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基于Android的智能家居无线控制系统的设计与实现

作　者: 吕红海
导　师: 卢国明
学　校: 电子科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 智能家居 Android 2.4G CC2511 SimpliciTI
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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引　用: 3次
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内容摘要

智能家居是近年来一个新兴的概念，它融合了无线传感网络技术、自动控制技术和计算机技术。智能家居正处在行业发展的初期阶段，有着广阔的发展空间。随着中国经济的高速发展，人们对生活品质、家居环境的要求越来越高，对家居智能化的需求越来越强烈。在这样一种背景下，家居设备的无线集中智能化控制成为了当下智能家居发展的必然趋势。Android操作系统是一种以Linux为基础的开源操作系统，最初由Andy Rubin开发并专为支持手机而设计，2005年被谷歌收购后，作为谷歌主推的智能手机操作系统，由于其开源性、良好的用户体验、丰富的应用支持，很快便成为了最流行和占有量最大的移动终端操作系统，现在也逐渐扩展到平板电脑及其他移动设备上。2.4G无线频段属于ISM频段，在全球范围内的应用比较广泛，具有免费、低功耗、绿色环保等特点。论文通过对现有智能家居控制系统的分析，结合Android和2.4G无线通讯技术，设计了一种基于Android平台的2.4G无线智能家居控制系统，给出了系统的总体架构和主要控制模块的设计与实现。本文主要完成的工作如下：根据家居环境的特点设计了系统的整体架构，包括控制中心、灯光控制模块、温度控制模块、红外集中控制模块。根据家居无线控制系统的特点和要求，以及考虑到实际应用中系统的整体成本，选择了CC2511作为系统开发的2.4G无线模块、选择了Android系统的平板电脑MID作为控制中心上层控制的主要设备。然后通过对SimpliciTI协议的研究，在CC2511上设计并实现了基于此协议的家居网络控制协议。并在实现了此网络控制协议的CC2511基础上，设计了灯光控制模块、温度监测模块、红外集中控制模块、控制中心四个家居无线控制模块，并实现了上述各个模块相关的驱动程序、存储结构和控制界面，使整个系统能够通过控制中心，实现对家居环境中的照明设备、温度检测、红外家电设备的集中控制。本文最终在Android操作系统的手持终端设备上，实现了对电视机、DVD、灯光的无线控制以及家居环境温度的检测。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第一章绪论  11-16
  1.1 智能家居简介  11
  1.2 国内外发展现状及趋势  11-13
    1.2.1 国外智能家居发展现状  11-12
    1.2.2 国内智能家居研究现状  12-13
    1.2.3 发展趋势  13
  1.3 课题的研究意义  13-14
  1.4 本论文的主要工作内容  14-16
第二章 Android 平台及 2.4G 相关技术分析  16-24
  2.1 Android 平台的简介  16-18
    2.1.1 Android 操作系统的概述  16-18
  2.2 Android 开发环境简介  18-22
    2.2.1 Android Native Development Kit (NDK)  18-21
    2.2.2 Android 的存储技术  21
    2.2.3 Android 的 SQLite  21-22
  2.3 短距离无线通讯技术的发展现状  22-23
  2.4 2.4 G 无线通信技术简介  23
  2.5 本章小结  23-24
第三章系统总体设计和各部分功能分析  24-28
  3.1 系统的总体架构  24-25
  3.2 控制中心模块  25-26
  3.3 子控制器模块  26
    3.3.1 灯光控制模块  26
    3.3.2 温度控制模块  26
  3.4 红外集中控制模块  26-27
  3.5 本章小结  27-28
第四章基于 CC2511 和 SimpliciTI 家居网络控制协议的实现  28-54
  4.1 SimpliciTI 协议简介  28-29
  4.2 SimpliciTI 协议的架构  29-37
    4.2.1 SimpliciTI 协议的板级开发支持包  30
    4.2.2 SimpliciTI 协议的地址和帧格式  30-32
    4.2.3 SimpliciTI 协议的 API  32-35
    4.2.4 SimpliciTI 协议的网络信息  35
    4.2.5 SimpliciTI 协议的安全性  35-37
  4.3 SimpliciTI 协议支持的硬件  37-38
  4.4 基于 SimpliciTI 协议的 2.4G 无线模块的实现  38-53
    4.4.1 2.4G 无线模块的硬件选择  38-40
    4.4.2 2.4G 无线模块应用程序的软件开发环境  40
    4.4.3 2.4G 无线控制的网络协议设计  40-42
    4.4.4 2.4G 无线模块上网络协议的实现  42-46
    4.4.5 CC2511 与 Android 进行串口读写相关应用程序的开发  46-51
    4.4.6 AP 与 RE 及组网程序的开发  51-53
  4.5 本章小结  53-54
第五章基于 CC2511 的 2.4G 无线控制模块的设计与实现  54-79
  5.1 灯光控制模块  54-59
    5.1.1 灯光控制的硬件设计  54
    5.1.2 灯光控制原理及相关硬件电路的简介  54-57
    5.1.3 灯光控制模块的整体电路图  57-58
    5.1.4 灯光控制模块的驱动设计  58-59
    5.1.5 灯光控制的驱动程序流程图  59
  5.2 温度监测模块  59-70
    5.2.1 温度监测模块的硬件设计  59-60
    5.2.2 DS18B20 的简介  60-65
    5.2.3 DS18B20 温度数据的读写初始化和工作时序图  65-67
    5.2.4 温度监测模块的驱动设计  67-68
    5.2.5 CC2511 对 DS18B20 初始化的程序流程图  68
    5.2.6 CC2511 对 DS18B20 读数据的程序流程图  68-69
    5.2.7 CC2511 对 DS18B20 写数据的程序流程图  69-70
  5.3 红外集中控制模块  70-72
    5.3.1 红外集中控制模块的原理  70-71
    5.3.2 红外集中控制模块的红外学习  71
    5.3.3 红外集中控制模块的红外控制过程  71-72
  5.4 控制中心模块  72-78
    5.4.1 MID 上用户控制界面的设计  72-74
    5.4.2 MID 与 CC2511 进行数据交互的 JNI 的开发和实现  74-77
    5.4.3 家居控制信息存储结构的设计  77-78
  5.5 本章小结  78-79
第六章系统测试  79-84
  6.1 系统测试环境的介绍  79-80
  6.2 系统的测试情况及分析  80-83
    6.2.1 2.4 G 模块间通信稳定性的测试  80-81
    6.2.2 系统组网的测试  81
    6.2.3 控制中心对灯光控制的测试  81-82
    6.2.4 控制中心对温度监测的测试  82-83
  6.3 本章小结  83-84
第七章总结与展望  84-86
  7.1 总结  84-85
  7.2 展望  85-86
致谢  86-87
参考文献  87-89
攻硕期间取得的研究成果  89-90

基于Android的智能家居无线控制系统的设计与实现

内容摘要

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