物联网智能家居系统的总体设计

2 物联网智能家居系统的总体设计
2.1 系统功能需求
2、多样化的系统远程监控 系统监控是目前智能家居控制系统的重要需求，多种
监控方式可提高用户对系统的需求和满意度。
系统远程监控
手持遥控
Internet监控
GPRS监控
2 物联网智能家居系统的总体设计
2.2 系统总体框架设计
遥控部分
显示部分
灯
3 系统的硬件和软件实现
3.1系统的硬件设计与实现
核心处理器设计
基于485总线的物联通信设计
硬
件
以太网通信部分设计
设
计
基于GPRS的远程报警部分设计
人机交互部分设计
3 系统的硬件和软件实现
1）核心处理器设计
核心处理器LPC2378性价比 高，接口丰富非常适合网络协 议转换，多设备接口的应用环 境。
1、物联网推进智能家居产业化进程。 2、节能减排和环境保护是智能家居的发展方向，也是智能家 居的重要功能体现。
1 课题的选题意义和研究现状
1.2 课题的研究现状
国外
起步早、投入 大、应用先进 的信息与通信 技术、成果显 著、技术成熟
国内
起步晚、市场 需求大、政府 支持、发展快、 有很大的发展 前景
2）对现场采集终端采集到的异常信息进行合理分析处理，并及时通
知用户。
实时
LCD
5）人机交互部分设计
时钟
液
人机交互部分的主要组成部分应 存
包括LCD液晶显示屏(OCM12864)、信
储 器
人 机 交
晶 屏
息控制按键、实时时钟(DS1302)、信
互
息存储器(FM24C64A)、状态指示灯、 接收
部 分
物联网智能家居控制 系统的设计与实现
导师： XXX 教授 答辩人： XXX
2011.XX.XX
主目录
1 课题的选题意义和研究现状 2 物联网智能家居系统的总体设计 3 系统的硬件和软件实现 4 系统测试及结果展示 5 致谢
1 课题的选题意义和研究现状
1.1意义
物联网被广泛应用于多种领域，促使智能家居的应用会以非 常快的速度蔓延开来。目前，在国内各城市正加快建设物联网工 程，物联网的加快建设将大大促进智能家居产业化。
类名 指令格式
指令说明
回复内容
SET+<ID>+L+<class>
磁
MDI接口
芯
变
压
器
RJ-45
50M时钟源 状态显示LED
本系统中使用ARM处理器LPC2378中带DMA的10/100M 以太网模块DP83848I，硬件结构图如图所示。
3 系统的硬件和软件实现
4）基于GPRS的远程报警设计
GPRS远程报警使用SIMCOM公司生产的SIM300CZ模块，本
部分设计的关键点在于：1）使用嵌入式系统实现了短信的收发功能；
本机遥控
LCD液晶显示 按键处理
语
音Hale Waihona Puke Baidu
SPK
提
示
驱动电路
部
分
语音模块
时钟部分
晶振
电池
串行时钟电路
智能家居控制终端
常用电器 接口
安防设备 接口
家庭医 疗接口
电视
空调
...
热水器
传感器 报警信号
远程诊病 视频采集
设备接口部分
远程控制
Internet网络
GPRS通信
SMS通信
电压监视与可复 位电路
远程数据通信部分
对于本文设计的智能家居 控制系统，需要多个UART接 口、以太网接口和大量的IO接 口。
3 系统的硬件和软件实现
2）基于485总线的物联通信设计
如图485网络结构，实现智
中继器（嵌入式）
能设备的即插即用功能。
电流调理电路负责隔离总线
中的电信号和智能设备的输出电 平，将输出电平转变成规范的
单片机控制器
单片机控制器
485输入信号。 接入检测电路是用来检测单
电流 调理电路
接入 检测电路
电流 调理电路
接入 检测电路
片机指定引脚的高低电平的改变，
代表智能设备的生命周期。
家居设备
传感器
3 系统的硬件和软件实现
3）以太网通信部分设计
LPC2378 MAC
MAC 接口
RMII
DP83848I 10/100M PHY
2 物联网智能家居系统的总体设计
系统 总体 框架 设计
系统 软硬件 实现
2 物联网智能家居系统的总体设计
2.1 系统功能需求
1、多类型家居设备互联控制 开发具有多电器接口、能够将家中所有电气化设备统一联网，
实现设备集中控制具有重要的意义。
智能 家居 控制 系统
常用家电部分 安防部分
家庭医疗部分
语
语音提示(HMA-TTS)等。
控制
音 提
按键
示
3 系统的硬件和软件实现
3.2系统的软件设计与实现
485通信协议
帧头 地址 $ Addr
命令 0x00
数据长度 0x00
数据 0x00
校验和
帧尾 *
RS-485通信协议中的通信帧主要分为两种类型： 第一种为查询类型，包括询问主机是否在线，获取当前 该电器设备的运行参数； 第二种为控制类型，通过控制类型命令帧可以对家用电 器进行档位的设定，以及家用电器的开关等。
询问短消息操作方法
回复短信指令
询问该智能设备是否在线
成功： 设备ID：在线，允许远 程设置 设备ID：在线，不允许 远程控制 失败： 设备ID：不在线
询问该智能设备当前档位 值
成功： 设备ID： 当前运行的档位为 XXXX。 失败： 设备ID：不存在 设备ID：查询失败
3 系统的硬件和软件实现
表3 控制类短信的格式
3 系统的硬件和软件实现
主要命令类型如下表：
命令（功能） 类型 查询类型
控制类型
内容
0x51 0X52 0x53 0x54
0x55 0x56
字节 长度
1
1 1 1
备注
询问智能设备是否在线 获取当前常规数据 获取当前档位值 设置用户定义的档位值
1
控制智能设备运行
1
控制智能设备停止
3 系统的硬件和软件实现
短信 设备ID：异常关闭 原因：<手动关闭/自动 关闭> 发生时间：<XX>年 <XX>月<XX>日<XX> 时<XX>分
故障报告 异常报告
不需回复 不需回复
3 系统的硬件和软件实现
类名
查询 短信
指令格式 ASK+H?
ASK+<ID>+ O?
ASK+<ID>+ L?
表2 查询类短信的格式
指令说明
回复内容
GPRS短信协议设计
短信类型
报警类短信 查询类短信 控制类短信
用户和智能家居控制系统之间需要制定相应的短信通 信协议。本文中制定的短信通信协议将短信内容分为三类 短信：报警类短信、查询类短信和控制类短信。
3 系统的硬件和软件实现
表1 报警类短信的格式
类名 指令格式
指令说明 回复内容
设备ID：故障 原因：<过热保护/过载 保护> 发生时间：<XX>年 <XX>月<XX>日<XX> 报警 时<XX>分