(物联网)基于WCE的智能家居模拟系统

2010年广东省电子设计竞赛智能家居

方案书

题目：智能家居模拟系统

Simulating System of Intelligent Home

姓名：刘永鑫，王文雄，江泽良

学院：华南农业大学工程学院

指导老师：俞龙

日期：2010-9-11

目录

摘要 (4)

1.系统方案设计 (5)

1.1.项目背景与需求分析 (5)

1.2.系统概述 (5)

1.3.系统功能与指标 (5)

1.4.方案比较与选择 (6)

1.4.1.处理器比较 (6)

1.4.2.硬件系统通信方案比较 (6)

1.4.3.操作系统比较 (7)

1.4.4.W indwos CE平台软件开发语言比较 (7)

1.4.5.W indwos CE平台Web服务方案比较 (7)

1.5.系统架构 (8)

2.系统实现原理 (9)

2.1.基于Windows CE嵌入式Web服务器（用户接口层） (9)

1.4.6.服务器软件概览 (9)

1.4.7.主控模块 (10)

1.4.8.W eb服务模块 (13)

1.4.9.短信查询与控制服务 (15)

1.4.10.状态监视服务 (17)

2.2.命令数据交换器（软交换层） (18)

2.2.1.命令数据交换器软件流程图说明 (19)

2.2.2.命令数据交换器硬件电路说明 (19)

2.2.3.协议帧1说明 (21)

2.2.4.协议帧2说明 (23)

2.2.5.R S485总线网设计方案 (25)

2.3.执行机构实现原理（命令执行层） (27)

2.3.1.软件流程 (27)

2.3.2.硬件电路 (28)

3.系统测试 (31)

3.1.本地用户接口测试 (31)

3.2.Web服务测试 (33)

3.2.1.P C端测试 (33)

3.2.2.手机远程访问Web服务器测试 (36)

3.3.手机短信控制测试 (37)

3.4.系统实际工作效果图 (39)

4.特色 (40)

5.原创性声明 (40)

6.附录 (41)

6.1附录1 Abstract (41)

6.2附录2 查新报告 (42)

6.3附录3 参考文献 (43)

6.4附录4 关键程序源代码 (44)

6.4.1.软交换层与命令执行层软件代码 (44)

6.4.2.用户接口层程序代码 (52)

6.5附录5 系统实物图 (59)

6.6附录6 TQ2440开发平台 (60)

摘要

智能家居，目的是综合运用各种技术手段使人类家居中各组成部分变得智能化和人性化。

基于这种理念，本智能家居模拟系统运用Web服务技术，为用户提供一套对家居各种构件，如灯光、水龙头、空调、等进行远程实时闭环监控的报告的解决方案。用户可以通过电脑、移动终端等任何可访Web服务的设备，登录本系统指定的Web站点，通过网页操作方式对家居中上述构件进行操作和状态查询，在此基础上，本系统还提供了手机短息查询与控制功能。具有较强的灵活性和较高的可靠性。

关键词：智能家居状态监控 Web服务手机短信控制

1.系统方案设计

1.1.项目背景与需求分析

随着现代家居中电气化程度的逐渐提高，对家中的各种电器进行统一调控，尤其是远程控制，逐渐成为一种迫切的需求。也成为了智能家居技术研究的一大热点。综观目前市场上形形色色的家居电器智能化控制管理装置，均极少能为用户提供网页管理与控制的接口。

本文智能家居模拟系统（简称智能家居，下同）在这方面给出了一个实用性较强的方案，并扩展了短信功能，介绍如下：

1.2.系统概述

本智能家居模拟系统是一个住房的微缩模型。在设计本模型时，硬件上，只抽象出一般家居内所具有的基本设施，这些基本设施包括灯光照明、空调制冷、水阀、窗帘和门禁5个部分，并在本系统中对其进行模型化，进而控制。

本模拟系统硬件上使用高亮度发光二极管模拟实际家居中的照明灯具，用制冷片和温度传感器模拟生活中的空调，用电磁阀模拟生活中的浴缸水龙头等。软件上，则按照一个完整的智能家居控制系统的需求来进行系统规划与编码实现。

1.3.系统功能与指标

本模拟系统旨在为用户提供一个对家居住房里基本设施的工作状态进行监测和控制的平台，如图1所示，包括以下几个部分：

(1)提供两种远程控制方式和一个图形化的本地控制界面，远程控制方式有：

Web网页的方式和用手机短信方式。

(2)模拟操作包括：灯光、空调设备、水阀、窗帘的状态检测和控制，即查

询状态和控制开关，空调温度设定，门状态检测(开或关)和门禁的开关，以及获取当前住房大厅图像；

(3)系统实时检测每个基本设施状态，并实时在Web网页上反馈给用户；

(4)若开启门禁，或当门被非法打开时，则系统会自行报警并用手机短信的

方式告知用户。

图 1 整体功能架构

1.4.方案比较与选择

1.4.1.处理器比较

为实现本系统的功能，硬件处理器有以下选择：STM32处理器与ARM9处理器。以下分别概述。

STM32处理器：代表型号为：stm32f103rbt6，此处理器基于ARM7TDMI架构，片上资源丰富，具有体积小、功耗低的特点，且容易使用（可视作32位单片机使用）。

ARM9处理器：代表型号为：s3c2440，此处理器基于ARM920T架构，具有丰富的扩展接口，由于具有MMU（内存管理单元），因此可以运行复杂的操作系统。

虽然STM32处理器完全具备实现本系统的硬件资源，但由于其运行主频受到限制（最高只有72MHz），同时运行多个任务时，会出现性能瓶颈。因而采用ARM9处理器加操作系统的方案，本次使用的开发板为广州天嵌科技有限公司提供的TQ2440开发平台（见附录6）。

1.4.

2.硬件系统通信方案比较

现代家居中往往会存在较多的电器设备，因此会在一定的频率范围内产生噪声干扰，因此选择通信方案时应考虑所组成通信系统的抗干扰能力。常用的通信方案有：RS-232方案RS-485方案、RS-422方案。以下分点阐述。

RS-232方案，本方案出现最早，主要用于计算机与微处理器以及微处理器之间的短距离通信，通信码率较低（1200bps～115200bps）。抗干扰性能与防静电能力都较差，

RS-422 方案：本方案采用两对差分传输线分别进行收发、因此具有较好的