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嵌入式智能家居控制终端的设计与实现

作　者: 宋文辉
导　师: 余楚中
学　校: 重庆大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 智能家居 嵌入式系统 TCP/IP协议栈 MCF52235
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 277次
引　用: 2次
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内容摘要


信息化和智能电子技术在家居领域的应用为人们带来了安全、舒适、个性化、智能化的家居生活,家居智能化已成为一种必然趋势。智能家居以住宅为平台,集综合布线、智能电子、网络通信和安全防范技术等于一体,构建高效、安全、环保的家庭事务管理系统,提升了家居生活品质,极大地促进了生活家居的和谐。智能家居系统主要包括家庭安防系统、家庭通信系统、家庭自动化设备系统。智能家居系统的核心是家居控制终端(含家居网关功能),借助网络技术实现对外对内的信息交互。通过人机交互界面,可方便地实现对家庭设备的控制。基于国内外智能家居发展的对比研究,结合家居制控和管理的需求,讨论了以ColdFire52235作为主控制器的智能家居控制终端的结构、功能和特点,采用嵌入式以太网技术,设计了一种嵌入式智能家居控制终端。课题研究完成了以下工作:①基于低成本搭建了一个智能家居系统框架。其控制终端既可实现对家庭内部灯光、电器等设备的控制,又可实现家庭子网与外部网络的协议转换。②基于嵌入式以太网技术的研究,完成了一种嵌入式TCP/IP协议在主控制芯片上的移植,实现了家居控制终端与以太网的互连。③设计了以太网和RS485之间的协议转换模块,采用RS485接口构建家庭内部子网,通过家庭网关与外部以太网通信,实现了家庭网关的功能。④设计了一套嵌入式智能家居控制终端,搭建了软硬件平台,给出了硬件结构及软件实现方案。测试数据显示该家居控制终端可满足家居控制与管理需求,表明该设计是合理和可行的。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
1 绪论  8-13
  1.1 智能家居系统概念  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-11
  1.3 智能家居的发展趋势  11
  1.4 课题的提出及意义  11-12
  1.5 本论文的主要工作  12
  1.6 本章小结  12-13
2 家居控制终端硬件平台选型  13-19
  2.1 微处理器选型  13-14
  2.2 网络技术  14-18
    2.2.1 有线网络技术  14-16
    2.2.2 无线网络技术  16-18
  2.3 本章小结  18-19
3 硬件设计  19-28
  3.1 MCF52235 结构与特点  19-22
  3.2 系统总体设计  22-27
    3.2.1 复位电路  23-24
    3.2.2 电源转换电路  24
    3.2.3 开关量输入输出  24-25
    3.2.4 调光模块  25-26
    3.2.5 通信电路  26-27
  3.3 本章小结  27-28
4 软件设计  28-61
  4.1 嵌入式TCP/IP 协议栈选择  28-29
  4.2 MCF52235 以太网驱动的实现  29-35
    4.2.1 EHPY 模块的初始化  29-30
    4.2.2 缓冲区描述符  30-31
    4.2.3 FEC 模块的初始化  31-34
    4.2.4 以太帧收发程序设计  34-35
  4.3 嵌入式TCP/IP 协议的实现  35-46
    4.3.1 ARP 协议的实现  36-38
    4.3.2 ICMP 协议的实现:  38-39
    4.3.3 IP 协议的实现  39-41
    4.3.4 UDP 协议的实现  41-44
    4.3.5 TCP 协议的实现  44-46
  4.4 通信协议转换的实现  46-55
    4.4.1 家居控制终端与后台通信协议  46-51
    4.4.2 家居控制终端与温控器通信协议  51-55
  4.5 主程序设计  55-60
    4.5.1 主程序流程  55-56
    4.5.2 开关量输入子程序  56
    4.5.3 定时中断子程序  56
    4.5.4 调光程序设计  56-58
    4.5.5 以太网接收数据处理子程序  58-59
    4.5.6 RS-485 接收数据子程序  59-60
  4.6 本章小结  60-61
5 系统调试  61-65
  5.1 开发环境  61-62
  5.2 调试流程  62
  5.3 运行效果  62-65
6 结论与展望  65-66
  6.1 结论  65
  6.2 展望  65-66
致谢  66-67
参考文献  67-69
附录  69

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
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