嵌入式系统设计与实现智能家居控制系统

１）０１：１０．１６７０７／ｊ．ｃｎｋｉ．ｆｊｐｃ．２０１７．０８．００７　…Ｅｊ　．　亍　……　基于Ｌｉｎｕｘ的嵌入式智能家居系统的设计与实现　蔡丽萍　，李汪彪　，陈明珍　（１福建师范大学数学与信息学院；２福建师范大学光电与信息工程学院福建福州３５０１１７）　【摘要】针对目前智能家居行业的现状，提出一种基于Ｌｉｎｕｘ的嵌入式智能家居用电设备管控系统方案，完成了智　能控制器、多功能执行器、触摸型控制开关等硬件电路设计及软件设计，控制器的软件基于Ｌｉｎｕｘ平台设计，并为　Ａｎｄｒｏｉｄ智能手机终端和ＰＣ终端提供无线接口，实现了家居用电设备的远程多模式控制与管理。　【关键词】智能家居；ＡＲＭ；Ｌｉｎｕｘ；Ａｎｄｒｏｉｄ　０引言　前信息科学技术飞速发展，智能家居相关技术的研究已　经成为国内外研究热点＿Ｊ．　。在国内，尽管智能家居领域已经发　展了十多年，但总体技术还不成熟，应用还处于较低的水平，各　研发厂商由】　针对的日标群体不同，所生产的智能家居产品在　种类、型号、控制方式上各不相同，其配套的嵌入式操作系统、　通信协议等技术标准更是种类繁多、不胜枚举，给系统集成带　来了很大的困难Ｉ　ｌ。本文通过研究当前流行的智能家居系统实　现的方法，提出了一种智能家居用电设备管控系统的设计方　案，旨在通过手机或ＰＣ终端远程控制各类参数不一的家居产　品。　１系统简介　智能家居用电管控系统是一个二线制的智能管控系统，所　有单元是由两根ＲＳ４８５总线连接成网络，每个单元之间通过执　行器模块与家电设备进行连接ｉｓｔ，系统组成结构如图ｌ所示。　

图１系统组成结构图　系统各功能模块的主要功能如下：　（１）智能控制器：分布式、总线型的智能控制器，用于协调整　个系统的工作，实现对各个用电设备的控制以及与各种操作终　端进行通信。　（２）触摸型控制开关：用于探测用户的开关操作，检测建筑　物【ｆｌ光线、温度、湿度等信号变化，为控制器执行控制提供依　据。　（３）执行器：负责接收来自触摸控制开关或控制器的控制指　令并执行相应的操作，如开关家电设备，调节灯光的亮度，控制　窗帘启合等。　基金项目：福建省教育厅Ａ类项目（ＪＡ１３Ｏ７６）　・１８・　福建电脑『２０１７年第８期　（４１智能终端：包括Ａｎｄｒｏｉｄ智能手机、ＰＡＤ或ＰＣ等，它们　搭载专门设计的终端软件，通过ＷＩＦＩ按照通信协议与控制器　进行数据交互，实现设备状态查询与控制、情景模式设置、网络　设置与数据同步的菜单模式、快捷操作方式等功能，满足多样　化的现代操控需求Ｉ６１。　２系统硬件设计　２．１智能控制器设计　智能控制器是系统的处理核心，完成系统中大部分数据交　换、指令发送／接收以及设备控制工作。控制器从操控终端收到　指令，将其转变成总线信号下发到总线上，各单元接收信号并　作出判断，从而控制相应的负载回路同。与此同此，执行器也可　将与其连接的设备状态信号转变成总线信号回传到控制器。系　统运行经裁剪定制的Ｌｉｎｕｘ操作系统，并在该系统上搭建遵守　ＡＣＩＤ的ＳＱＬｉｔｅ轻量型数据库，开发成为本系统的嵌入式服务　器　。　智能控制器采用可快捷二次开发的Ｔｉｎｙ６４１０嵌入式开发　板设计，开发板采用ＤＭ９０００网卡芯片，可以自适应ＩＯ／ＩＯＯＭ　网络，ＲＪ４５连接头内部已包含耦合线圈，因此不必另接网络变　压器，使用普通的网线即可连接路由器或者交换机。　２．２终端节点最小系统　为了方便系统设计，将执行器模块和触摸型控制开关模块　的公共部分提取出来作为终端节点最小系统，硬件电路如图２　｝　‰　

嵌入式智能家居系统的设计与实现

引言

想象一下：在酷热的夏天或寒冷的严冬，当您工作一整天后带着疲惫的身躯

在回家的路上时，空调已经开启并调节到了舒适的温度，柔缓的轻音乐已经为

您播放，通风装置已经接通，室内的光线已经调节好，把您预先准备好的食物

用微波炉加热。这样，您一回来就可以享受到清新的空气、美妙的音乐、舒适

的环境，或许还有一杯热茶

这并不是在科幻电影里面出现的场景。事实上这样的生活已经近在咫尺。随

着 IT 产业的发展和人们生活水平的提高，智能住宅、家庭自动化等技术的发

展正受到人们的密切关注，相关产品也在逐渐成熟。

一 设计概述

整个系统包含以下四个子系统：

安防子系统：该子系统中包括红外发射端，红外接收端。

家电控制子系统：该子系统中包括智能灯光控制，家电控制，家庭重要设施

控制。

家庭娱乐和总体控制子系统。

GPRS 移动通信子系统。

各个模块通过 2.4G 无线通信，确保了信息的可靠传输。

在嵌入式智能家居系统中，具有代表性的节点是 GPRS 模块 、空调控制器

、煤气开关控制器、音响系统控制器和红外安全控制器。如下图所示，通过空

调控制器，可以对空调的开关进行直接控制；通过煤气开关控制器，可以对煤

气的开关直接控制；通过音响系统控制器，可以对音响开关进行直接控制；通

华中师范大学

硕士学位论文

智能家居控制系统的设计与实现研究

姓名：王明秋

申请学位级别：硕士

专业：理论物理

指导教师：刘蓉

20061101⑥磺士学位论吏ＭＡＳＴＥＲ’ＳＴＨＥＳＩＳ

摘要

随着现代科学技术的发展和人民生活水平的提高，居民对住宅的功能、质量提

出了更高的要求，智能化住宅以其安全舒适、信息通畅、服务完善而深受住户的喜

爱，智能住宅成为现代化住宅的发展趋势。因此研究并开发出适合人们要求的智能亿产品具有很重要的意义。在对国内外已有的智能家居控制系统分析后，结合国内智能化住宅的实际要

求，提出了～套多功能的智能家居控制系统设计方案，并实现了智能家居控制的设

计。本文设计的智能家居控制系统能通过远程控制和本地控制实现以下功能：１、实现人在异地通过电话网络对家中的用电设备进行远程控制。２、实现在近距离通过系统键盘控制家用电器设备的工作状态。

３、实现安全防盗报警。４、实现三表（电表、水表、气表）的数据采集。５、实现实时时钟显示。

智能家居控制系统以Ｃ８０５１Ｆ０２０增强型单片机为核心，进行智能控制。远程控制功能的实现是利用已有的电话网络进行信号传输，达到控制目的；本地控制是通

过系统设置的键盘，进行人机交互，实现本地控制目的。系统通过主控ＣＰＵ检测各种异常情况，进行报警。

论文总结了本课题研究的智能家居控制系统的特点。通过实例，介绍了智能家居控制系统的应用方法。最后提出了系统功能的完善方向。

关键词：单片机；智能家居控制系统；远程控制：本地控制；安防报警⑧…ＭＡＳＴＥＲ…＇ＳＴＨＥ螂

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｍｏｄｅｍｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅｒａｉｓｉｎｇｏｆｐｅｏｐｌｅ’ｓｌｉｖｉｎｇｓｔａｎｄａｒｄ，ｒｅｓｉｄｅｎｔｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｔｈｅｈｉｇｈｅｒｄｅｍａｎｄｏｎｔｈｅｈｏｕｓｅ’ｆｕｎｃｔｉｏｎａｎｄ

ｑｕａｌｉｔｙ．Ｓｍａｒｔｈｏｍｅａｒｅｐｏｐｕｌａｒｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｓａｆｅｔｙ，ｃｏｍｆｏｒｔ，ｅｘｐｅｄｉｔｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｐｅｒｆｅｃｔｓｅｒｖｉｃｅ．Ｉｎｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅ，ｔｈｅｙａｒｅｌｉｋｅｌｙｔｏｓｔａｎｄｆｏｒｔｈｅｔｒｅｎｄｏｆｍｏｄｅｍ

电子信息工程毕业设计

电子信息工程毕业设计700字

电子信息工程毕业设计是电子信息工程专业学生的重要课程之一，通过该设计可以提高学生的实践能力和创新能力。下面是一份电子信息工程毕业设计的700字范文，供参考。

本次毕业设计的题目是基于嵌入式系统的智能家居控制系统设计与实现。随着科技的发展，智能家居逐渐进入人们的日常生活，通过网络和传感器技术实现对家居设备的远程控制和自动化管理。本设计的目标是设计一套智能家居控制系统，能够实现对家居设备的远程控制和智能管理。

本设计的系统由主控模块、传感器模块和执行模块组成。主控模块使用嵌入式微处理器作为核心，运行一个基于Linux的操作系统。通过网络接口连接家庭路由器，实现与用户手机的通信和远程控制。传感器模块使用多种传感器，如温度传感器、湿度传感器、光照传感器等，采集环境数据，并将数据传输给主控模块。执行模块由各种家居设备组成，如灯光、空调、窗帘等，通过控制开关或变化信号的方式实现对设备的控制。

在系统设计过程中，首先进行了各个模块的硬件设计，包括主控模块的电路设计和传感器模块、执行模块的接口设计。然后进行了软件设计，主控模块的软件设计包括操作系统的移植、网络通信模块的设计和用户界面的设计。传感器模块和执行模块的软件设计分别负责数据采集和设备控制。最后进行了系统测试和性能评估，通过在实际环境中测试系统的功能和性能，评估系统的可靠性和稳定性。

设计完成后，我们对本系统进行了实际应用测试。通过手机APP可以实现对家居设备的远程控制，如打开灯光、调整温度等。传感器模块采集环境数据，并通过主控模块发送给用户手机，用户可以随时了解家庭环境的情况。执行模块能够根据用户的指令执行相应的操作，实现智能化管理。

通过本次毕业设计，我掌握了嵌入式系统的设计与实现方法，了解了智能家居的基本原理和技术，提高了自己的实践能力和创新能力。在未来的工作中，我将能够更好地应用所学知识，为人们生活带来更多的便利和智能化体验。