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基于ARM的智能家居综合控制系统设计与实现

作　者: 靳江伟
导　师: 刘勇
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 智能家居 ARM 嵌入式Linux ZigBee
分类号: TP368.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着科技的进步,各种自动化、智能化产品层出不穷,极大的改变了人们的生活方式,也改变着人们的思维方式。在这种背景下,人们对住宅的概念有了翻天覆地的变化,对居住环境提出了更高的要求。智能家居的概念也就在这种理念的驱动下应运而生。本文以现有智能家居系统为研究对象,分析了目前智能家居解决方案的特点和存在的不足,结合目前国内智能家居发展的情况,设计了一种以传统住宅为基础的智能家居综合控制系统。系统以中央控制器为核心,采用新兴的ZigBee技术作为控制网络的通信手段,使用模块化的设计方法,在外围模块的配合下,实现了诸如:远程控制、温度采集、传统家电控制、灯光控制、电话短信报警、远程监控等一系列功能。本文首先分析了几种典型智能家居的解决方案,分析借鉴现有方案的基础上,提出了自己的总体方案,同时对家庭内部子网进行了详细设计。在中央控制器的设计上,采用了三星的2440_ARM 9微处理器作为硬件平台;采用了嵌入式Linux操作系统和Boa嵌入式Web服务器为软件平台。通过CGI通用网关接口实现了通过浏览器对家中情况的了解和各种设备的控制功能。外围模块部分主要实现了ZigBee/红外转发模块、温度采集模块、灯光/电源控制模块的自主设计和实现,同时完成了网络监控、GSM报警等模块的集成工作。各个模块通过ZigBee技术、以太网技术、Wi-Fi技术等网络技术组成的家庭子网与中央控制器紧密的联系在一起组成了一套完整的系统。最后通过中央控制器远程对各个模块进行了实际测试,各个模块功能正常,基本符合预期结果。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-18
  1.1 课题背景  11-12
  1.2 课题研究意义  12-13
  1.3 国内外研究现状及发展趋势  13-16
    1.3.1 国外研究现状  13-14
    1.3.2 国内研究现状  14-15
    1.3.3 未来发展趋势  15-16
  1.4 主要研究内容与创新  16
  1.5 论文结构  16-18
第2章几种典型智能家居解决方案分析  18-24
  2.1 海尔解决方案  18-20
  2.2 家美馨解决方案  20-22
  2.3 波创解决方案  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第3章智能家居综合控制系统的总体方案设计  24-29
  3.1 组织结构  24
  3.2 总体功能设计  24-27
  3.3 总体模块设计  27-28
  3.4 本章小结  28-29
第4章家庭内部子网设计  29-42
  4.1 家庭内部子网信息类型分析  29-30
  4.2 各类信息带宽需求量分析  30-31
  4.3 典型组网技术介绍  31-34
    4.3.1 有线组网技术  31-32
    4.3.2 无线组网技术  32-34
  4.4 组网技术选择  34-35
  4.5 家庭内部子网组织结构  35
  4.6 家庭控制网络安全性改进  35-41
  4.7 本章小结  41-42
第5章中央控制器的设计与实现  42-63
  5.1 详细功能设计  42
  5.2 软硬件选型  42-47
  5.3 开发环境搭建  47-53
    5.3.1 宿主机环境搭建  47-50
    5.3.2 目标机环境搭建  50-53
  5.4 中央控制器功能实现  53-61
    5.4.1 CGI 通用网关接口  54
    5.4.2 ZigBee 模块控制程序设计  54-57
    5.4.3 音频播放程序设计  57-58
    5.4.4 GSM 模块程序设计  58-60
    5.4.5 Web 页面设计  60-61
  5.5 中央控制器实物图  61-62
  5.6 本章小结  62-63
第6章外围模块设计与实现  63-79
  6.1 基础电路设计  63-65
    6.1.1 TTL/RS232 电平转换电路的设计与实现  63-64
    6.1.2 220V AC 转+5V DC 供电模块设计与实现  64-65
  6.2 灯光/电源控制模块设计与实现  65-67
    6.2.1 功能设计  65
    6.2.2 硬件设计  65
    6.2.3 软件设计  65-66
    6.2.4 实物图  66-67
  6.3 红外转发模块设计与实现  67-73
    6.3.1 功能设计  67
    6.3.2 红外遥控器指令编码  67-68
    6.3.3 硬件设计  68-69
    6.3.4 软件实现  69-73
    6.3.5 实物图  73
  6.4 温度检测模块设计与实现  73-77
    6.4.1 功能设计  73
    6.4.2 数据传输协议  73-74
    6.4.3 硬件设计  74-75
    6.4.4 软件实现  75-77
    6.4.5 实物图  77
  6.5 集成模块简介  77-78
    6.5.1 GSM 模块  77
    6.5.2 网络监控  77-78
  6.6 本章小结  78-79
结论  79-81
参考文献  81-84
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  84-85
致谢  85-86

基于ARM的智能家居综合控制系统设计与实现

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