畢業(yè)設(shè)計論文-----現(xiàn)代智能家居系統(tǒng)設(shè)計.doc

智能家居系統(tǒng)設(shè)計方案擬制：韓越學(xué)號：0507050215日期：2008-12-14西安科技大學(xué)西安科技大學(xué)-智能家居系統(tǒng)第1頁-共30頁智能家居系統(tǒng)目錄一概述.31.1前言.31.2智能家居系統(tǒng)的主要功能.31.3我國智能家居系統(tǒng)現(xiàn)狀.3二方案概述.42.1.范圍.42.2設(shè)計依據(jù).42.2.1智能家居系統(tǒng)模型.42.2.2GPRS技術(shù).52.2.3ZigBee技術(shù).52.3術(shù)語、定義.6三系統(tǒng)原理.63.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu).63.2系統(tǒng)工作流程.7四硬件總體.84.1信息處理終端硬件總體.84.1.1S3C2410主要特性.94.1.2AM29LV160DB主要特性.124.1.328F128J主要特性.144.1.4HY57V561620主要特性.154.1.5MC13192主要性能.154.1.6PTR4000無線傳輸模塊特性.154.1.6.1PTR4000無線傳輸模塊的基本電氣特性：.164.1.6.2模塊引腳功能.164.1.6.3硬件接口.174.1.6.4編程配置接口.174.1.6.5PTR4000的配置.18西安科技大學(xué)-智能家居系統(tǒng)第2頁-共30頁4.1.7報警輸出電路.194.2監(jiān)控終端硬件總體.204.2.1S3C44B0X主要特性.204.2.2數(shù)據(jù)處理類監(jiān)控終端.214.2.2.1SN75LBC184技術(shù)參數(shù).224.2.2.2AD573主要性能.224.2.3圖像采集監(jiān)控系統(tǒng).234.2.4電機控制監(jiān)控終端.244.2.4.1TLV5615D/A主要特性.244.3智能遙控器硬件總體.244.3.1點陣LED顯示.254.3.1.1點陣顯示屏部分.254.3.1.2顯示屏控制部分.264.4冗余設(shè)計.274.4.1系統(tǒng)總體冗余設(shè)計.274.4.2安全監(jiān)控部分冗余設(shè)計.28五軟件總體.285.1系統(tǒng)軟件構(gòu)成及平臺.285.2系統(tǒng)軟件主流程圖.28六結(jié)構(gòu)設(shè)計.296.1結(jié)構(gòu).29七參考文獻(xiàn).30西安科技大學(xué)-智能家居系統(tǒng)第3頁-共30頁一概述1.1前言智能家居系統(tǒng)是信息時代帶給人們的一個高科技產(chǎn)物它涉及到對家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有的智能器具、設(shè)備和系統(tǒng)的操作和管理，以及計算機技術(shù)、通汛網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動控制技術(shù)的應(yīng)用。它們的最終目的都是為滿足人們對安全、舒適、方便和符合綠色環(huán)境保護(hù)的需求。1.2智能家居系統(tǒng)的主要功能智能家居系統(tǒng)通過其核心設(shè)備一一家庭智能終端來實現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)化的功能。具體功能如下：1，網(wǎng)上服務(wù)：網(wǎng)上購物、遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療等。2，自動抄表：無須人工人戶杏表記錄，電表、冷水表、熱水表、煤氣等等計量表的自動傳送3可視對講：住戶與訪客、訪客與物業(yè)中心、住戶與物業(yè)中心均可進(jìn)行可視或語音對話從而保證了對外來人員進(jìn)入的控制4供電管理：為所有的燈光電器提供一個有效的控制手段，您町以在任何地方，任何時候控制您的燈光電器例如在傘家出外旅行時亦可通過電話遙控您的家居。5照明控制系統(tǒng)：對燈光進(jìn)行開閉和調(diào)光控制可指定任何一個開關(guān)的控制對象(任何位置的一盞或多盞燈)；并且根據(jù)不同的情景，做出相應(yīng)的調(diào)整。6、遠(yuǎn)程控制：在任意地方您都可以通過電話或手機對家庭網(wǎng)絡(luò)上的各種電器設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控。當(dāng)然還包括日程管理系統(tǒng)、家居安全防范、語音控制功能、INTERNET遠(yuǎn)程遙控、網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控等功能。1.3我國智能家居系統(tǒng)現(xiàn)狀我國的家庭智能化的發(fā)展道路具有自己的特殊性，我國的家庭智能化是由社區(qū)(小區(qū))智能化及家庭安全系統(tǒng)逐步發(fā)展進(jìn)化而來的。因此，在我國，家庭智能化的概念更具有實用性。在智能家居系統(tǒng)中家庭安全系統(tǒng)被放在首要的位置，是智能家居系統(tǒng)不可缺少的和基本的組成部分。我們認(rèn)為，在我國現(xiàn)階段一個具有實用性的智能家居系統(tǒng)應(yīng)包括三個方面的內(nèi)容：西安科技大學(xué)-智能家居系統(tǒng)第4頁-共30頁(1)安全防范及報警功能。(2)對燈光、空調(diào)等家用電器的多元化控制功能。(3)對來自家庭內(nèi)部和外部的多媒體信息的獲取、分配、存貯等處理功能。二方案概述2.1.范圍本文件規(guī)定了智能家居系統(tǒng)的硬件總體設(shè)計、軟件總體設(shè)計、系統(tǒng)運行配置與應(yīng)用方式以及使用的關(guān)鍵技術(shù)等。本文適用于智能家居系統(tǒng)的研發(fā)工作。2.2設(shè)計依據(jù)2.2.1智能家居系統(tǒng)模型智能家居系統(tǒng)根據(jù)其傳感器和執(zhí)行器的不同性質(zhì)，可以分為控制域、信息域和管理域三個部分。1控制域在控制域中，主要由智能傳感器和智能控制器組成，傳感器用來測量環(huán)境參數(shù)的變化，并反饋執(zhí)行器的工作狀態(tài)執(zhí)行器接受傳感器發(fā)出的狀態(tài)信息或管理域的控制指令并執(zhí)行?？刂朴虻奶攸c是：(1)數(shù)據(jù)量小，主要有代表執(zhí)行器開關(guān)狀態(tài)或控制命令的邏輯變量和代表環(huán)境參數(shù)的數(shù)值變量等。(2)對控制網(wǎng)絡(luò)的可靠性有較高的要求，但對網(wǎng)絡(luò)的通信速度(帶寬)要求較低。(3)控制域的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點多，分布廣泛，因此對節(jié)點安裝、調(diào)試、組網(wǎng)操作(使用)的方便性和易用性有較高的要求。2信息域在信息域，將包括各種信息家電或網(wǎng)絡(luò)家電，如數(shù)字電視、網(wǎng)絡(luò)冰箱、網(wǎng)絡(luò)微波爐、網(wǎng)絡(luò)洗衣機、數(shù)字機頂盒、數(shù)字音響、數(shù)碼相機、PDA、計算機等，也許我們會用機項盒作為多媒體服務(wù)器對來自于家庭內(nèi)部和外部的各種圖像、視頻、音頻及其它媒體信息進(jìn)行采集、存貯、分配、數(shù)字化壓縮及解壓縮處理等，并通過各種終端設(shè)備實現(xiàn)人機交互。信息域的特點是：(1)數(shù)據(jù)量大，對網(wǎng)絡(luò)帶寬和實時性要求高。(2)信息來源廣泛：有線電視網(wǎng)模擬廣播、網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器有線西安科技大學(xué)-智能家居系統(tǒng)第5頁-共30頁電視網(wǎng)數(shù)字廣播無線廣播、CDVCDDVD等媒體播放器、攝像機、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等。3管理域智能家居系統(tǒng)的管理模型使各個智能家居系統(tǒng)表現(xiàn)出差異性。從控制節(jié)點到智能化系統(tǒng)服務(wù)器以及實現(xiàn)人機交互的信息終端中的所有軟件，構(gòu)成了家庭智能化的管理域。管理域一般應(yīng)由前端信息采集軟件、網(wǎng)絡(luò)通信軟件、各節(jié)點控制軟件人機交互界面，以及實現(xiàn)智能化控制及管理模型的管理軟件、通信協(xié)議等組成。2.2.2GPRS技術(shù)GPRS(GeneralPacketRadioService)。即通用無線分組業(yè)務(wù)，是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)面向用戶提供移動分組的IP或者X25連接。與GSM電路交換數(shù)據(jù)相比，GPRS在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載和支持上具有非常明顯的優(yōu)勢：資源共享，頻帶利用率高，用戶只有在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時才占有系資源；數(shù)據(jù)傳輸率高，GPRS采用分組交換技術(shù)，每個用戶能同時占用多個無線信道，同一無線信道又可由多個用戶共享。理論上，GPRS最高傳輸率可達(dá)1712kbits；支持X25協(xié)議和IP協(xié)議，可與現(xiàn)有的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互通互連；用戶永遠(yuǎn)在線且按流量、時間計費，通信成本低。由此可見，將GPRS技術(shù)應(yīng)用于智能家居系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸是最理想的選擇。2.2.3ZigBee技術(shù)Zigbee是一組基于IEEE批準(zhǔn)通過的802.15.4無線標(biāo)準(zhǔn)研制開發(fā)的有關(guān)組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，被稱作IEEE802.15.4（Zigbee）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。Zigbee技術(shù)是一種結(jié)構(gòu)簡單、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本和可靠性高的雙向無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，主要適合于自動控制、醫(yī)用設(shè)備控制、家庭自動化等領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備中，同時支持地理定位功能。Zigbee技術(shù)的優(yōu)勢：數(shù)據(jù)傳輸速率低：10KB/秒-250KB/秒，專注于低傳輸應(yīng)用；功耗低：在低功耗待機模式下，兩節(jié)普通5號電池可使用6-24個月免去了充電或者頻繁更換電池的麻煩。這也是ZigBee的支持者所一直引以為豪的獨特優(yōu)勢。成本低：ZigBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單，所以大大降低了成本；網(wǎng)絡(luò)容量大：網(wǎng)絡(luò)可容納65,000個設(shè)備；西安科技大學(xué)-智能家居系統(tǒng)第6頁-共30頁時延短：典型搜索設(shè)備時延為30ms，休眠激活時延為15ms，活動設(shè)備信道接入時延為15ms；網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強，通信可靠；數(shù)據(jù)安全：ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和鑒權(quán)功能，采用AES-128加密算法（美國新加密算法，是目前最好的文本加密算法之一）,各個應(yīng)用可靈活確定其安全屬性；有效范圍?。河行Ц采w范圍1075米之間，具體依據(jù)實際發(fā)射功率的大小和各種不同的應(yīng)用模式而定，基本上能夠覆蓋普通的家庭或辦公室環(huán)境；工作頻段靈活：使用頻段為2.4GHz、868MHz（歐洲）和915MHz（美國），均為免執(zhí)照（免費）的頻段。2.3術(shù)語、定義主動監(jiān)控終端：主動向信息處理終端發(fā)送指令的終端。如與安裝在室內(nèi)的門磁、紅外、煙霧、燃?xì)獗O(jiān)測等傳感器連接的監(jiān)控終端。雙向監(jiān)控終端：通過信息處理終端發(fā)送控制指令，同時亦可以查詢當(dāng)前狀態(tài)的終端。如智能熱水器，智能空調(diào)，智能窗簾等。被動監(jiān)控終端：信息處理終端發(fā)送查詢指令，返回狀態(tài)數(shù)據(jù)的終端。如智能水表、電表、煤氣表等。指令：對信息處理終端而言，定義為兩類。一類是用戶控制指令，使用戶發(fā)出的對監(jiān)控終端設(shè)備的控制指令；另一類是系統(tǒng)指