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基于QT和GSM的嵌入式智能家居系统

作　者: 吴桐
导　师: 武一
学　校: 河北工业大学
专　业: 电路与系统
关键词: ZigBee GSM QT 智能家居
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着我国国民经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，人们对家居智能化的要求也逐渐提高，因此促进了智能家居的迅速发展。智能家居是一个开放的、利用多项高新技术的智能化、人性化的集成家居系统。它利用计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术等，统一管理家居中的各个子系统，使人们的生活更加舒适和安全。在智能家居的控制系统和用户客户端进行通信的方式中，无线数据传输方式以其使用灵活等特点得到了广泛的应用。随着GSM网络的覆盖率越来越广，信号质量越来越好，其业务种类开放得也越来越多，服务费用也容易被用户接受，因此将该技术应用到智能家居系统中，用户可以使用手机完成监控，使得系统应用更灵活、并且大大降低成本。将这种无线数据传输系统和智能家居相结合可更加实用。在智能家居系统的传感器和执行器的组网中，传统的有线连接方式布线繁琐，因此需要使用无线方式，以方便用户安装。无线组网方式多种多样，Wifi、蓝牙以及ZigBee是目前主要使用的无线组网方式。其中ZigBee以其组网灵活、功耗低以及传输距离长等优异特性而迅速得到广泛使用。论文详细阐述了基于QT和GSM的智能家居系统所涉及的基本原理。本设计采用三星公司的S3C2440作为中心控制器，TC35i作为短消息发送的GSM模块，并采用Chipcon公司的CC2430作为ZigBee组网模块。整个系统的主要部分有：ARM9控制单元、短消息发送和接收单元、传感器组网部分、用户交互界面部分构成。系统可以对多路传感器进行实时监控，当任何一路传感器的数值超过预先设定的阈值时，系统自动向设定的目的手机发送报警短消息。管理人员也可以给系统发送短消息，完成家居的控制以及定时功能，并可以通过短消息要求系统传输各个传感器的状态信息。本地主界面显示各个传感器和设备定时等的实时信息，用户也可以通过本地用户界面完成短消息服务中心和目的手机号码等的短消息设置、设备定时打开和关闭等的电器定时设置、传感器报警阈值和蜂鸣器开关等的传感器设置，此外，用户还可以通过本地界面设置密码。本设计涉及的硬件电路以及软件均采用模块化设计方法，层次清晰，便于分析等。此方法可以很好的实现基于QT和GSM的智能家居系统。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-14
  §1-1 引言  10-11
  §1-2 智能家居发展状况  11-12
    1-2-1. 智能家居国外发展状况  11
    1-2-2. 智能家居国内发展状况  11-12
  §1-3 研究目的与意义  12
  §1-4 论文主要工作和论文结构说明  12-14
第二章嵌入式智能家居总体设计方案  14-24
  §2-1 总体设计  14-19
    2-1-1. S3C2440 处理器  14-15
    2-1-2. GSM 模块  15-16
    2-1-3. 温度传感器  16
    2-1-4. 红外传感器  16-17
    2-1-5. 天然气传感器  17-18
    2-1-6. 烟雾浓度传感器  18
    2-1-7. ZigBee 模块  18-19
  §2-2 相关技术介绍  19-24
    2-2-1. QT 介绍  19
    2-2-2. GSM 技术介绍  19-20
    2-2-3. ZigBee 技术介绍  20-22
    2-2-4. Linux 操作系统介绍  22-24
第三章系统硬件设计  24-29
  §3-1 传感器硬件电路  24-25
    3-1-1. 温度传感器硬件电路  24
    3-1-2. 门禁传感器硬件电路  24
    3-1-3. 气敏传感器硬件电路  24-25
    3-1-4. 蜂鸣器硬件电路  25
  §3-2 GSM 模块硬件电路设计  25-27
    3-2-1. IGT 电路图  25-26
    3-2-2. TC35i 电路图  26-27
  §3-3 ZigBee 硬件电路设计  27-29
    3-3-1. RS232 电路图  27
    3-3-2. JTAG 电路图  27-28
    3-3-3. CC2430 电路图  28-29
第四章智能家居系统软件平台建立  29-37
  §4-1 U-boot 移植  29-31
    4-1-1. U-Boot 目录结构  29
    4-1-2. U-Boot 移植  29-31
    4-1-3. U-Boot 编译  31
  §4-2 Linux 移植  31-33
    4-2-1. Linux 源代码目录结构  31-32
    4-2-2. Linux 内核剪裁  32
    4-2-3. Linux 内核编译  32-33
  §4-3 QT 移植  33-34
    4-3-1. 准备工作  33
    4-3-2. 本机编译 QT  33
    4-3-3. 交叉编译 Qt/Embedded  33-34
  §4-4 根文件系统制作  34-37
    4-4-1. Busybox 移植  34
    4-4-2. 根文件系统制作  34-37
第五章智能家居系统应用软件设计  37-63
  §5-1 传感器驱动设计  37-41
    5-1-1. Linux Driver 介绍  37-38
    5-1-2. 温度传感器驱动设计  38-39
    5-1-3. 蜂鸣器驱动程序设计  39-40
    5-1-4. 红外传感器驱动设计  40
    5-1-5. 气敏传感器驱动设计  40-41
  §5-2 短消息发送和接收处理程序设计  41-46
    5-2-1. 短消息编码格式  41-42
    5-2-2. 短消息发送程序设计  42-44
    5-2-3. 短消息接收和解析程序设计  44-46
  §5-3 QT 用户界面设计  46-51
    5-3-1. 密码验证界面设计  46-47
    5-3-2. 密码设置界面设计  47
    5-3-3. GSM 短消息设置界面设计  47-48
    5-3-4. 传感器设置界面设计  48-49
    5-3-5. 设备定时界面设计  49-50
    5-3-6. 主界面设计  50-51
  §5-4 设备监控进程  51-53
  §5-5 ZigBee 协议栈  53-57
    5-5-1. OSAL 介绍  53-54
    5-5-2. ZDO 层 API 介绍  54-55
    5-5-3. AF 层 API 介绍  55-57
    5-5-4. APS 层 API 介绍  57
    5-5-5. NWK 层 API 介绍  57
  §5-6 协调器节点程序设计  57-59
  §5-7 传感器节点程序设计  59-61
  §5-8 设备控制节点程序设计  61-63
第六章系统测试  63-68
  §6-1 GSM 模组测试  63
  §6-2 终端节点通信测试  63-65
  §6-3 总体测试  65-68
第七章总结和展望  68-69
参考文献  69-72
致谢  72-73
攻读学位期间所取得的相关科研成果  73

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