基于arm的智能家居系统方案
基于ARM和ZigBee无线网络智能家居系统设计
基于ARM和ZigBee无线网络的智能家居系统设计摘要:设计了一种基于arm和zigbee无线网络的智能家居系统,阐述了智能家居系统的方案设计,并给出了关键环节的实现方法。
该系统能实现对家居环境监测和家电控制,在现代生活中具有广阔的应用前景。
关键词: arm;zigbee;智能家居;嵌入式web服务器1 引言智能家居利用先进的计算机技术、网络通讯技术、电力自动化技术,将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起,进行网络化的综合管理[1]。
从目前的发展来看,嵌入式系统和无线网络技术应用在智能家居系统已成大势所趋。
相比传统的家居系统,嵌入式系统和无线网络技术日益成熟,无线传感器产品成本低廉,而且能提供更大的灵活性、流动性,省去了花在综合布线上的费用和精力,因而更适应于家庭、小中型办公场所。
本文设计了一种具有数据传输稳定、功耗要求低、系统可靠、成本低廉等特点的智能家居系统。
该系统以arm处理器s3c2440和嵌入式linux操作系统[2]为核心平台,通过zigbee无线网络[3]把家电设备与嵌入式web服务器[4]相连接,使得用户可以通过客户端的浏览器实现对家居环境的监测和家电设备的控制。
2 系统方案设计基于arm和zigbee无线网络的智能家居系统原理框图如图1所示。
系统以s3c2440嵌入式处理器为核心,外扩nand flash、sdram、和网络通讯接口等。
多个zigbee无线模块节点cc2430组成无线网络,各终端节点连接传感器或者家电设备,通过无线传输的方式与zigbee协调器进行通信,zigbee协调器通过spi接口与arm进行数据传输[5]。
其中s3c2440处理器是韩国三星基于arm公司开发的arm920t处理器核,zigbee网络节点是成都无线龙公司开发的网络微型节点cc2430。
智能家居系统由客户端、嵌入式web服务器和家电设备三部分组成,arm中的嵌入式web服务器是家电监控系统的核心,嵌入式web服务器通过zigbee和家电设备连接,通过网线和客户端相连接。
基于单片机的智能家居控制系统设计
基于单片机的智能家居控制系统设计摘 要“智能家居控制系统”是以单片机为控制核心,通过红外遥控模块遥控单片机实现室温实时测量、时间日期显示、以及控制家庭用电器开关通断来实现家用电器自动控制的功能。
其中温度测量是通过DS18B20芯片实现,日期时间是通过DS1302实现,家用电器开关通断是通过继电器实现,各项数据通过LCD1602液晶显示屏显示。
该系统可以远程方便地控制家用电器的工作状况,既可以提升家居安全性、便利性、舒适性,又能实现环保节能的居住环境。
是未来家电控制发展的主要趋势。
本文首先针对课题背景设计了一套总体的系统框图与方案,然后根据系统框图将系统分为控制、红外、时钟、温度、继电器和显示六个模块。
分别针对后五个模块进行电路介绍、原理分析及软件设计,并用控制模块将这五个模块整理、整合到一个系统中成为最终的智能家居控制系统。
本课题借助Proteus软件进行电路仿真,Keil软件进行程序设计编译,使用STC-ISP软件将程序烧录至单片机中,最终成果是使用MX-51开发板,外加SRD-05VDC型号继电器实现的。
最终成果现象为开机后液晶显示屏上显示当前日期、时间、环境温度以及当前工作的继电器编号,遥控器按“1”、“2”、“3”键分别控制继电器1、2、3的通断,按奇数次为通电,按偶数次为断电,继电器之间工作独立。
关键词:STC89C52单片机;继电器;DS18B20;DS1302;红外模块;LCD1602AbstractThe kernel control of IHCS(Intelligent Home Control System) is STC89C52. It can’measure the current temperature, calculate Date and Time, control electrical componcomponents by using thedominating t he electricalswitching to realize long-distanceinfrared module controlling the STC89C52. Current temperature measuring is realize by DS18B20, while date and time displaying is realized by DS1302. Electrical components’ switching is decided by electromagnetic relay, when all of the informatcontrol ofand data i s d isplayed by LCD1602. The system may have a long-distanceelectrical components. It not only will improve the safety, convenience, comfort o living condition, but also can it save the energy to be an environmental friendly style. It is the main tendency of the future electricity control.It was firstly introduced in this essay that the IHCS block diagram and progra dividing the system into controlling module, infrared, timing, temperature,analyzing therelay a nd display module. And introducing the circuit,electromagnetictheory, designing the software of them except controlling module one by one. After controlling module connects this five modules into a system, then births the IHCS this essay, itproject background of the production and the concept and sense of IHCS. In the essay, it is simulated by Proteus, the program is designed by using Keil, but not the least is that it downloads the software by STC-ISP into MX-51developme board and debugs.current timeLCD1602 displays theThe final result isstarting up, thewhen it isrelays’date, time, e nvironment t emperature and the current working electromagneticnumber. The remote control button ’1’,’2’,’3’separately controlsrelay. When pushing o dd times, the electromagnetic number’1’,’2’,’3’electromagneticrelay breaks. Differentrelay connects, when pushing e ven times, the electromagneticelectromagnetic relays work separately.The key words:STC89C52 singlechip; Electromagnetic relay;DS18B20;DS1302;analyze module;LCD1602目 录第1章绪论 ...................................................................1.1 课题背景与意义 .........................................................1.2 智能家居控制系统的定义分析及应用价值 ...................................1.2.1 智能家居控制系统的定义及分析 .....................................1.2.2 应用价值的SWOT分析 .............................................1.3 本文的主要工作和内容 ...................................................1.3.1 本文主要工作归纳 .................................................1.3.2 本文内容分布 .....................................................第2章智能家居控制系统的总体设计 .............................................2.1系统的总体设计及系统框图 ...............................................2.2方案选择 ...............................................................2.2.1智能家居控制模块方案选择 ..........................................2.2.2红外模块方案选择 ..................................................2.2.3时钟模块方案选择 ..................................................2.2.4温度模块方案选择 ..................................................2.2.5电磁继电模块方案选择 ..............................................2.2.6显示模块方案选择 ..................................................2.3本章小结 ...............................................................第3章智能家居控制系统的硬件电路设计 .........................................3.1红外模块电路设计 .......................................................3.2时钟模块电路设计 .......................................................3.3温度模块电路设计 .......................................................3.4电磁继电模块电路设计 ...................................................3.5液晶模块电路设计 .......................................................3.6本章小结 ...............................................................第4章智能家居控制系统的软件设计 .............................................4.1系统整体设计思想及主程序流程图 .........................................4.2程序子模块说明 .........................................................4.2.1红外模块程序 ......................................................4.2.2DS1302时钟模块程序 ...............................................4.2.3DS18B20温度模块程序 ...............................................4.2.4LCD1602液晶模块程序 ..............................................4.3本章小结 ...............................................................第5章系统的方案实现与调试 ...................................................5.1程序编写与仿真 .........................................................5.1.1程序编写软件Keil ...................................................5.1.2仿真软件Proteus ..................................................5.1.3仿真结果 ..........................................................5.2程序下载 ...............................................................5.2.1程序下载软件 ......................................................5.2.2程序下载过程 ......................................................5.3 调试结果 ...............................................................结论 ..........................................................................错误!未定义书签。
基于ARM的智能家居控制系统
基于ARM的智能家居控制系统摘要:本文提出了一种基于ARM的智能家居控制系统,确定了总体架构设计,利用32位嵌入式ARM9处理器S3C2440作为智能家居控制系统的控制核心,硬件结构简单,很适合智能家居推广与应用。
关键词:智能家居控制系统嵌入式智能家居也叫智能住宅,英文叫Smart Home。
也可以叫做网络家庭、电子家庭、家庭自动化等等。
智能家居首先由美国、欧洲等经济比较发达的国家提出来的。
其目标就是:“通过家庭内部的一个智能系统,将各种信息家电连接起来进行集中的或异地的监视控制”。
本文智能家居系统的设计,稳定可靠的硬件是基础,也是系统的重要组成部分。
我们做系统硬件设计的时候,要考虑到它实现我们需要的各项功能,还要考虑到系统升级所需要的多端口和空间;还有,在设计智能家居系统的时候,硬件设计还要兼顾到软件设计的方便和易开发等条件。
本文设计的智能家居系统分为主机和分机两个部分。
主机采用ARM9芯片S3C2440作为CPU,分机采用ARM9芯片CC2430作为控制器。
主机MCU S3C2440 采用了ARM920t 的内核,0.13um 的CMOS标准宏单元和存储器单元。
它低功耗,简单,全静态设计非常适合于对智能家居这样低成本、低功率设计的应用。
它采用了新的总线架构(AMBA)。
S3C2440 的优点是核心处理器(CPU),是一个由Advanced RISC Machines 有限公司设计的16/32 位ARM920T的RISC处理器。
ARM920T实现了MMU,AMBA BUS 和Harvard 高速缓冲体系结构构。
这一结构具有独立的16KB指令Cache 和16KB 数据Cache。
S3C2440为智能家居系统提供一套完整的通用系统外设,减少整体系统成本和尽可能少的配置额外的组件。
本智能家居系统主机MCU S3C2440的外围设备有人机接口LCD 触摸屏,用来发送指令或处理接受到的分机的指令;USB摄像头是智能家居系统的监控单元,能实时的监控周围的环境,由于USB摄像头监控的视频画面所占存储空间较大,所以我们还需外加存储器来存储视频画面。
基于STM32单片机的智能家居系统毕业设计
设计报告基于STM32单片机的智能家居系统设计姓名:班级:学号:指导老师:yyyyyyyyy日期:2013.05.27~2013.06.07华南农业大学工程学院摘要目前市场上针对普通家庭的智能防盗、防火等产品很多,但基于远程报警系统的智能家居产品价格不菲。
本次设计的基于STM32的智能家居报警系统实用性非常强,设计成本低廉,非常适合普通家庭使用,而且随时可以升级。
本产品采用的是以意法半导体公司生产的单片机STM32F103RBT6作为主控芯片,AT24C02作为静态存储芯片,4*4 薄膜键盘和红外热式感应作为探测器,GSM和扬声器的家庭报警模块。
随着信息技术的发展,实现家居的信息化、网络化,是当前智能家居系统发展的新趋势。
本设计将通信技术与防盗系统紧密结合,为一款便敏小巧,低成本,适合普通室内报警的智能报警系统。
本系统通过传感器获取室内人员信息,并将信号发送到单片机微处理器。
系统收到报警信息后通过辨认密码的方式确定目标身份,并通过蜂鸣器报警的方式警示入侵者。
另外,系统配备具手机通信功能的GSM模块,能将室内安全状况第一时间发送至用户手机终端。
不仅大大提高系统安全性及智能性,也方便用户的使用。
经测试,本系统稳定可靠,同时具有友好的人机界面,为用户提供安全服务的同时,实现系统智能化管理。
关键字:智能报警存储器传感器 GSM目录1 方案比较与选择 (1)1.1 方案一:采用数字电路控制 (1)1.2 方案二:采用双音多频电路与语音电路相结合的控制方案 (1)1.3 方案三:采用以STM32单片机为核心的控制方案 (2)2 主要元器件介绍 (3)2.1 主芯片—STM32 (3)2.2 显示屏--OLCD12864 (4)2.3 外部存储芯片--AT24C02 (5)3 模块分析 (7)3.1 STM32控制模块 (7)3.2 密码锁键盘输入及存储模块 (7)3.3人体热释感应模块 (7)3.4显示模块 (7)3.5报警模块 (7)4 硬件组成部分 (8)4.1 硬件组成部分 (8)4.2 仿真分析 (11)5 电路板的制作,焊接,调试 (13)5.1电路板制作 (13)5.2电路板焊接 (14)5.3电路板调试 (14)6 讨论及进一步研究和建议 (15)7 课程设计心得 (16)附录 (17)参考文献 (34)1、方案的比较与选择1.1 方案一:由数字电路搭建的智能家居安全系统,用以双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码控制系统的核心控制,共设了9个数字输入键,还有确认键和取消键等。
《2024年基于STM32的物联网智能家居系统设计》范文
《基于STM32的物联网智能家居系统设计》篇一一、引言随着科技的进步和人们生活品质的提高,智能家居系统逐渐成为现代家庭不可或缺的一部分。
本文将介绍一种基于STM32的物联网智能家居系统设计,该系统以STM32微控制器为核心,结合物联网技术,实现家居设备的智能化管理和控制。
二、系统架构设计1. 硬件架构本系统硬件部分主要包括STM32微控制器、传感器模块、执行器模块、通信模块等。
STM32微控制器作为核心部件,负责整个系统的控制和数据处理。
传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器等,用于采集家居环境数据。
执行器模块包括灯光、空调、窗帘等家居设备的控制模块。
通信模块采用WiFi或ZigBee等无线通信技术,实现智能家居设备与云服务器之间的数据传输。
2. 软件架构软件部分主要包括STM32微控制器的固件程序和云服务器端的软件程序。
固件程序负责采集传感器数据、控制执行器设备、与云服务器进行通信等任务。
云服务器端的软件程序负责接收固件程序发送的数据,进行数据处理和存储,同时向用户提供远程控制和监控功能。
三、功能实现1. 数据采集与处理传感器模块负责采集家居环境数据,如温度、湿度、光照等。
这些数据通过STM32微控制器的固件程序进行处理和分析,根据需要可以实时显示在本地设备上或上传至云服务器。
2. 远程控制与监控用户可以通过手机App或电脑网页等方式,实现对家居设备的远程控制和监控。
云服务器端的软件程序接收用户的控制指令,通过WiFi或ZigBee等无线通信技术,将指令发送给STM32微控制器,由其控制执行器模块实现设备的开关、调节等功能。
同时,用户可以实时查看家居环境数据和设备状态。
3. 智能控制与节能本系统具备智能控制和节能功能。
通过学习用户的生活习惯和喜好,系统可以自动调整家居设备的运行状态,如自动调节空调温度、自动开关灯光等。
此外,系统还可以根据传感器数据判断家居环境的实际情况,如当室内光线充足时,自动关闭灯光,实现节能减排。
基于stm32智能家居毕业论文
基于STM32智能家居毕业论文摘要智能家居是当今社会的一个重要发展方向,它通过将各种设备连接到互联网,实现远程控制和智能化管理。
本文以STM32为硬件平台,设计并实现了一个基于STM32的智能家居系统。
该系统通过传感器采集环境信息,并通过无线通信将数据发送给服务器,最后利用手机App实现对家居设备的远程控制。
本文详细介绍了系统的架构设计、硬件设计和软件实现,并进行了实验验证和性能评估。
引言随着物联网和人工智能技术的快速发展,智能家居已经成为人们生活中的一部分。
智能家居可以提供更加舒适、便捷和安全的居住环境,减轻人们的生活压力。
目前市面上已经有各种各样的智能家居产品,如智能灯具、智能空调、智能门锁等。
然而,大部分智能家居产品都是独立的,没有统一的标准和平台。
为了解决这个问题,本文设计了一个基于STM32的智能家居系统,通过将各种设备连接到互联网,实现了设备之间的互联互通。
硬件设计本文的智能家居系统基于STM32开发板和相关传感器、执行器组成。
其中包括温湿度传感器、光线传感器、烟雾传感器等用于采集环境信息的传感器,以及LED灯,继电器等用于控制家居设备的执行器。
这些传感器和执行器通过GPIO口与STM32开发板相连。
同时,系统还采用了ESP8266模块实现了与服务器的无线通信,用于发送采集的环境信息。
软件设计本文的智能家居系统使用了基于ARM Cortex-M系列的嵌入式操作系统——FreeRTOS。
FreeRTOS是一个开源的实时操作系统,具有小巧简单、高效稳定的特点,在嵌入式系统中得到了广泛应用。
系统的软件设计主要分为采集模块、控制模块和无线通信模块三部分。
采集模块通过读取传感器的数据,实现对环境信息的采集。
控制模块通过接收服务器或手机App发送的控制指令,对家居设备进行控制。
无线通信模块负责与服务器进行数据交互,实现远程控制和数据上传功能。
硬件实现本文的智能家居系统使用了STM32F103开发板作为主控制器,通过GPIO口与各个传感器和执行器相连。
《2024年基于STM32的物联网智能家居系统设计》范文
《基于STM32的物联网智能家居系统设计》篇一一、引言随着科技的进步和人们生活品质的提高,智能家居系统已经成为现代家庭的重要组成部分。
基于STM32的物联网智能家居系统设计,通过将STM32微控制器与物联网技术相结合,实现家庭环境的智能化控制与管理。
本文将介绍基于STM32的物联网智能家居系统的设计原理、硬件构成和软件实现等关键环节。
二、系统设计原理基于STM32的物联网智能家居系统设计原理主要包括硬件和软件两个部分。
硬件部分主要通过STM32微控制器及其外围设备实现对家庭环境的监控和控制;软件部分则通过编写程序,实现各种功能的逻辑控制和数据处理。
三、硬件构成1. STM32微控制器:作为系统的核心,负责接收传感器数据、控制执行器以及与物联网平台进行通信。
2. 传感器模块:包括温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器等,用于实时监测家庭环境参数。
3. 执行器模块:包括灯光控制器、窗帘控制器、空调控制器等,根据用户需求执行相应的动作。
4. 通信模块:采用Wi-Fi、蓝牙等无线通信技术,实现系统与物联网平台的连接和数据传输。
四、软件实现1. 数据采集与处理:通过传感器模块实时采集家庭环境参数,如温度、湿度、烟雾浓度等,并将数据传输至STM32微控制器进行处理。
2. 控制逻辑编写:根据用户需求和数据处理结果,编写控制逻辑,实现灯光控制、窗帘控制、空调控制等智能家居功能。
3. 物联网平台连接:通过通信模块将系统与物联网平台进行连接,实现远程控制和数据共享。
4. 用户界面设计:设计友好的用户界面,方便用户进行操作和控制。
五、系统特点1. 智能化:基于STM32的物联网智能家居系统能够实现家庭环境的智能化控制和管理。
2. 节能环保:通过实时监测家庭环境参数,自动调节灯光、空调等设备的运行状态,实现节能环保。
3. 安全性高:系统采用多重安全措施,保障家庭安全。
4. 可扩展性:系统具有较好的可扩展性,可以轻松扩展更多智能家居设备。
基于ARM-Linux的智能家居网络终端的设计与实现
过 在 家 中设 置好 预先 监 控点 , 世 界任 何 地方 , 可 以通 过 网络 或 直接 通 过手 机 , 可随 时 随地 了解 自己家庭 概况 , 保 安全 。 在 都 就 确
JN i I Kn
(. prme t f mp trSin e W u a iest, u a 3 0 4 Chn ; . p r n f mp trTe h oo y a dAp l ain 1De at n o Co u e ce c , h n Unv r y W h n4 0 7 , ia 2De at to i me Co ue c n lg n pi t , c o W u a ntueo c n lg , u a 3 0 4 Chn ) h nIsi t f h oo y W h n 4 0 7 , ia t Te
I N 10— O 4 SS 9 3 4 0
E m i x l cc.ee — al  ̄ @ cc t n : n.
h t : w w. n s e .n t / w d z. t p/ n c T l 8 — 5 - 6 0 6 5 9 94 e: 6 5 5 9 9 3 + 1 60 6
C m u K o ld ea dT c n l y电脑 知 识 与技术 o p  ̄r n we g n e h o g o
Vo . , . , r h 2 0 P 1 2 6 3 1 8 16 No7 Ma c 01 ,P .61 —1 1 ,61
基 于 AR Ln x的智 能 家居 网络 终端 的设 计 与 实现 M— iu
基于STM32的智能家居系统设计毕业设计
基于STM32的智能家居系统设计毕业设计目录摘要 ............................................... 错误!未定义书签。
Abstract ............................................... 错误!未定义书签。
第1章绪论 . (1)1.1 选题背景 (1)1.2 课题意义 (1)1.3 国内外发展概况 (1)1.4 指导思想 (2)第2章开发工具与MCU简介 (3)2.1 STM32F10XX (3)2.2 KEIL MDK (5)第3章总体分析与设计 (7)3.1 方案分析 (7)3.1.1 整体系统方案分析 (7)3.1.2 数据采集方案设计 (8)3.1.3 数据存储方案分析 (8)3.1.4 显示方案分析 (10)3.2 功能设计 (10)第4章详细设计与实现 (12)4.1 界面设计 (12)4.2 原理图设计 (13)4.2.1 数据采集模块 (14)4.2.2 温湿度传感器模块 (15)4.2.3 烟雾传感模块 (16)4.2.4 液晶显示电路设计 (17)4.2.5 报警电路的设计 (19)4.2.6 时钟模块 (20)4.3 业务处理模块设计 (22)4.3.1 界面显示任务 (22)4.3.2 AD采样及数据处理 (23)4.3.3 烟雾传感器 (28)4.3.4 温湿度传感器 (30)4.4.5 灯光控制与光照检测 (32)第5章结果分析 (36)5.1 硬件设计的结果分析 (36)5.1.1 温湿度模块的分析 (36)5.1.2 光照模块的分析 (36)5.1.3 烟雾检测 (37)5.1.4 硬件综合测试 (37)5.2 软件设计的结果分析 (38)结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录 (42)第1章绪论1.1 选题背景进入21世纪,人们的生活节奏越来越快,生活压力也越来越大,家成为人们最温馨的地方,人们对待自己最温暖舒适的家庭环境要求也随之在不断提高,如今的人们早八晚五的工作,上级的压力,父母长辈的压力,同事之间盲目的攀比等等,早已经将当代人压的喘难以呼吸,人们似乎已经注意到了家是自己的避风港,家居生活得到了人们的广泛关注,如今电子行业的发展速度飞涨,智能产品横飞,先进的科技与人们想要的智能家居生活擦出了美丽的火花--智能家居,时光荏苒,转眼间,智能家居从出现到现如今经历了几十年的漫长发展逐步走向成熟,安全,智能,方便的家居生活得到了广大普通百姓的认可,从企业到个人都无时无刻与它发生着亲密关系,人们已经清楚的看到,智能家居的发展已成必然,他的腾飞亦不可阻挡。
基于51单片机的智能家居系统设计
基于51单片机的智能家居系统设计随着科技的不断发展,智能家居已经逐渐走进了人们的生活。
智能家居系统能够为人们提供更加便捷、舒适和安全的居住环境。
本文将介绍一种基于 51 单片机的智能家居系统设计。
一、系统概述本智能家居系统以 51 单片机为核心控制单元,通过传感器采集环境数据,实现对家居设备的智能控制。
系统主要包括传感器模块、单片机控制模块、执行模块和通信模块等部分。
传感器模块用于采集室内的温度、湿度、光照强度、烟雾浓度等环境参数,并将这些数据传输给单片机。
单片机控制模块对传感器采集到的数据进行处理和分析,根据预设的控制策略,向执行模块发送控制指令。
执行模块包括灯光控制、窗帘控制、电器控制等设备,负责实现具体的控制操作。
通信模块用于实现系统与用户手机或其他终端设备的通信,使用户能够远程监控和控制家居设备。
二、硬件设计1、传感器模块(1)温度传感器:采用DS18B20 数字温度传感器,它具有精度高、测量范围广、接口简单等优点,能够实时准确地测量室内温度。
(2)湿度传感器:选用 DHT11 湿度传感器,它能够同时测量温度和湿度,并将数据以数字信号的形式输出。
(3)光照强度传感器:使用 BH1750FVI 光照传感器,可精确测量环境光照强度,为灯光控制提供依据。
(4)烟雾传感器:采用 MQ-2 烟雾传感器,对烟雾等有害气体具有较高的灵敏度,能够及时检测到火灾隐患。
2、单片机控制模块选用STC89C52 单片机作为控制核心,它具有性能稳定、价格低廉、易于编程等特点。
单片机通过 I/O 口与传感器模块和执行模块进行连接,实现数据的传输和控制指令的发送。
3、执行模块(1)灯光控制:采用继电器控制灯光的开关,通过单片机输出的高低电平信号来控制继电器的通断,从而实现灯光的亮灭控制。
(2)窗帘控制:使用步进电机驱动窗帘的开合,单片机通过发送脉冲信号控制步进电机的转动角度,实现窗帘的开合程度调节。
(3)电器控制:通过智能插座实现对电器的电源控制,智能插座与单片机通过无线通信模块进行连接,接收单片机的控制指令。
基于STM32单片机的智能家居系统设计
单片机课程设计报告基于STM32单片机的智能家居系统设计姓名:sssssssssbbbbbbbb班级:333334444学号:xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx指导老师:yyyyyyyyy日期:2012.05.27~2012.06.07华南农业大学工程学院摘要目前市场上针对普通家庭的智能防盗、防火等产品很多,但基于远程报警系统的智能家居产品价格不菲。
本次设计的基于STM32的智能家居报警系统实用性非常强,设计成本低廉,非常适合普通家庭使用,而且随时可以升级。
本产品采用的是以意法半导体公司生产的单片机STM32F103RBT6作为主控芯片,AT24C02作为静态存储芯片,4*4 薄膜键盘和红外热式感应作为探测器,GSM和扬声器的家庭报警模块。
随着信息技术的发展,实现家居的信息化、网络化,是当前智能家居系统发展的新趋势。
本设计将通信技术与防盗系统紧密结合,为一款便敏小巧,低成本,适合普通室内报警的智能报警系统。
本系统通过传感器获取室内人员信息,并将信号发送到单片机微处理器。
系统收到报警信息后通过辨认密码的方式确定目标身份,并通过蜂鸣器报警的方式警示入侵者。
另外,系统配备具手机通信功能的GSM模块,能将室内安全状况第一时间发送至用户手机终端。
不仅大大提高系统安全性及智能性,也方便用户的使用。
经测试,本系统稳定可靠,同时具有友好的人机界面,为用户提供安全服务的同时,实现系统智能化管理。
关键字:智能报警存储器传感器 GSM目录1 方案比较与选择 (1)1.1 方案一:采用数字电路控制 (1)1.2 方案二:采用双音多频电路与语音电路相结合的控制方案 (1)1.3 方案三:采用以STM32单片机为核心的控制方案 (2)2 主要元器件介绍 (3)2.1 主芯片—STM32 (3)2.2 显示屏--OLCD12864 (4)2.3 外部存储芯片--AT24C02 (5)3 模块分析 (7)3.1 STM32控制模块 (7)3.2 密码锁键盘输入及存储模块 (7)3.3人体热释感应模块 (7)3.4显示模块 (7)3.5报警模块 (7)4 硬件组成部分 (8)4.1 硬件组成部分 (8)4.2 仿真分析 (11)5 电路板的制作,焊接,调试 (13)5.1电路板制作 (13)5.2电路板焊接 (14)5.3电路板调试 (14)6 讨论及进一步研究和建议 (15)7 课程设计心得 (16)附录 (17)参考文献 (34)1、方案的比较与选择1.1 方案一:由数字电路搭建的智能家居安全系统,用以双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码控制系统的核心控制,共设了9个数字输入键,还有确认键和取消键等。
嵌入式智能家居系统的总体设计与实现
嵌入式智能家居系统的总体设计与实现一、本文概述随着科技的飞速发展,智能家居系统逐渐走进千家万户,以其便捷、智能和个性化的特点受到广大用户的青睐。
作为智能家居系统的核心组成部分,嵌入式智能家居系统以其高度的集成性和灵活性,成为当前研究的热点和应用的重点。
本文旨在探讨嵌入式智能家居系统的总体设计与实现,以期为推动智能家居领域的发展提供有益的参考和借鉴。
本文首先介绍了嵌入式智能家居系统的基本概念和特点,阐述了其研究的背景和意义。
在此基础上,重点讨论了嵌入式智能家居系统的总体设计方案,包括系统架构、硬件平台选择、软件设计等方面。
同时,本文还深入探讨了嵌入式智能家居系统的关键技术,如传感器技术、通信技术、控制技术等,并对其实现方法进行了详细阐述。
本文还结合具体案例,对嵌入式智能家居系统的实际应用进行了分析和研究,展示了其在提高家居生活品质、节约能源等方面的优势。
本文总结了嵌入式智能家居系统设计与实现的经验和教训,展望了未来的发展趋势和应用前景。
通过本文的研究和探讨,旨在为嵌入式智能家居系统的设计与实现提供全面的理论支持和实践指导,为推动智能家居领域的技术创新和应用普及贡献力量。
二、嵌入式智能家居系统概述随着科技的不断进步和人们生活质量的提高,智能家居系统已经成为现代家居生活的重要组成部分。
嵌入式智能家居系统作为其中的一种,通过将嵌入式技术、网络通信技术和传感器技术等先进技术融合,实现了家居环境的智能化管理和控制。
嵌入式智能家居系统以嵌入式设备为核心,通过嵌入在家居设备中的微型计算机或微处理器,实现对家居设备的智能化控制。
这些嵌入式设备可以监测和调控家庭环境,如温度、湿度、光照、空气质量等,同时,它们还能与互联网连接,使用户可以通过智能手机、平板电脑等终端设备远程控制和监控家居设备。
嵌入式智能家居系统还可以与其他智能设备联动,构建全屋智能系统,实现更加智能和便捷的生活。
例如,通过与智能门锁、智能照明、智能窗帘等设备的联动,用户可以在家中或外出时,通过智能设备控制家中的各种设备,提高生活的舒适度和安全性。
基于ARM的智能家居控制通信控制站的设计与实现
I I C L I N U X
一 J 电 阻 屏
人们 有效安排 时间 , 增强家 居生 活的安全 性 , 甚 至为各 种能 源费用节约资 金 J 。设 计是 基 于嵌 入 式 L i n u x的智能 家居 系统。系统 主要 由 G S M模块 S I M 9 0 0 A、 D S 1 8 B 2 0 、 Q M 一2气 体传感器 、 D H T 1 1湿 度 传 感 器 、 光敏传感器、 带 触 摸 屏 的 L C D模块等构成。系统初 始化正常工作后 , 定时采集传感器 数据 , 若采集数据出现异常 , 则对室 内的相应设备进行控制使 其达到指定指标 , 并将所得数据选择性通过 G S M发送或者报 警达到有效控制室内设备的 目的 , 也 可通过短信 方式控制室 内设备运作 。实物实验证明本 系统运行稳定 , 符合设计要求 。
I l 勰 电 灯
l 窗帘
『温度 传感 器
U D A I 1 I 3 S 4 咂 l T S
外部存储器 N A N D F L A S H
N0RF L AS H Fra bibliotekl空调
图 1 系统 框 图
S D R A M
系统采用 un u x操作系统为任务控制系统。 人 机交互界面使 用带有 触摸 屏 的 L C D液 晶 显示器 , 采
加上 电阻屏组成的液 晶显示 器界 面终 端 。其系统框 图如
图1 所示。
气 体 传 感器 排 风机 抽气机
的信息化建设才能真正发挥作用 , 才能进一步推动信息建 设
上水平。现代物体信息 化的发展 , 直接刺激 了新生事物 的生 长, 物联 网的出现 , 让I T业充满 了挑 战… 。 智能家居控制系统 可以定义为一个过程或者一个系统 。 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 种子 系统 , 有 机地结 合在一起 , 通 过统筹
基于ARM和ZigBee技术智能家居系统的设计与实现中期报告
基于ARM和ZigBee技术智能家居系统的设计与实现中期报告一、课题背景和研究意义智能化家居作为当前智能化发展的热点,受到越来越多的关注和研究。
随着科技的进步和人们生活水平的提高,人们对于生活品质的要求越来越高,这也促进了智能化家居发展的趋势。
智能化家居的实现需要多种技术的支撑,其中ZigBee技术和ARM架构被广泛使用。
ZigBee技术是一种低功耗低速率的无线通信技术,具有可靠性高、安全性好、节能、网络规模大等优点,在智能家居系统中常被用于家庭设备的连接和控制;而ARM架构则是一种低功耗、高性能、嵌入式设备常用的处理器架构,被用于控制系统、传感器等方面。
基于ARM和ZigBee技术的智能家居系统设计和研发,具有重要的实际应用价值和研究意义。
本课题旨在探究基于ARM和ZigBee技术的智能家居系统的设计和实现,实现家庭设备的联网和远程控制,为人们舒适的生活提供可靠的技术支撑。
本文旨在介绍研究方案以及目前进展情况,为后续研究提供理论基础和实践参考。
二、研究方案1、总体设计思路本文所研究的基于ARM和ZigBee技术智能家居系统,主要由两部分构成:智能家居终端设备和智能家居控制中心。
智能家居终端设备包括各种家居设备如电灯、插座、温度传感器、烟雾传感器等,这些设备通过ZigBee技术连接到智能家居控制中心,实现联网和远程控制。
智能家居控制中心使用ARM架构的处理器,通过各种应用软件实现对家居终端设备的控制,实现远程控制的功能。
2、具体实现步骤(1)硬件设计智能家居终端设备硬件设计主要包括以下内容:①ZigBee无线模块的选用和连接:选用低功耗且性能优良的ZigBee 模块,使用UART通信协议与处理器相连接。
②传感器的选用和连接:选择与处理器兼容的传感器,使用模拟或数字信号与处理器相连接。
③控制继电器的选用和实现:选用兼容的控制继电器,通过GPIO实现继电器控制。
智能家居控制中心硬件设计主要包括以下内容:①选用ARM架构的处理器:选用适合的ARM处理器,支持相应的外设接口,例如GPIO、UART、SPI等。
基于LPC213X ARM处理器的智能化家居监控网络与终端设计
Vo - 5 No 5 l2 .
重庆工商大学学报 ( 自然科学版)
J hnq g eho B se n .N tc r ) ogi cnl u nsU i ( a Si d C nT i s v
20 0 8年 l O月
O t2 o c. o 8
R 45测控网络连接通道, S8 通过小区宽带和无线网络充分保障业主和家居的远程信息畅通 ; 详细 说 明 了智能 家居监 控 网络 的拓扑 结构 和终 端 的组成 方 法 , 对短 信 模 式 下信 息 交换协 议 和控 制 流
程 进行 了简要 说 明 。
关 键词 : 能化 家居 ; 智 嵌入 式 系统 ; M7 监 控 网络 ; AR ; 无线 网络
收稿 日期 : 0 2 7—1 o 修 回日期 :0 8 0 0 O一2 : 2 0 — 3—1 。 0
基金项 目: 重庆市教委科学技术研究项 目资助 。
作者简 介 : 李昔华(91 )男 , 17 一 , 重庆市南岸区人 , 师 , 讲 从事计算机嵌入式 系统 开发研究 。
50 3
重庆工商大学学报(了一种基 于 A M7技 术 的 3 介 R 2位微 控 制 器 L C 1X, P 2 3 用于智 能化 家居 系统 中监
控 网络 及 终端设 计 , 实现 家用设备 运行 状 况 的 实时监 测 、 输和 控 制 ; 助 于 芯 片丰 富 的外 围接 传 借
口, 提供各种控制模 块、 能传 感器和人机 交互环境 的扩展 ; 立 了监控终端 间安 全、 靠的 智 建 可
第2 5卷
量J 能 居 务 .智 家 服 器
R 8x S 5络 41  ̄ J
遥控 收 发 终 端 1
基于STM32单片机的智能家居系统毕业设计
设计报告基于STM32单片机的智能家居系统设计姓名:班级:学号:指导老师:yyyyyyyyy日期:2013.05.27~2013.06.07华南农业大学工程学院摘要目前市场上针对普通家庭的智能防盗、防火等产品很多,但基于远程报警系统的智能家居产品价格不菲。
本次设计的基于STM32的智能家居报警系统实用性非常强,设计成本低廉,非常适合普通家庭使用,而且随时可以升级。
本产品采用的是以意法半导体公司生产的单片机STM32F103RBT6作为主控芯片,AT24C02作为静态存储芯片,4*4 薄膜键盘和红外热式感应作为探测器,GSM和扬声器的家庭报警模块。
随着信息技术的发展,实现家居的信息化、网络化,是当前智能家居系统发展的新趋势。
本设计将通信技术与防盗系统紧密结合,为一款便敏小巧,低成本,适合普通室内报警的智能报警系统。
本系统通过传感器获取室内人员信息,并将信号发送到单片机微处理器。
系统收到报警信息后通过辨认密码的方式确定目标身份,并通过蜂鸣器报警的方式警示入侵者。
另外,系统配备具手机通信功能的GSM模块,能将室内安全状况第一时间发送至用户手机终端。
不仅大大提高系统安全性及智能性,也方便用户的使用。
经测试,本系统稳定可靠,同时具有友好的人机界面,为用户提供安全服务的同时,实现系统智能化管理。
关键字:智能报警存储器传感器 GSM目录1 方案比较与选择 (1)1.1 方案一:采用数字电路控制 (1)1.2 方案二:采用双音多频电路与语音电路相结合的控制方案 (1)1.3 方案三:采用以STM32单片机为核心的控制方案 (2)2 主要元器件介绍 (3)2.1 主芯片—STM32 (3)2.2 显示屏--OLCD12864 (4)2.3 外部存储芯片--AT24C02 (5)3 模块分析 (7)3.1 STM32控制模块 (7)3.2 密码锁键盘输入及存储模块 (7)3.3人体热释感应模块 (7)3.4显示模块 (7)3.5报警模块 (7)4 硬件组成部分 (8)4.1 硬件组成部分 (8)4.2 仿真分析 (11)5 电路板的制作,焊接,调试 (13)5.1电路板制作 (13)5.2电路板焊接 (14)5.3电路板调试 (14)6 讨论及进一步研究和建议 (15)7 课程设计心得 (16)附录 (17)参考文献 (34)1、方案的比较与选择1.1 方案一:由数字电路搭建的智能家居安全系统,用以双JK触发器构成的数字逻辑电路作为密码控制系统的核心控制,共设了9个数字输入键,还有确认键和取消键等。
基于STM32的智能家居系统设计
本科毕业设计(论文)题目名称:基于STM32的智能家居系统设计学院:计算机科学技术学院专业年级:计算机科学与技术(工)12级学生姓名:张云朋班级学号: 1 班41号指导教师:范忠诚2016 年6 月摘要随着科技的不断发展进步和人们对家居生活要求的逐步变高,智能家居已经得到了人们的认可,而现如今一套完整的智能家居设备价格昂贵,一般的家庭难以承受其高昂的价格,针对此种现象,一款功能稳定全面,但成本低廉的智能家居产品会帮助人们在价格和功能之间找到一条满足人们愿望的出路。
此款智能家居采用STM32处理器,技术成熟,程序移植方便,价格低廉。
本款家居设备设计包括硬件设计和软件设计两个部分:硬件设计包含:12864液晶电路、温度湿度传感器电路、烟雾浓度采集电路、ADC转换电路、报警电路、电源电路、光照采集电路和灯光控制部分电路,软件设计包含主程序、数据(温度、湿度,气体浓度,光照)检测及处理、和标准气体标定、ADC数据转换,当气体浓度超限时报警程序。
经实验测试结果表明该智能家居设备有自动检测家庭环境指标并可以对采集信息进行及时稳妥的处理,精度高,检测范围广,稳定性好,显示简单,操作简便,抗干扰能力强等优良性能。
关键词:ARM-M3;ADC;数据采集与处理;智能家居AbstractAlong with the continuous development of science and technology progress and people's requirement for household life gradually become tall, intelligent household has gained the recognition of people, now a complete set of intelligent household equipment is expensive, the average family is difficult to afford the high prices, aiming at this phenomenon, a stable overall function, but low-cost intelligent household products can help people find a way out between price and functionality. This intelligent household USES STM32 processor, mature technology, application transplant convenience, low prices. This household equipment design including hardware design and software design of two parts: hardware design includes: 12864 LCD, reactive temperature, humidity sensor circuit, the concentration of the smoke collecting circuit, ADC conversion circuit, alarm circuit, power circuit, acquisition circuit and lighting lighting control circuit, software design includes the main program, data (temperature, humidity, gas concentration, light) detection and processing, and calibration standard gases, ADC data conversion, when gas concentration overrun alarm program. By the experimental test results show that the smart home devices have automatic detection family environment index and can be conducted to collect information to err on the side of the processed on time, high precision, detection range, good stability, display is simple, easy operation, strong anti-interference ability and other excellent properties.Key words: ARMv7-M; ADC; Data acquisition and processing; serial communication目录摘要 (I)Abstract ............................................................... I I 第1章绪论.. (1)1.1 选题背景 (1)1.2 课题意义 (1)1.3 国内外发展概况 (1)1.4 指导思想 (2)第2章开发工具与MCU简介 (3)2.1 STM32F10XX (3)2.2 KEIL MDK (5)第3章总体分析与设计 (7)3.1 方案分析 (7)3.1.1 整体系统方案分析 (7)3.1.2 数据采集方案设计 (8)3.1.3 数据存储方案分析 (8)3.1.4 显示方案分析 (10)3.2 功能设计 (11)第4章详细设计与实现 (12)4.1 界面设计 (12)4.2 原理图设计 (13)4.2.1 数据采集模块 (14)4.2.2 温湿度传感器模块 (15)4.2.3 烟雾传感模块 (16)4.2.4 液晶显示电路设计 (17)4.2.5 报警电路的设计 (19)4.2.6 时钟模块 (20)4.3 业务处理模块设计 (22)4.3.1 界面显示任务 (22)4.3.2 AD采样及数据处理 (23)4.3.3 烟雾传感器 (28)4.3.4 温湿度传感器 (30)4.4.5 灯光控制与光照检测 (32)第5章结果分析 (36)5.1 硬件设计的结果分析 (36)5.1.1 温湿度模块的分析 (36)5.1.2 光照模块的分析 (36)5.1.3 烟雾检测 (37)5.1.4 硬件综合测试 (38)5.2 软件设计的结果分析 (38)结论 (40)致谢 (41)参考文献 (42)附录 (44)第1章绪论1.1 选题背景进入21世纪,人们的生活节奏越来越快,生活压力也越来越大,家成为人们最温馨的地方,人们对待自己最温暖舒适的家庭环境要求也随之在不断提高,如今的人们早八晚五的工作,上级的压力,父母长辈的压力,同事之间盲目的攀比等等,早已经将当代人压的喘难以呼吸,人们似乎已经注意到了家是自己的避风港,家居生活得到了人们的广泛关注,如今电子行业的发展速度飞涨,智能产品横飞,先进的科技与人们想要的智能家居生活擦出了美丽的火花--智能家居,时光荏苒,转眼间,智能家居从出现到现如今经历了几十年的漫长发展逐步走向成熟,安全,智能,方便的家居生活得到了广大普通百姓的认可,从企业到个人都无时无刻与它发生着亲密关系,人们已经清楚的看到,智能家居的发展已成必然,他的腾飞亦不可阻挡。
树莓派毕业设计案例
树莓派毕业设计案例树莓派是一款小型的基于ARM架构的微型电脑,广泛应用于各种物联网、教育和嵌入式系统的开发中。
以下是一些树莓派毕业设计的案例示例:1.智能家居系统:使用树莓派搭建智能家居控制系统,实现对家居设备如灯光、温度、窗帘等的远程控制。
2.气象站:利用树莓派和传感器构建气象站,能够实时采集和显示温度、湿度、气压等气象数据,并通过网络分享数据。
3.监控系统:基于树莓派搭建家庭监控系统,使用摄像头进行监控,并可以通过手机或电脑实时查看监控画面。
4.智能车辆:利用树莓派构建智能车辆,通过传感器和摄像头实现自动导航、避障等功能。
5.远程教育平台:设计一个远程教育平台,使用树莓派进行服务器搭建,为用户提供在线学习、视频会议等功能。
6.室内定位系统:利用树莓派和无线信号实现室内定位系统,用于在室内环境中定位物体或人员的位置。
7.智能农业:使用树莓派构建智能农业系统,监测土壤湿度、光照、温度等数据,帮助农民进行精准农业管理。
8.健康监测系统:利用树莓派和传感器设计健康监测设备,可以监测心率、体温、运动情况等健康数据。
这些案例展示了树莓派在各个领域的应用,它可以作为一个灵活、可扩展的嵌入式计算平台,用于各种毕业设计和项目的开发。
具体的毕业设计可根据自身兴趣和专业背景选择适合的项目方向,并结合树莓派的特性进行创新性的设计和开发。
比如:以下是一个基于树莓派的毕业设计案例:项目名称:基于树莓派的智能家居控制系统一、项目背景随着科技的不断发展,智能家居成为了人们生活中不可或缺的一部分。
为了实现更加智能化、便捷化的家居生活,我们提出了基于树莓派的智能家居控制系统。
二、系统架构本系统采用树莓派作为主控制器,通过连接各种传感器和执行器,实现对家居环境的实时监控和控制。
系统架构如下:1.树莓派主控制器:负责接收和处理来自传感器和执行器的数据,根据预设的规则进行决策,控制家居设备的运行。
2.传感器:包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器等,用于监测家居环境中的各项参数。
基于STM32单片机的智能家居无线通信系统的设计与实现
2、无线通信模块软件设计
无线通信模块软件同样采用C语言编写,基于IAR Embedded Workbench开发 环境进行开发。无线通信模块软件主要负责网络的建立、数据的发送和接收等功 能。无线通信模块通过串口与主控单元进行通信,接收主控单元发送的数据并发 送给其他设备,同时接收其他设备发送的数据并发送给主控单元。
在传感器和执行器的选择上,考虑到系统的稳定性和可靠性,选用了一些具 有较高性能和较好口碑的厂商和型号。例如,温度传感器选用DS18B20,湿度传 感器选用HUMIMOIST-11,光照传感器选用TSL2561,执行器则根据控制信号的类 型和功率需求进行选择,如继电器、步进电机等。
2、软件设计软件部分采用C语言进行编写,主要分为以下几个模块:
STM32单片机作为整个系统的核心,需要具备高处理能力、低功耗、丰富的 外设等特点。因此,在硬件设计中,选用STM32F103C8T6型号的单片机作为主控 芯片。该芯片具有64KB的闪存和20KB的SRAM,同时具有丰富的外设,如UART、 SPI、I2C等通信接口,以及16位ADC和16位DAC模块。
在系统测试方面,我们对温度、湿度、光照等传感器的精度和稳定性进行了 测试,以及对其控制的精确性和及时性进行了评估。测试结果表明,本系统可以 有效地实现家居设备的智能控制,而且具有传输距离远、功耗低、稳定性高等优 点。
总的来说,基于STM32单片机的无线智能家居控制系统的设计和实现为用户 提供了方便、智能、高效的生活方式。然而,系统的进一步完善和优化仍然是必 要的,特别是在如何提高传感器的精度和系统的稳定性方面。未来的研究可以集 中在如何提高系统的集成度和智能化程度,以实现更加便捷和高效的智能家居生 活。
在系统实现方面,我们采用了LoRa协议进行无线通信。LoRa协议具有传输距 离远、功耗低、抗干扰能力强等优点,非常适合于智能家居控制系统的实现。我 们通过串口通信的方式,实现了STM32单片机与LoRa模块之间的数据传输。同时, 我们还利用了云平台进行数据的远程传输和监控,使得用户可以通过手机APP随 时随地控制家居设备。
基于ARM单片机的智能家居控制系统设计
基于ARM单片机的智能家居控制系统设计摘要本文设计了一种基于ARM单片机的智能家居控制系统。
该系统可以通过无线网络连接到互联网,实现对家居设备的远程控制和监控。
本文首先介绍了智能家居控制系统的发展背景和研究意义,然后介绍了ARM单片机的基本原理和应用场景。
接着,详细介绍了智能家居控制系统的硬件和软件设计,包括系统框架、无线通信模块、传感器和执行器等组成部分的选型和配置。
最后,通过实验验证了该系统的可行性和实用性。
关键词:ARM单片机;智能家居控制系统;无线通信;传感器;执行器AbstractThis paper presents a smart home control system based on ARM microcontroller. The system can connect to the Internet through wireless network, achieving remote control and monitoring of home devices. In this paper, we first introduce the background and research significance of smart home control system, and then introduce the basic principle and application scenarios of ARM microcontroller. Then, we provide a detailed description of the hardware and software design of the smart home control system, including the system architecture, wireless communication module, sensors, and actuators. Finally, the feasibility and practicality of the system are verified through experiments.Keywords: ARM microcontroller; smart home control system; wireless communication; sensors; actuators第一章绪论1.1 研究背景智能家居是近年来快速发展的一个领域。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
基于ARM的智能家居系统设计方案1.系统综述智能家居(Smart Home)是以住宅为平台,利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成,构建高效的住宅设施与家庭日程事务管理系统,以提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性,并实现环保节能的居住环境。
衡量一个智能家居系统的成功与否,并非仅仅取决于智能化系统的多少、系统的先进性或集成度,而是取决于系统的设计和配置是否经济合理并且系统能否成功运行,系统的使用、管理和维护是否方便,系统或产品的技术是否成熟适用,换句话说,就是如何以最少的投入、最简便的实现途径来换取最大的功效,实现便捷高质量的生活。
智能家居通常包括以下子系统:访问/控制系统通过电脑、手持终端等设备了解家中状况,对设备进行控制。
门禁系统门禁系统主要包括以下功能,室外监控功能:当门口有异响自动提示,能在家中或远程看到外面情况;拍照存档功能:当家中没人且有人按动门铃,便自动拍照存储,方面房屋主人查询;可视对讲功能:有客来访,可自由通话,并能看到外面情况,并能控制门锁的打开关闭;远程开锁功能:可以通过Internet 网,在任何地方开启家里的门锁。
视频监控系统视频监控的基本功能主要有:远程监控:可以进行实时本地和远程网络监控;远程控制:可以实现远程对设备的各种控制,可以对图像质量,分辨率,图像缩放进行操作,可以对云台的移动方向进行控制;视频存储:能够将视频数据本地存储,能够在任何时候对这些数据进行回放;移动侦测:布防后能够发现移动的物体并报警。
门窗控制系统可以在室内任何位置以及远程对门窗以及窗帘进行打开关闭操作。
具备自动防风防雨功能,当检测到下雨刮风时,自动关闭窗户。
同时能与环境检测系统联动,当发现室内空气环境不好或者发现可燃气体时能自动开窗通风。
入侵检测功能能够及时发现暴力入侵情况,并向安防系统发送报警信号。
家电控制系统通过ZigBee/红外转发器,以红外遥控和电源控制相结合的方式对传统家电(如:电视机、空调、冰箱、电饭煲、淋浴器、微波炉等)进行控制以及状态查询。
同时对家中总电源以及各个电源接口进行打开关闭的操作,实现对部分家电的控制,同时可杜绝家电待机耗电情况。
环境检测系统环境监测系统主要对家庭内部环境数据进行监测。
包括:温度监测、可燃气体监测、火灾监测、空气质量检测等等。
并能与安防系统联动,出现异常情况时能够及时报警。
智能家居系统示意图2.平台选择2.1控制系统平台选择智能家居的控制系统是智能家居的核心组成部分,相当于整个智能家居系统的神经中枢,因此系统平台的选择对于项目成功与否至关重要。
嵌入式处理器有众多的架构和种类,不同的处理器从性能到成本以及总线接口、外围电路各有不同。
目前,采用ARM体系的微处理器已经遍布在消费电子、工业控制、通信、网络等领域。
据统计,基于ARM体系结构的嵌入式微处理器占据了RISC类型处理器75%以上的市场份额。
在全球范围内,使用ARM授权生产微处理器芯片的厂商多达数十家,就连众所周知的芯片巨头英特尔公司在通信领域也开发了基于ARM体系结构的微处理器。
基于本项目高性能,低功耗,低成本的要求,本项目采用基于ARM的嵌入式系统。
由于本系统主要目的是用于实验验证,因此采用时下流行的树莓派(Raspberry Pi)作为控制系统开发平台。
树莓派是专为学生计算机编程教育而设计,只有信用卡大小的卡片式电脑,自问世以来,受众多计算机发烧友和创客的追捧,曾经一“派”难求。
树莓派外表虽然“娇小”,内“心”却很强大,视频、音频等功能通通皆有,可谓是“麻雀虽小,五脏俱全”。
树莓派功能示意图2.2客户端平台选择智能家居客户端主要指用户操作界面及其软件系统,包括完整的智能家居控制界面,具备无线编码学习功能和个性化情景模式,用户可以通过配置,来实现自定义的智能家居体验。
据调研机构Strategy Analytics最新的报告显示,Android以83.6%的市场占有率稳居移动操作系统市场之首。
为了最大限度的运用市场上现有的资源,本系统首先开发基于Android的智能家居远程客户端。
3.硬件设计方案3.1控制系统硬件设计方案由于该系统主要用于实验验证,硬件设计上以简单为主,主要包括一下几个模块:●主控系统:树莓派开发板(Raspberry Pi Model B+)●监视系统:USB摄像头(罗技Pro5000)●家电模拟系统:控制器(单片机A T89C51)、模拟家电(LED灯)、模拟传感器(按键)●通信系统:Wi-Fi模块(联想2代B型迷你无线网卡)控制系统硬件示意图3.2客户端硬件设计方案客户端需支持市面上主流Android手机。
4.软件设计方案4.1控制系统软件设计方案控制系统软件设计包括两个方面:一是嵌入式操作系统,另一个是嵌入式服务器软件。
在选择嵌入式操作系统的时候,首先要考虑到对硬件系统的支持,由于ARM处理器的应用非常广泛,目前的主流嵌入式操作系统对ARM体系结构的处理器都提供良好的支持。
其次要考虑嵌入式操作系统的可移植性,可移植性良好的操作系统,可以在不同平台、不同硬件系统上运行,从而可以减少或避免以后代码的移植工作,降低开发工作的难度。
最后考虑到需要快速、低成本、高质量的完成用户的需求,对嵌入式操作系统的可利用资源和成本的考虑也十分重要。
对于嵌入式服务器软件的选择,首先考虑本系统主要面向家庭,因此访问量很小,不需要复杂的功能,但当出现紧急情况时要求尽快相应,对实时性有一定要求。
因此需要选择一款功能简单、体积小、占用资源少、速度快的服务器;其次由于服务器需要长时间稳定运行,因此对可靠性有较高的要求;最后由于控制系统运行着系统中各个模块的控制程序,这些程序需要浏览器通过CGI接口进行调用返回,因此服务器必须支持CGI调用。
基于以上原因,本例选择嵌入式Linux系统+Boa嵌入式服务器作为控制系统软件设计方案。
Linux系统是1991年由芬兰人Linus Torvalds发明的,从诞生到现在的短短十几年的时间,Linux 获得了飞速的发展尤其是在嵌入式操作系统领域。
嵌入式Linux是指对标准Linux 进行小型化裁剪处理,可固化在存储器或单片机中,适合于特定嵌入式应用场合的专用Linux 操作系统。
Boa是一个小型Web Server,系统兼容性好,可在多数Unix 系统中运行,特别适合在嵌入式的场合中使用。
它是一个单任务的HTTP 服务器,如果有两个用户同时访问它,那么其中的一个用户必须等待片刻,它产生独立的进程来处理CGI 程序,因此占用较少的系统资源。
Boa的优点在于其快速性和可靠性而且完全免费。
控制系统软件架构示意图4.2客户端软件设计方案本文采用的客户端软件基于时下流行的Android移动操作系统,即基于Android 的智能家居远程客户端。
基于Android 的智能家居远程客户端是通过Android 智能家居软件控制的以通信网络为纽带的智能家居远程控制系统,用来实现对用户家庭智能家居系统及其设备的远程控制,其基本思想是实现智能控制、分类操作、分级管理、配置灵活。
Android 智能家居远程客户端按功能可划分为五部分:登陆控制单元、信息存储单元、智能控制单元、智能情景模式及人机界面。
客户端软件架构示意图5.实施步骤5.1嵌入式开发环境搭建(简要介绍)嵌入式开发环境搭建主要包括:●宿主机(PC)系统的安装配置(Ubuntu 14.04)●NFS 服务配置(使目标机和宿主机共享文件)●交叉编译器安装(在宿主机上进行程序的开发和编译工作,在目标机中执行)5.2控制端软件设计5.2.1嵌入式Linux内核配置与编译Linux 内核配置的内容有数百项之多,想要完全了解非常困难也没有必要。
本文只介绍一下内核配置编译的一般步骤。
内核下载首先需要下载Linux 源代码压缩包。
一般从Linux 官方网站 下载,然后将压缩包解压到指定目录下;编译配置修改修改源码树根目录下的Makefile文件中ARCH:=arm CROSSCOMPILE:=arm-linux- 两个变量,以适用于嵌入式系统。
使用make menuconfig 对内核进行裁剪,配置内核产生.config 文件。
根据系统功能需求选择相关的功能模块,保存即可。
这里需要说明的是内核配置选项多达数百项,需要根据不同的硬件平台进行修改配置,其余的采用默认设置即可。
编译内核生成镜像完成了对内核的配置以后,内核仍然是源码的形式,还不能下载到硬件平台上运行。
内核编译的目的就是生成最终可以在硬件平台上运行的可执行代码。
内核的编译过程是由Makefile文件控制的,Makefile定义了一系列的规则来指定哪些文件需要先编译,哪些文件需要后编译,哪些文件需要重新编译。
内核编译步骤非常固定,需要用到以下几个命令:make clean用来把以前编译内核时产生的文件删除掉,避免上次编译的文件对本次编译产生影响。
5.2.2根文件系统制作嵌入式Linux支持多种文件系统。
虽然在嵌入式系统中,由于资源受限的原因,它的文件系统和非嵌入式Linux 的文件系统有较大的区别,但是他们的总体架构是一样的,都是采用目录树的结构。
本文中采用的是cramfs文件系统。
这种系统是一种简单的只读文件系统,因此非常适合嵌入式系统。
本文适用busybox进行根文件系统的制作,步骤如下:Busybox配置编译下载busybox源码,执行make menuconfig进行相关配置(如:General Configuration中,一定要选择“Support for devfs”选项)。
生成.config文件后执行make TARGET_ARCH=arm,编译busybox,编译结束后,执行make install,生成一个_install文件夹,内有一个linuxrc文件和bin、sbin、usr三个文件夹,删除linuxrc,将三个文件夹打包。
Rootfs制作创建一个文件夹,比如rootfs,转到rootfs,执行命令mkdir bin dev etc home lib mnt proc sbin sys tmp var usr,建立相应的文件夹,再建立etc下的init.d文件夹。
然后准备启动所需的文件:linuxrc、rcS、inittab、fstab四个文件。
将刚才在busybox的_install下的三个文件夹的打包文件复制到rootfs目录,解压后删除打包文件。
调试开发将自己开发的相关程序拷贝到rootfs相应目录下,适用命令mkcramfs rootfs rootfs.cramfs。
运行成功后,将产生的rootfs.cramfs文件烧写到目标板上就可以了。
5.2.3 Boa 嵌入式服务器移植下载并编译Boa源码从下载Boa源码,将其解压并进入源码目录的src子目录,在源码目录下执行./configure生成Makefile 文件;然后执行Make命令对源码进行编译。