniCS）阶段，这个时期主要是面向单个的电器，家庭电器之间并没有形成网络，亦没有大的联系。其次是住宅自动化HomeAutomation）阶段，这个时期是面向功能的阶段，一局部的家庭电器之

14、间形成了简单的网络，主要是为了实现某个特定单一的功能，例如单一的自动抄表功能。最后是家居智能化（欧洲称为SmartHome,美国称为WiSeHoUSe）阶段，这个时期是面向系统设计的阶段，系统通过家庭分布总线把住宅内各种与信息相关的通信设备、家用电器、报警装置并到网络节点中进展集中的监控、管理，保持家电与环境的协调，提供生活、工作、学习以及娱乐的各种优质服务，营造一种温馨舒适的家庭气氛。智能家居控制系统提供高效、舒适的家居环境，确保住户的生命财产安全；集中或远程调节家居环境的温度、湿度以及风的速度等，同时检查空气成分，提高空气质量；调节音响，电视等娱乐设施，愉悦心情；合理利用太阳能活周遭环境的

15、变化，尽可能的节约能耗，到达合理利用资源；提供现代化的通信、信息服务。1.3 .1国外的开展现状1984年，世界上第一幢智能建筑在美国康涅迪格州落成，这栋意义非凡的建筑只是对一座旧式大楼的一定程度的改造而完成的。它只是采用计算机系统对大楼的空调、电梯、照明等设备进展监控，并提供语音通信、电子邮件、情报资料等方面的信息服务。2000年，新加坡有近30个社区的约5000户家庭采用了这种家庭智能化系统，而美国的安装住户高达4万户。2003年，网络化家居的建设带来了高达4500亿美元的市场价值，这其中有3700亿美元是智能家电硬件产品的价值，剩余的局部则是软件和技术支持服务的费用。现在，国外的智能家居

16、系统技术己日趋成熟，预计今年，50%以上的新房将具有一定的“智能型家居功能。于此同时，由于技术的日益标准化，这些新型智能家居系统将比比尔.盖茨耗资6000万美元的高端别墅廉价得多。在智能家居系统研发方面，美国及一些欧洲国家一直处于领先地位。近年来，以美国微软公司及摩托罗拉公司等为首的一批国外知名企业，先后挤身于智能家居的研发中。例如:微软公司开发的“梦幻之家、摩托罗拉公司开发的“居所之门、IBM公司开发的“家庭主任等均已日趋成稳。此外，日韩新等国的龙头企业纷纷致力于家居智能化的开发，对家居市场更是跃跃欲试。目前市场上出现得智能家居控制系统主要有：(1) XJO系统(美国)，该系统是利用电力线作为网络平台，采