大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽項(xiàng)目論文 智能家居集成控制系統(tǒng)

1、大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽項(xiàng)目論文開放自學(xué)習(xí)式模塊化智能家居集成控制系統(tǒng)成員：王力棟（電氣081）梅倍禎（質(zhì)量081）許嘯天（電氣081）張鋒達(dá)（電氣081）鄭星（081光信）指導(dǎo)老師：施閣二零一零年十二月開放自學(xué)習(xí)式模塊化智能家居集成控制系統(tǒng)王力棟梅倍禎許嘯天張鋒達(dá)鄭星（中國(guó)計(jì)量學(xué)院）中文摘要：本系統(tǒng)首次使用手機(jī)或者計(jì)算機(jī)的IE瀏覽器作為遠(yuǎn)程控制端，以ARM作為web服務(wù)器端，通過物聯(lián)網(wǎng)無線收發(fā)器、紅外線、電力載波等技術(shù)，可以在任何能上網(wǎng)的地方使遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制家里的家用電氣、太陽(yáng)能熱水器、曬衣架等設(shè)備，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)智能化控制家居設(shè)備。系統(tǒng)成本低廉，極易推廣。關(guān)鍵字：智能家居遠(yuǎn)程控制ARM電力載

2、波1方案設(shè)計(jì)與論證1.1遠(yuǎn)程控制方案方案一：通過GS喇絡(luò)發(fā)短信。收到短信發(fā)出命令，進(jìn)而機(jī)器進(jìn)行工作。方案二：改裝手機(jī)加裝紅外線使其直接控制單片機(jī)。方案三：在家裝路由器，在路由器上連接ARMI片機(jī)，以ARM乍為服務(wù)器c以手機(jī)自帶瀏覽器通過以太網(wǎng)訪問網(wǎng)頁(yè)，從而控制家居。方案三系統(tǒng)簡(jiǎn)單易行，無須是用手機(jī)網(wǎng)絡(luò)，一塊ARM8,并且基本利用家庭現(xiàn)有工具。同時(shí)由于本方案以ARM勺強(qiáng)大功能做服務(wù)器為中介，巧妙的繞開了改裝手機(jī)的弊端，實(shí)現(xiàn)手機(jī)遠(yuǎn)程對(duì)單片機(jī)的控制。故選用方案三來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。1.2局域控制方案方案一：使用紅外線遙控器對(duì)家電進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的控制，基本都是一個(gè)電器一個(gè)控制遙控板，不能對(duì)于一些非電器進(jìn)行控制

3、，如關(guān)窗。方案二：以TPLINK等無線路由為依托，建立家庭局域無線網(wǎng)，以WPA皺別以上進(jìn)行加密，手機(jī)可以成為家庭遙控器。我們選擇方案二。1.3AR彈片機(jī)驅(qū)動(dòng)方案方案一：在家電內(nèi)加裝WIFI芯片，從而使家電進(jìn)入家庭無線局域網(wǎng)，通過無線訪問控制家電。該方法快捷，方便，但是加裝芯片技術(shù)要求高，費(fèi)用極大。方案二：直接連接ARMf口以太網(wǎng)接口ENC28J6吸各類驅(qū)動(dòng)裝置，由于ARM有豐富的IO口資源，從而有極大的擴(kuò)展性，價(jià)格低廉。我們選擇方案二來實(shí)現(xiàn)。2系統(tǒng)整體介紹本作品首次采用了手機(jī)作為遠(yuǎn)程控制端，同時(shí)以ARM為web服務(wù)器端，以TCP/IP協(xié)議作為通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了智能化識(shí)別、檢測(cè)、定位、控制和管理的

4、控制端口。1、手機(jī)作為遠(yuǎn)程控制端，在家作為萬(wàn)能遙控器，在外也可通過互聯(lián)網(wǎng)訪問控制檢測(cè)家中情況。2、ARMfe了彳為web服務(wù)器，還是智能控制核心，通過傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)家中環(huán)境的檢測(cè)，并自動(dòng)實(shí)現(xiàn)部分功能，同時(shí)也是控制各種驅(qū)動(dòng)家電的正常執(zhí)行。3、使用電力載波技術(shù)，從而解決了家庭布線問題。4、本系統(tǒng)整體以現(xiàn)有成熟技術(shù)為基礎(chǔ)，成本低廉，性價(jià)比極高。具有良好的市場(chǎng)推廣性。5、擁有紅外自學(xué)習(xí)功能，從而使本系統(tǒng)可以控制空調(diào)、電視等。2.1 系統(tǒng)總體框圖:圖一系統(tǒng)總體框圖圖二系統(tǒng)程序流程圖2.2 手機(jī)端程序在手機(jī)端，我們開發(fā)了手機(jī)端程序，內(nèi)嵌webkit內(nèi)核，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)HTMLjavascript等網(wǎng)頁(yè)的支持。

5、同時(shí)，由于自制瀏覽器，去除了瀏覽記錄、網(wǎng)址欄等容易泄露用戶信息的環(huán)節(jié)，保證了用戶安全。Art14.圖三手機(jī)客戶端圖圖四手機(jī)程序流程圖2.3 ARMweb服務(wù)器程序一硬件設(shè)計(jì)了相應(yīng)的工作原理圖，以及工作區(qū)域的設(shè)計(jì)。_本系統(tǒng)可作為獨(dú)立的WEB系統(tǒng)服務(wù)器_ARM沒有嵌入操作系統(tǒng)，而是編寫了具有針對(duì)性的簡(jiǎn)單高效的程序，內(nèi)建完整的TCP/IP協(xié)議和簡(jiǎn)單UDP傳輸協(xié)議。特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、便捷、高效、自定義性強(qiáng)，可擴(kuò)展性強(qiáng)。一采用通用的HTML標(biāo)簽語(yǔ)言供計(jì)算機(jī)瀏覽器和手機(jī)瀏覽器瀏覽，內(nèi)嵌JavaScript調(diào)用cookie實(shí)現(xiàn)用戶信息的保存。_以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸通過TCP/IP包的分片來實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)量傳輸。實(shí)現(xiàn)的功能還

6、有（手段）：禁止多用戶同時(shí)登陸（Javascript+cookie手機(jī)平臺(tái)的開發(fā)概括arm_通過在手機(jī)上的自帶的瀏覽器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)登錄相應(yīng)的網(wǎng)站，然后通過手機(jī)對(duì)進(jìn)行發(fā)送命令。使其執(zhí)行各項(xiàng)自動(dòng)化的操作。圖五ARM惴智能控制流程圖圖六ARM遠(yuǎn)程控制流程圖圖七ARM惴實(shí)物圖2.4 網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的開發(fā)運(yùn)用javaandroid的知識(shí)構(gòu)建手機(jī)客戶端運(yùn)用c語(yǔ)言對(duì)armm3建立web服務(wù)器。在家時(shí)，以家庭無線無線路由器為依托搭建家庭無線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)；在外時(shí)，通過internet訪問，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。圖八網(wǎng)頁(yè)登陸界面圖九選擇控制界面圖十太陽(yáng)能熱水器網(wǎng)頁(yè)主控制界面2.5 紅外自學(xué)習(xí)多功能插座開發(fā)在專用插座上集成自學(xué)習(xí)紅外

7、管，繼電器等各類元器件，控制目前各種家用電器，如空調(diào)，電視等。專用插座由以下幾部分組成：51單片機(jī)解碼模塊。電力載波模塊。自學(xué)習(xí)紅外發(fā)射管模塊。當(dāng)?shù)谝淮问褂脮r(shí)，先用家用遙控器對(duì)自插座進(jìn)行學(xué)習(xí)操作，使插座記錄紅外信息。當(dāng)電子載波模塊收到電子信號(hào)時(shí)，51單片機(jī)對(duì)信號(hào)經(jīng)行解碼，然后控制紅外發(fā)射管做出加溫、降溫、開關(guān)等相應(yīng)動(dòng)作。圖十一電力載波實(shí)物圖2.6 停車監(jiān)控子系統(tǒng)開發(fā)針對(duì)停車難這個(gè)背景，我們還開發(fā)了停車監(jiān)控這個(gè)子系統(tǒng)，拓展本項(xiàng)目的使用范圍。主要由三部分組成：一是：模型停車場(chǎng)；二是：視頻采集攝像頭；三是：嵌入式計(jì)算機(jī)。由攝像頭采集的視頻信息經(jīng)過嵌入式系統(tǒng)的計(jì)算處理后，產(chǎn)生當(dāng)前停車場(chǎng)的停車狀況，一方

8、面在嵌入式系統(tǒng)自帶的led屏幕上顯示，另一方面由嵌入式系統(tǒng)將信息發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)上，即可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上查詢。視頻采集應(yīng)用的OV511芯片的攝像頭，因?yàn)閘inux2.6.29內(nèi)核已經(jīng)含有了該芯片的驅(qū)動(dòng)，所以直接編譯內(nèi)核即可。又因?yàn)镺V511t出格式為YUV420曬以必須經(jīng)過相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，變成RGB56骼式，才能在led屏幕上顯示。嵌入式系統(tǒng)的web服務(wù)主要是移植了thttpd這一輕量web服務(wù)器，速度快,并且可同時(shí)允許1000路左右的訪問鏈接圖十二停車場(chǎng)模型圖6=20圖十三ARM監(jiān)控頁(yè)面圖圖十四電腦監(jiān)控頁(yè)面圖（紅色表示有車）度對(duì)92J68.i.230/Theinformationofthe13a/kJ圖十

9、五手機(jī)端網(wǎng)頁(yè)圖3、課題討論:我們認(rèn)為我們的系統(tǒng)有以下優(yōu)勢(shì)：1、新觀點(diǎn)：一直以來，家居智能一直被視為貴族生活的象征，不能走進(jìn)普通人家。我們認(rèn)為，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，適合普通家庭，價(jià)格低廉，功能完善的家居智能控制系統(tǒng)是完全可以實(shí)現(xiàn)。目前的智能家居市場(chǎng)，價(jià)格高昂，不為普通百姓接受。一旦本系統(tǒng)得到實(shí)現(xiàn)，必將打破智能家居市場(chǎng)目前的尷尬局面，有力與智能家居的普及。2、新方案：由于采用電力載波和紅外自學(xué)習(xí)插座的控制方案，使得本系統(tǒng)可以自由組裝各個(gè)品牌的家用電器，不用購(gòu)買家電廠商的成套產(chǎn)品，具有更大的靈活性。同時(shí)，電力載波的使用，避免了在老房子重新裝修的麻煩，從而節(jié)省了大量的費(fèi)用。3、研究中突破的難點(diǎn)：_網(wǎng)頁(yè)包

10、含數(shù)據(jù)量大，分片發(fā)送_手機(jī)和家用計(jì)算機(jī)存在差異（通用性）入網(wǎng)頁(yè)_在安全性的前提下，客戶端與服務(wù)器信息交互的方式（證書寫緩存，客戶端進(jìn)行證書的識(shí)別）4、社會(huì)效益：適合目前市場(chǎng)發(fā)展的客觀趨勢(shì)，具有較好的社會(huì)效益。同時(shí)，人民生活水品的發(fā)展是由眾多的因素推動(dòng)的，智能家居項(xiàng)目開發(fā)也是其中最重要的要素之一。近年來，科學(xué)生活越來越成為人們的生活理念。在這其中，智能家居發(fā)揮了非常重要的作用。帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。目前家電產(chǎn)業(yè)到了瓶頸期?？此泼篮玫闹悄芗揖右恢睕]有得到推廣，普通家電市場(chǎng)完全飽和，急需發(fā)展。本產(chǎn)品可以有力帶動(dòng)家電產(chǎn)業(yè)，促進(jìn)家居智能化的發(fā)展。伴隨著智能家居的推廣，帶來的是全新生活理念和生活態(tài)度，其造成的社會(huì)效應(yīng)也不可忽視。5、經(jīng)濟(jì)效益：因?yàn)楸鞠到y(tǒng)采用的是相對(duì)廉價(jià)的arm單片機(jī)所以整個(gè)制作的成本相對(duì)比較低具有一定的市場(chǎng)推廣的可行性。本系統(tǒng)能完成基本任務(wù)，但穩(wěn)定欠缺，由于水平有限，仍需繼續(xù)研究進(jìn)步。參考文獻(xiàn)：1譚浩強(qiáng).C語(yǔ)言設(shè)計(jì)（第2版）.北京：清華大學(xué)出版社，2000.2BruceEckel.ThinkinginJava（第4版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.3龍之一，易幼慶.C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)M.北京：科學(xué)出版社，2004.4劉凱，ARM嵌入式應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)清