【正文】 and generates information When an exception occurs， it is proved that the designed system met design requirements Chen Zehu(Electrical Engineering) Supervised by Ni lin Key word： Embedded Technology； Smart home； house appliance control； physical signs monitoring trial， home appliances Can be controlled by appliance control module， and the sign data 目錄 0 要 I ABSTRACT．．．．．．．．．．．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ．． ． ． ．．．．．．．．． III 第 1 章緒論 l 1． 1 智能家 居系統(tǒng)概述 一 l 1． 2 選題的背景和意義 ．． 2 1． 3 智能家居國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 一 3 1． 3． 1 國外發(fā)展現(xiàn)狀 ．． 3 1． 3． 2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 ．． 4 1． 4 主要內(nèi)容與論文結(jié)構(gòu) ． 5 第 2 章相關(guān)理論和技 術(shù) 7 2． 1物聯(lián)網(wǎng) ． 7 2． 1． 1物聯(lián)網(wǎng)概述 一 7 2． 1． 2物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域 一 8 2． 2 嵌入式系統(tǒng) ． 8 2． 2． 1 嵌入式系統(tǒng)概述 ．． 9 2． 2． 2 嵌入式系統(tǒng)的開發(fā) 一 9 2． 3 短距無線通訊技術(shù) ll 2． 4 本章小結(jié) 1 3 第 3 章家電控制與體征監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計 ． 14 3． 1智能家居系統(tǒng)方案 一 14 3． 2 系統(tǒng)構(gòu)建 1 5 3． 2． 1系統(tǒng)功能 15 3． 2． 2家庭網(wǎng)關(guān)外圍電路 16 3． 3 Li RUX系統(tǒng)平臺搭建 2l 3． 4 z gBee 網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建 ．． 23 3． 4． 1 z gbee 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) ．． 23 3． 4． 2 Z i gbee組網(wǎng) ． ． 24 3． 4． 3 Z gbee 串口通訊 ．． 25 3． 5本章小結(jié) 26 第 4 章系統(tǒng)模塊設(shè)計 ． 27 4． 1 家電控制模塊設(shè)計 27 4． 1． 1 硬件電路設(shè)計 27 4． 1． 2 家電控制模塊與 z gbee模塊的通訊 3 l 4． 1． 3 軟件設(shè)計 3 l 4． 2 體征數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計 35 4． 2． 1 模塊功能設(shè)計 35 4． 2． 2 傳感器 36 4． 2． 3 采集模塊硬件電路設(shè)計 37 4． 2． 4 體征采集模塊軟件設(shè)計 40 4． 3 QSM通信模塊 43 4． 3． 1 G1 00 短信模塊 ．． 43 4． 3． 2 G1 00短信模塊與 Z gbee 模塊問的通信 44 4． 4 本章小結(jié) 45 第 5 章模塊測試及遠(yuǎn)程管理 ． 46 5． 1 模塊功能測試 46 5． 2 家庭網(wǎng)關(guān)遠(yuǎn)程登錄與管理 47 5． 2． 1 Boa服務(wù)器的移植 47 5． 2． 2 Boa 服務(wù)器配置 47 5． 4 本章小結(jié) 49 第 6 章結(jié)論與展望 ． 50 6． 1 總結(jié) 50 6． 2 展望 50 參考文獻(xiàn) 52 攻讀學(xué)位期間的研究成果 55 男 [{射 56 智能家居家電控制與體征監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 第 1章緒論 1． 1 智能家居系統(tǒng)概述 智能家居是一個綜合性的系統(tǒng)，其功能強大、涉及面廣、系統(tǒng)復(fù)雜。它集成 了綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動控制技術(shù)、音視頻技術(shù)等， 其中家庭總線技術(shù)是智能住宅的基本單元也是智能住宅的核心 。智能家居最初 的定義是：將家庭中各種與信息相關(guān)的通信設(shè)備、家用電器和家庭安防裝置，通 過家庭總線技術(shù)連接到一個家庭智能系統(tǒng)上，進(jìn)行集中或異地監(jiān)視、控制和家庭 事務(wù)性管理，并保持這些家庭設(shè)施與住宅環(huán)境的和諧與協(xié)調(diào)。智能家居系統(tǒng)的原 型出現(xiàn)在 20 世紀(jì) 80年代后期的美國，計算機通信技 術(shù)快速發(fā)展，被應(yīng)用在住宅 通信，管理和控制家電，監(jiān)控家居環(huán)境，被稱為稱為 Smart Home 瞳 1?，F(xiàn)代智能家 居是利用電腦、網(wǎng)絡(luò)和綜合布線技術(shù)，通過家庭信息管理平臺將與家居生活有關(guān) 的各種子系統(tǒng)有機地結(jié)合的一個系統(tǒng)。以住宅為基礎(chǔ)，融合嵌入式技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通 信技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等新型技術(shù)來管理住宅設(shè)施、家居設(shè)備，監(jiān)測家居環(huán)境等， 如通過安防系統(tǒng)、消防系統(tǒng)等的監(jiān)測活動，可以更進(jìn)一步地提高住宅環(huán)境的安全 性，通過電話或網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，我們可以實現(xiàn)家居生活的舒適性和便利性； 智能家居系統(tǒng)將家庭住宅功能子系統(tǒng)完美結(jié)合在一起，充分利用現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和通訊技術(shù)，改變原始的居家設(shè)備屬性，使用起來更加方便， 更加安全∞ 1。 2l 世紀(jì)是科技的競爭，能源的競爭，與普通家庭住宅相比，智能家 居不僅具有傳統(tǒng)住宅的居住功能，舒適度，其最閃亮的一個優(yōu)點是有效節(jié)約能源， 節(jié)省生活開支。智能家居最終目的是讓家庭更安全，更舒適，更方便，更環(huán)保， 更節(jié)能。 智能家居控制功能隨著生活的需求不斷增強，由發(fā)展初期的電動窗簾、燈光、 電器等遠(yuǎn)程控制，不斷延伸到可視對講、防盜報警、背景音樂、自動抄表等領(lǐng)域， 隨著信息技術(shù)和計算機技術(shù)的 發(fā)展，控制的對象不斷擴(kuò)展，智能家居控制范圍將 涵蓋所有弱電行業(yè) n1。中國室內(nèi)裝飾協(xié)將智能家居系統(tǒng)產(chǎn)品共分為二十類，包括 控制主機，智能照明系統(tǒng)，電器控制系統(tǒng)，家庭背景音樂，家庭影院系統(tǒng)，對講 系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)，防盜報警系統(tǒng)，電鎖門禁，智能家電，智能遮陽，自動抄 表，暖通空調(diào)系統(tǒng)，人陽能與節(jié)能設(shè)備，家居布線系統(tǒng)，智能家居軟件，家庭網(wǎng) 絡(luò)，運動與健康監(jiān)測，花草自動澆灌，寵物照看與動物管制∞ 1。其中控制主機 蓉辜乏學(xué) 一翱，一竹 智能家居家電控制與體征監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) (Smart home Control Center)，控制主機能控制智能家居系統(tǒng)的控制器及其外 圍硬件電路和軟件，具備與智能控制系統(tǒng)相應(yīng)外圍接口，通過直接連接或間接控 制方式對智能照明系統(tǒng)、家電控制系統(tǒng)、家庭安防系統(tǒng)等進(jìn)行控制，控制主機連 接到互聯(lián)網(wǎng)能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制和通信等功能。智能家居 (中央 )控制管理系統(tǒng)、 家居照明控制系統(tǒng)、家庭安防系統(tǒng)是必備系統(tǒng)。簡而言之，智能家居就是利用電 腦、網(wǎng)絡(luò)和綜合布線技術(shù)，通過家庭信息管理平臺將與家居生活有關(guān)的各種子系 統(tǒng)有機地結(jié)合的一個系統(tǒng)。智能家居就是將與生活家 居相關(guān)的設(shè)施和設(shè)備連接網(wǎng) 絡(luò)中，這些通訊和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都可通過家庭網(wǎng)絡(luò)與外界相連，用專用計算機或嵌入 式控制系統(tǒng)等智能化設(shè)備來統(tǒng)一管理㈣。 1． 2 選題的背景和意義 計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、嵌入式技術(shù)以及數(shù)字化技術(shù)等都取得了快速的發(fā)展， 極大的提高了生產(chǎn)效率，改變了人們的生活和工作方式，對經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展起到 了至關(guān)重要的作用。隨著技術(shù)進(jìn)步，這些技術(shù)將應(yīng)用于人們居住環(huán)境的改善和提 高。目前的家用電器功能越來越多，一些理論不斷被提出：一個智能系統(tǒng)來管理 家居設(shè)備，構(gòu)造舒適便捷的智能家居系統(tǒng)，代替人工 控制家電設(shè)備、建設(shè)舒適的 家居環(huán)境等等；時至今日，智能家居系統(tǒng)的功能不只是僅局限于門禁，家電控制 諸如此類，其功能隨著人們生活需求在功能上不斷提升，人們對智能家居提出了 更多新的需求。其一智能家居系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可用性需要進(jìn)一步提升，以往的家 電控制系統(tǒng)通常采用電源控制和紅外控制兩種方案。電源控制能通過控制家用電 器電源很好的實現(xiàn)關(guān)斷，既能避免家電長期待機，節(jié)省電能，又能避免因外部電 路故障等原因把家用電器燒壞，缺點是對于像空調(diào)等需要紅外遙控等操作才能完 全運行的家電不能實現(xiàn)控制；對于紅外控制的 優(yōu)缺點與電源控制反之；其二對新 的領(lǐng)域如一直以來人們關(guān)注的安全健康問題，隨著生活水平的不斷提高，人們越 來越關(guān)注自身的健康狀況和安全隱患，隨著人口的迅速膨脹和社會老齡化問題的 加重，青年 代生活成本不斷升高，幾乎所有的時間付諸于工作和交際，沒有時 間關(guān)注家人及自身健康問題，外出務(wù)工人口數(shù)量龐大，獨居人群數(shù)量巨大，這些 獨居人群，遠(yuǎn)離親人和朋友，在室內(nèi)突發(fā)疾病或發(fā)生緊急事故來不及通知親人家 屬，甚至無人知曉，對人身生命安全造成威脅；近年來，已發(fā)生多起室內(nèi)死亡， 當(dāng)事人死亡數(shù)天、數(shù)月甚至數(shù)年后才被 人發(fā)覺的案例，家庭醫(yī)療監(jiān)護(hù)空缺急需填 補。 基于上述應(yīng)用需求和背景，本論文在智能家居設(shè)計方面，針對兩個部分 —— 家電控制 jf 系統(tǒng)和體征數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)做了進(jìn)一步研究，改進(jìn)以往家電控制系統(tǒng)弊 O 智能家居家電控制與體征監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 端，實現(xiàn)安全有效的控制；體征數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過人們起居必備的床為平臺獲取 體征數(shù)據(jù)，并自動分析異常數(shù)據(jù)向親人、自己手機或外界發(fā)送提醒短信和體征數(shù) 據(jù)，也可通過家庭網(wǎng)關(guān)用遠(yuǎn)程終端查看體征數(shù)據(jù)。生命安全重于一切，在物質(zhì)生 活充裕的今天，人們越來越多的關(guān)注人身 安全和保障，信息化智能設(shè)備應(yīng)用于這 一領(lǐng)域必成為未來趨勢，利用信息智能化保障人