大学生课外学术科技作品竞赛项目论文

大学生课外学术科技作品竞赛项目论文
开放自学习式模块化
智能家居集成控制系统
成员：王力栋 (电气081)
梅倍祯 (质量081)许啸天 (电气081)
张锋达 (电气081)郑星 (081光信)
指导老师：施阁
二零一零年十二月
开放自学习式模块化智能家居集成控制系统
王力栋梅倍祯许啸天张锋达郑星
(中国计量学院)
中文摘要：本系统首次使用手机或者计算机的浏览器作为远程控制端，以作为服务器端，通过物联网无线收发器、红外线、电力载波等技术，可以在任何能上网的地方使远程监测和控制家里的家用电气、太阳能热水器、晒衣架等设备，同时能实现智能化控制家居设备。

系统成本低廉，极易推广。

关键字：智能家居远程控制电力载波
1方案设计及论证
1．1远程控制方案
方案一：通过网络发短信。

收到短信发出命令，进而机器进行工作。

方案二：改装手机加装红外线使其直接控制单片机。

方案三：在家装路由器，在路由器上连接单片机，以作为服务器。

以手机自带浏览器通过以太网访问网页，从而控制家居。

方案三系统简单易行，无须是用手机网络，一块板，并且基
本利用家庭现有工具。

同时由于本方案以的强大功能做服务器为中介，巧妙的绕开了改装手机的弊端，实现手机远程对单片机的控制。

故选用方案三来实现远程控制。

1．2局域控制方案
方案一：使用红外线遥控器对家电进行点对点的控制，基本都是一个电器一个控制遥控板，不能对于一些非电器进行控制，如关窗。

方案二：以等无线路由为依托，建立家庭局域无线网，以2级别以上进行加密，手机可以成为家庭遥控器。

我们选择方案二。

1．3 单片机驱动方案
方案一：在家电内加装芯片，从而使家电进入家庭无线局域网，通过无线访问控制家电。

该方法快捷，方便，但是加装芯片技术要求高，费用极大。

方案二：直接连接和以太网接口28J60及各类驱动装置，由于有丰富的口资源，从而有极大的扩展性，价格低廉。

我们选择方案二来实现。

2 系统整体介绍
本作品首次采用了手机作为远程控制端，同时以作为服务器端，以协议作为通讯协议，实现了智能化识别、检测、定位、控制和管理的控制端口。

1、手机作为远程控制端，在家作为万能遥控器，在外也可通过
互联网访问控制检测家中情况。

2、除了作为服务器，还是智能控制核心，通过传感器实现对家
中环境的检测，并自动实现部分功能，同时也是控制各种驱动家电的正常执行。

3、使用电力载波技术，从而解决了家庭布线问题。

4、本系统整体以现有成熟技术为基础，成本低廉，性价比极高。

具有良好的市场推广性。

5、拥有红外自学习功能，从而使本系统可以控制空调、电视等。

2.1系统总体框图：
图一系统总体框图
图二系统程序流程图
2.2手机端程序
在手机端，我们开发了手机端程序，内嵌内核，从而实现了对、等网页的支持。

同时，由于自制浏览器，去除了浏览记录、网址栏等容易泄露用户信息的环节，保证了用户安全。

图三手机客户端图
手机程序
否
判断帐户
是
连接服务
图四手机程序流程图
2.3 端服务器程序
_硬件设计了相应的工作原理图，以及工作区域的设计。

_本系统可作为独立的系统服务器
没有嵌入操作系统，而是编写了具有针对性的简单高效的程序，内建完整的协议和简单传输协议。

特点：简单、便捷、高效、自
定义性强，可扩展性强。

_采用通用的标签语言供计算机浏览器和手机浏览器浏览，内嵌调用实现用户信息的保存。

_以太网数据传输通过包的分片来实现大数据量传输。

_实现的功能还有（手段）：禁止多用户同时登陆（）
手机平台的开发概括
_通过在手机上的自带的浏览器进行网络登录相应的网站，然后通过手机对进行发送命令。

使其执行各项自动化的操作。

图五端智能控制流程图
图六 端远程控制流程图
手机端命令
读取数据包分析
帐户密码是否正确
N
调用主页面
调用错误
驱动各个电机、
返回各
返回各
读取操作
图七端实物图
2.4网络平台的开发
_运用—的知识构建手机客户端
_运用c语言对 m3建立服务器。

在家时，以家庭无线无线路由器为依托搭建家庭无线网络平台；在外时，通过访问，从而实现远程控制。

图八网页登陆界面
图九选择控制界面
图十太阳能热水器网页主控制界面
2.5红外自学习多功能插座开发
在专用插座上集成自学习红外管，继电器等各类元器件，控制目前各种家用电器，如空调，电视等。

专用插座由以下几部分组成：
✧51单片机解码模块。

✧电力载波模块。

✧自学习红外发射管模块。

当第一次使用时，先用家用遥控器对自插座进行学习操作，使插座记录红外信息。

当电子载波模块收到电子信号时，51单片机对信号经行解码，然后控制红外发射管做出加温、降温、开关等相应动作。

图十一电力载波实物图
2.6停车监控子系统开发
针对停车难这个背景，我们还开发了停车监控这个子系统，拓展本项目的使用范围。

主要由三部分组成：一是：模型停车场；二是：视频采集摄像头；三是：嵌入式计算机。

由摄像头采集的视频信息经过嵌入式系统的计算处理后，产生当前停车场的停车状况，一方面在嵌入式系统自带的屏幕上显示，另一方面由嵌入式系统将信息发布到互联网上，即可以实现网上查询。

视频采集应用的511芯片的摄像头，因为2.6.29内核已经含有了该芯片的驱动，所以直接编译内核即可。

又因为511输出格式为420P,所以必须经过相应的转换，变成565格式，才能在屏幕上显示。

嵌入式系统的服务主要是移植了这一轻量服务器，速度快，并且可同时允许1000路左右的访问链接。

图十二停车场模型图
图十三监控页面图
图十四电脑监控页面图（红色表示有车）
图十五手机端网页图
3、课题讨论：
我们认为我们的系统有以下优势：
1、新观点：一直以来，家居智能一直被视为贵族生活的象征，不能走进普通人家。

我们认为，在现有技术条件下，适合普通家庭，价格低廉，功能完善的家居智能控制系统是完全可以实现。

目前的智能家居市场，价格高昂，不为普通百姓接受。

一旦本系统得到实现，必将打破智能家居市场目前的尴尬局面，有力及智能家居的普及。

2、新方案：由于采用电力载波和红外自学习插座的控制方案，使得本系统可以自由组装各个品牌的家用电器，不用购买家电厂商的成套产品，具有更大的灵活性。

同时，电力载波的使用，
避免了在老房子重新装修的麻烦，从而节省了大量的费用。

3、研究中突破的难点：
_网页包含数据量大，分片发送
_手机和家用计算机存在差异（通用性）
_在安全性的前提下，客户端及服务器信息交互的方式（证书写入网页缓存，客户端进行证书的识别）
4、社会效益：
✧适合目前市场发展的客观趋势，具有较好的社会效益。

同
时，人民生活水品的发展是由众多的因素推动的，智能家居项目开发也是其中最重要的要素之一。

近年来，科学生活越来越成为人们的生活理念。

在这其中，智能家居发挥了非常重要的作用。

✧带动经济发展。

目前家电产业到了瓶颈期。

看似美好的智
能家居一直没有得到推广，普通家电市场完全饱和，急需发展。

本产品可以有力带动家电产业，促进家居智能化的发展。

✧伴随着智能家居的推广，带来的是全新生活理念和生活态
度，其造成的社会效应也不可忽视。

5、经济效益：因为本系统采用的是相对廉价的单片机所以整
个制作的成本相对比较低具有一定的市场推广的可行性。

本系统能完成基本任务，但稳定欠缺，由于水平有限，仍需继续
研究进步。

[参考文献：]
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