基于GPRS網(wǎng)絡和嵌入式操作系統(tǒng)的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)（軟件部分） .doc

畢業(yè)設計說明書（論文）作者：學號：系部：專業(yè)：通信工程題目：基于GPRS網(wǎng)絡和嵌入式操作系統(tǒng)的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)（軟件部分）指導者：教授評閱者：2010年6月畢業(yè)設計說明書（論文）摘要物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后新一輪信息技術的革命，是將物體通過傳感設備、通信手段實現(xiàn)全面互聯(lián)的網(wǎng)絡，包括物與物之間的互聯(lián)互通，也包括人與物之間的互聯(lián)互通。智能家居系統(tǒng)可以將相對獨立的電器產(chǎn)品“智能”地連接在一起，提供全方位信息交換功能，幫助家庭內(nèi)部及外部實現(xiàn)信息暢通，從而優(yōu)化生活環(huán)境，提高生活質(zhì)量。本文提出了一種基于GPRS網(wǎng)絡和嵌入式操作系統(tǒng)為基礎的家庭網(wǎng)絡無線接入方案，能通過手機對家居進行遠程監(jiān)測和控制，實時獲得當前圖像信息和家居環(huán)境的各項物理參數(shù)。調(diào)研了國內(nèi)外智能化家居系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并結合目前國內(nèi)智能家居的發(fā)展特點，設計了基于ARM的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)。在設計中選用了ARMS3C2410處理器和嵌入式WindowsCE操作系統(tǒng)，主要由基于ARM的主控模塊、GPRS短信發(fā)送模塊兩部分組成。本文完成了智能家居監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設計和軟件設計，并進行了調(diào)試，驗證了所設計系統(tǒng)的有效性和實用性。實驗結果表明提出的監(jiān)控系統(tǒng)設計方法是可行的，且整個系統(tǒng)具有良好的通用性和可擴展性。由于采用WindowsCE作為嵌入式操作系統(tǒng)，符合嵌入式的發(fā)展潮流，方便了在該設計的基礎上進行二次開發(fā)和擴展。關鍵詞：智能家居,嵌入式WindowsCE,ARMS3C2410，GPRS畢業(yè)設計說明書（論文）ABSTRACTInternetofThingsisthenexttechnologyofcomputer,theInternetandmobilecommunications,andthenewroundofinformationtechnologyrevolutionwhichistheobjectthroughthesensingequipment,communicationmeanstoachievefullinterconnectionofnetworks,includingmaterialsandinteroperabilitybetweenobjects,andslsoincludingtheinterconnectionbetweenpeopleandobjects.Ithasdrawnmoreandmoreattentiontobuildahannoniousandcomfortablehomeenvironment，usingthelatestachievementintheinformationindustry.InthisPaper,thehomegatewaywirelessaeeessProgramwasbasedonGRPSnetworks，ARM，andembeddedWindowsCEoperatingsystem.ltcanbecontrolledthroughmobilePhoneshortmessage,anditcanprovidreal-timeaccesstocurrentinformationofimagesandphysiealparametersofthehomeenvironment.Alotofresearchhasbeendonetoknowthestatusanddevelopmenttrendathomeandabroad.Combinedwithcurrentdevelopmentofsmart-homefeatures,asmart-homemonitoringandcontrollingsystembasedonembeddedsystemhasbeendesigned.S3C2410developmentboardbasedonARM9processorandembeddedWindowsCEoperatingsystemwaschoseninthisdesign.ThedesigncontainstheARMcontrolmoduleandGPRSmodule.Thesystemhardwareandsoftwarehavebeendesigned,andhavebeendebugged,inordertoverifytheeffectivenessandpracticalityofthesystem.Resultsshowthatthedesignisfeasible,andthewholesystemhasgoodversatilityandscalability.BecauseoftheusingofWindowsCEasanembeddedoperatingsystem,whichisinlinewiththedevelopmenttrendofembeddedsystem,itwillbeconvinenttomakeaseconddevelopmentandexpansioninthehardwareplatform.KEYWORDS:SmartHome，ARM，EmbeddedWindowsCE,GPRS畢業(yè)設計說明書（論文）目錄第一章緒論.11.1研究背景.11.2智能家居系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢.11.3課題研究開發(fā)意義.41.4論文組織結構.5第二章GPRS技術及模塊指令.62.1GPRS技術主要特點.62.1.1GPRS網(wǎng)絡總體結構.82.1.2GPRS協(xié)議.92.1.3GPRS的路由管理.102.2Q2406AGPRS模塊的介紹.122.3GPRS通信模塊的AT指令.132.4AT指令的測試.15第三章系統(tǒng)方案設計.183.1智能家居系統(tǒng)設計.183.1.1系統(tǒng)結構組成.193.1.2功能分析.193.2嵌入式系統(tǒng)選用方案.203.2.1嵌入式系統(tǒng)概述及其特征.203.2.2S3C2410微處理器.22第四章嵌入式WindowsCE系統(tǒng)的構建.234.1嵌入式操作系統(tǒng)的選擇.234.2WindowsCE的特點.254.3基于WindowsCE的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程.274.3.1硬件設計.27畢業(yè)設計說明書（論文）4.3.2WindowsCE的運行.284.3.3定制操作系統(tǒng).284.3.4應用程序開發(fā).284.4WindowsCE系統(tǒng)的定制和移植.284.4.1BSP的開發(fā).284.4.2使用PB定制WindowsCE內(nèi)核鏡像.314.4.3WindowsCE系統(tǒng)的移植.31第五章系統(tǒng)軟件設計.325.1GPRS通信模塊的設計.325.1.1EVC安裝及使用.335.1.2安裝SDK.345.1.3MicrosoftActiveSync.345.2通信軟件的設計.355.3軟件程序代碼及分析.38第六章安裝調(diào)試與實驗結果.436.1實驗箱簡介.436.2安裝調(diào)試步驟.44第七章總結與展望.46致謝.47參考文獻.48畢業(yè)設計說明書（論文）第1頁第一章緒論1.1研究背景隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，城鄉(xiāng)居民的消費觀念有了較大的改變。人們不再滿足于的吃飽穿暖，而是追求更多物質(zhì)和精神方面的享受。智能家居或稱智能住宅。住宅智能化是人類住宅的又一場新的革命，它能大大改變?nèi)藗兊纳罘绞?、工作方式。所以現(xiàn)代社會的家庭正在以家庭智能化帶來的多元化信息和安全、舒適、便利的生活環(huán)境，更加輕松、有序、高效的現(xiàn)代生活方式，作為一個理想的目標來永恒的追求。智能家居以住宅為平臺，集系統(tǒng)、結構、服務、管理、控制于一體，利用先進的通訊技術、電力自動化技術、計算機技術、無線電技術，將與居家生活有關的各種設備有機地結合起來，綜合管理家中設備，來創(chuàng)造一個優(yōu)質(zhì)、高效、舒適、安全、便利、節(jié)能、健康、環(huán)保的居住生活環(huán)境空間。智能家居在保持了傳統(tǒng)的居住功能的基礎上，擺脫了被動模式，成為具有能動性智能化的現(xiàn)代工具。它不僅提供了全方位的信息交換功能，還優(yōu)化了人們的生活方式和居住環(huán)境，幫助人們有效地安排時間、節(jié)約各種能源，實現(xiàn)了家電（如空調(diào)、熱水器等）控制、照明控制、防盜報警、定時控制及計算機控制等。1.2智能家居系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢家庭智能系統(tǒng)，也被稱為智能家居系統(tǒng)（SmartHomeSystem），在國外已經(jīng)獲得了長足地發(fā)展。自世界上第一幢智能建筑于1984年在美國康涅迪格州出現(xiàn)后,美國、加拿大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經(jīng)濟比較發(fā)達的國家和地區(qū)先后提出了各種智能家居方案。近年來計算機、自動控制和通信技術的發(fā)展,己經(jīng)深刻地改變了人們的工作方式,極大地提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率,為社會創(chuàng)造了巨大的財富,相比之下帶給個人和家庭生活的好處卻十分有限,傳統(tǒng)的居家方式并沒有因信息時代的到來而產(chǎn)生多大變化。家電產(chǎn)品種類日益增多,分散控制給人畢業(yè)設計說明書（論文）第2頁們帶來了極大的不便,作為社會組成的基本單元-家庭，幾乎成為信息時代的孤島。在這樣的背景下,人們開始關注居住環(huán)境,注重家居環(huán)境的安全、健康、便捷和舒適,如何有效地在家居環(huán)境里組建家庭信息網(wǎng)絡,將各種家電產(chǎn)品結合成一個有機整體,以實現(xiàn)對各種家電設備的集中或并通過它對家電設備進行集中或異地的智能化控制與管理,更好地為人們提供家居環(huán)境的各類信息,為開發(fā)網(wǎng)化、智能化、數(shù)字化的新型住宅提供必要的軟硬件支持。（1）智能家居發(fā)展現(xiàn)狀目前，美國則有近4萬戶家庭安裝了這類系統(tǒng)，在新加坡有近30個社區(qū)的近5000戶家庭采用了這種家庭智能化系統(tǒng)。美國智能家居行業(yè)的專業(yè)顧問公司一份統(tǒng)計資料顯示:在1995年，美國一個家庭要安裝家庭自動化設備的平均費用在7000-9000美元之間，而目前的費用則己經(jīng)大大降低。預計在今后的4年內(nèi)，家庭自動化市場的年平均增長率為8%。同國外相比，我國對智能家居和家庭網(wǎng)絡等相關產(chǎn)品的研制起步較晚。但是政府部門在政策和標準等方面，不斷加大扶持力度，指導行業(yè)發(fā)展。目前，建設部批準建立7個普及型網(wǎng)絡社區(qū)，北京市己經(jīng)計劃建設30個網(wǎng)絡社區(qū)，總戶數(shù)將達3萬戶。按照建設部的要求，到2010年，大中城市60%的住宅要實現(xiàn)智能化。我國將住宅小區(qū)智能化定義為:利用4C(即計算機、通訊與網(wǎng)絡、自控、IC卡)技術，通過有效的傳輸網(wǎng)絡，將多元信息服務與管理、物業(yè)管理與安防、住宅智能化系統(tǒng)集成，為住宅小區(qū)的服務與管理提供高技術的智能化手段，以期實現(xiàn)快捷高效的超值服務與管理，提供安全舒適的家居環(huán)境。（2）智能家居系統(tǒng)發(fā)展趨勢家庭是信息社會的基本單元，是信息家庭的立足點和著眼點。未來的家庭中，各種信息家電將組成一個家庭局域網(wǎng)，并通過家庭網(wǎng)關接入互聯(lián)網(wǎng)。家庭網(wǎng)絡的發(fā)展勢必會受到現(xiàn)代控制技術、計算機技術及通訊網(wǎng)絡技術飛速發(fā)展的影響。其發(fā)展趨勢主要有:基于控制器的智能家庭網(wǎng)絡基于控制器的家庭網(wǎng)絡符合當前多數(shù)家庭的實際情況，可以解決當前家庭中大量存在的傳統(tǒng)家電設備的互聯(lián)問題，同時通過電話線實現(xiàn)對PSTN畢業(yè)設計說明書（論文）第3頁的撥號接入，可完成數(shù)據(jù)遠傳和異地控制。這種方式具有很大的市場價值和廣闊的應用前景?；诩矣秒娔X的智能家庭網(wǎng)絡基于家用電腦的智能家庭網(wǎng)絡把熟悉的PC技術簡單地嫁接到新的家庭網(wǎng)絡技術中，通過無線局域網(wǎng)，使用家用電腦作為中央控制單元，提供家庭與Internet之間的尋址和路由?；陔娏€通信的智能家庭網(wǎng)絡電力線網(wǎng)絡技術使用的是與插座直接相連的現(xiàn)有電力線，不需要電話線，只要用一個電力線適配器插入插座即可?；陔娏€通信的智能家庭網(wǎng)絡由于電力線網(wǎng)絡拓撲及其電源插座用作接入點的方便性，使其成為智能家庭網(wǎng)絡的一種很有吸引力的候選技術和新的發(fā)展趨勢。一套典型的智能家居系統(tǒng)應具有以下功能特點：1.安全監(jiān)控：包括各種報警探測器的信息采集，開關門報警等如門磁、緊急按鈕、紅外探測、煤氣探測、火警探測等，并完成與住宅小區(qū)物業(yè)管理和110報警的聯(lián)網(wǎng)。2.背景音樂：在居室的任何一間房里，包括廚房、衛(wèi)生間和陽臺，均安裝背景音樂線，通過多個音源，可以讓每個房間都聽到美妙的背景音樂。3.具有功能完善的三表(水、電、煤氣)遠程傳送收費系統(tǒng)(一般配合在智能住宅小區(qū)使用)。4.家電控制：利用計算機、移動電話、PDA通過高速寬帶接入Internet，并對燈具、窗簾、空調(diào)、冰箱、電視、洗衣機等家用電器進行遠程控制、定時控制。5.家居商務和辦公：實現(xiàn)網(wǎng)上購物、網(wǎng)上商務聯(lián)系、視頻會議?；贗nternet的電子商務使每天的工作事務變得更加容易和簡單。網(wǎng)上娛樂同樣簡單方便。如：家庭影院、無線視頻傳輸系統(tǒng)、在線視頻點播、交互式電子游戲等，在智能家居中，你可以和家庭成員或其它游戲愛好者一起通過計算機、電視、甚至可以用PDA在線玩各種網(wǎng)絡游戲。6.家庭醫(yī)療保健和監(jiān)護：利用Internet，實現(xiàn)家庭的遠程醫(yī)療和監(jiān)護。Internet在智能家居醫(yī)療保健中的作用有很大的潛力，不僅助您身心更加健康，而且會降低醫(yī)療保健成本。每天，你都可以在家中將測量的血壓、體溫、脈搏、葡萄糖含量等參數(shù)傳遞給醫(yī)療保健專家，并和醫(yī)療保健專家畢業(yè)設計說明書（論文）第4頁在線咨詢和討論，省去了許多在醫(yī)院排隊等候的麻煩。而對于家有老人和孩子的家庭，配備求助系統(tǒng)(按鍵)，保障家人的健康和安全。7.信息服務：通過Internet可在任何時間任何地點獲得和交換信息，信息傳輸可以以多種形式，從靜態(tài)文本、圖形到動態(tài)的音頻、視頻信息。同時，Internet改變了人們的通訊交流方式，使人們能通過文本、圖形、多媒體迅速地溝通信息。E-mail、短信息、聊天室等通訊方式對生活產(chǎn)生了很大影響在旅行中父母可使用聊天工具和視頻會議工具保持和孩子聯(lián)系。在智能家居中，您還