【正文】 .................25 軟件介紹 .......................................................25 STM32 編程工具 .......................................................25 VC++編程工具 .........................................................25 Altium Desinger 軟件 .................................................25 程序設(shè)計(jì) .......................................................26 主控制器程序設(shè)計(jì) .....................................................26 VC++程序設(shè)計(jì) .........................................................28 Altium Designer 電路板設(shè)計(jì) ...........................................29第 5 章 總結(jié)和展望 .........................................30參考文獻(xiàn) ..................................................31致 謝 ....................................................32附錄 A ENC28J60 功能實(shí)現(xiàn)程序 ...............................33附錄 B LWIP 協(xié)議移植部分程序 ...............................36 第 1 章 緒論 智能家居系統(tǒng)研究的目的和意義 隨著信息時(shí)代的到來(lái)及高速發(fā)展，電子產(chǎn)品在日常生活中的應(yīng)用給人們帶來(lái)的便利與快捷是有目共睹的。為人類(lèi)開(kāi)發(fā)更加舒適便捷、安全高效的產(chǎn)品成為信息社會(huì)發(fā)展的強(qiáng)有力動(dòng)力。在公共場(chǎng)所和工作環(huán)境的不斷改善下，家庭居住環(huán)境也慢慢加入了生活品質(zhì)的名單。如今人們的追求不再停留在單純的物質(zhì)上，對(duì)精神世界的尋求也日益增加。對(duì)于住宅，人們除了關(guān)注房屋的大小、外觀、安全性，還希望得到更高層次的體驗(yàn)和享受。例如，在看書(shū)時(shí)不用起身就可以在光線(xiàn)漸弱的時(shí)候打開(kāi)電燈等智能化控制。在日常生活中，偶爾也會(huì)發(fā)生出門(mén)前忘記關(guān)閉電器的事情，有時(shí)甚至發(fā)生電器自燃進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)的突發(fā)狀況，不僅造成物質(zhì)上的損失，更產(chǎn)生了心靈上的陰影和傷害。那么如何通過(guò)不斷發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和通訊設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)家居智能化，便成了當(dāng)今科技領(lǐng)域努力的方向。智能家居，擁有家庭安全、舒適、信息交互與通信的能力。這些依賴(lài)于家居智能管理系統(tǒng)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，多功能、智能化的家電成了人們夢(mèng)想擁有的物品之一。隨后，便出現(xiàn)了智能冰箱、智能洗衣機(jī)。雖然各大電器生產(chǎn)商也推出了相應(yīng)的產(chǎn)品，但在實(shí)際應(yīng)用中的效果差強(qiáng)人意。這類(lèi)智能家電看起來(lái)功能豐富，卻相互分離開(kāi)來(lái)，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)人們預(yù)想的目標(biāo)，反而給人一種累贅的感覺(jué)。怎么樣才能使獨(dú)立的電器聯(lián)系起來(lái)成為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)呢？令人欣喜的是，物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)為解決這一問(wèn)題提供了有效途徑。物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)巨大智能網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)接入網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)將各種信息傳感設(shè)備和系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)。其中的信息系統(tǒng)可以是一維、二維條形碼設(shè)備，也可以是射頻識(shí)別系統(tǒng)等。物聯(lián)網(wǎng)的概念最早出現(xiàn)于 1991 年，是由麻省理工學(xué)院的一位教授提出。在這之后，該學(xué)院提出將“所有事物都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互相聯(lián)系”作為物聯(lián)網(wǎng)的基本含義。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，設(shè)備以中介的作用聯(lián)系了物與物、人與物從而實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)。在這個(gè)概念的基礎(chǔ)上，將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于家居設(shè)備中，就可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施將用戶(hù)和這些無(wú)法表達(dá)的物體聯(lián)系起來(lái)。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)家居環(huán)境的設(shè)置，具有安全性高、操作方便、準(zhǔn)確高效的優(yōu)點(diǎn)。智能家居在這樣的背景下尋到突破口，不僅掀起社會(huì)的研究熱潮，還逐步出現(xiàn)在人們的生活中。智能家居（Smart Home）可以稱(chēng)為智能住宅。從字面上看，自然而然令人聯(lián)想到家庭生活。那么“智能”到底要如何體現(xiàn)呢？當(dāng)用戶(hù)通過(guò)終端——電腦或手機(jī)，可以隨時(shí)隨地地控制家用電器或監(jiān)控家庭環(huán)境，從而體驗(yàn)到安全放心、舒適美好的家居生活便是對(duì)“智能”的最佳詮釋。首先需要將控制因素，如各類(lèi)電器組成一個(gè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，再通過(guò)外部網(wǎng)絡(luò)——有線(xiàn)或者無(wú)線(xiàn)與終端進(jìn)行通信，從而構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。智能家居的出現(xiàn)，改變?nèi)藗兊膫鹘y(tǒng)居住概念。上班一族可以在工作的時(shí)候時(shí)時(shí)監(jiān)控家里，不必?fù)?dān)心住所遭遇非法入侵；回家之前可以提前設(shè)置好室內(nèi)環(huán)境，到家后就迅速感受舒適的生活；冬天的時(shí)候，再也不用為哪個(gè)房間的燈沒(méi)有關(guān)而悔恨不已。智能家居不僅給人們帶來(lái)方便快捷的家居體驗(yàn)，還大大節(jié)約家庭資源，與現(xiàn)今積極提倡的節(jié)能低碳社會(huì)遙相呼應(yīng)?？偠灾?，智能家居的現(xiàn)實(shí)意義有以下幾點(diǎn)： （1） 方便快捷的家居體驗(yàn)； （2） 安全的保障系統(tǒng)； （3） 節(jié)約資源、低碳生活。 雖然，現(xiàn)在智能家居的發(fā)展腳步并不如人們事先預(yù)想的那樣迅速。但眼下互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)正在迅猛發(fā)展，智能家居的發(fā)展也是指日可待。在不久的將來(lái)，普通住宅里也可以擁有如此智能化的家庭生活。 智能家居的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀外國(guó)對(duì)智能家居的研究比較早，從上個(gè)世紀(jì) 80 年代開(kāi)始，至今已有 30 年歷史。近幾年，這一領(lǐng)域發(fā)展迅猛，各大國(guó)際公司都爭(zhēng)相提出相關(guān)方案或者設(shè)計(jì)出具體產(chǎn)品。德國(guó)易能森有限公司（EnOcean）成立于 2022 年，由西門(mén)子無(wú)線(xiàn)無(wú)源部門(mén)剝離出來(lái)。也就是這個(gè)公司開(kāi)發(fā)出為客戶(hù)提供完成的即插即用系統(tǒng)，成為無(wú)線(xiàn)能量采集技術(shù)的開(kāi)創(chuàng)者。這個(gè)系統(tǒng)通過(guò)采集機(jī)械能、光能、溫度差等能量，并最終轉(zhuǎn)化為電能為無(wú)線(xiàn)模塊供電。內(nèi)部包括了無(wú)線(xiàn)信號(hào)發(fā)送器、能量管理器、軟件及其開(kāi)發(fā)工具。原始設(shè)備商通過(guò) ISO/IEC14543310（易能森國(guó)際無(wú)線(xiàn)通信標(biāo)準(zhǔn)）可以迅速方便地實(shí)現(xiàn)定制化的無(wú)線(xiàn)無(wú)源智能控制系統(tǒng)。目前，通過(guò)使用易能森技術(shù)，已經(jīng)擁有超過(guò) 1000 種無(wú)線(xiàn)能量采集技術(shù)產(chǎn)品，它們之間能夠互相兼容，且成功地應(yīng)用于形形色色的建筑中。如今易能森聯(lián)盟（EnOcean Alliance）在全球已經(jīng)吸引了超過(guò) 300 家的智能樓宇知名企業(yè)。 Whitbread 是英國(guó)最大的酒店連鎖，正在開(kāi)創(chuàng)一系列新的經(jīng)濟(jì)型城市酒店，并將其命名為總理酒店（Premier Inn） ，將在 2022 年的倫敦科芬園正式開(kāi)啟。總理酒店作為智能化旅店的代名詞，將為客人提供個(gè)性化服務(wù)，內(nèi)部配備免費(fèi)的 WiFi、40 英寸智能電視等智能化設(shè)備。客人可以使用智能手機(jī)來(lái)選擇預(yù)訂和入住、并可在進(jìn)入房間之前調(diào)節(jié)好房間的溫度、燈光等，同時(shí)可以進(jìn)行餐飲類(lèi)的預(yù)覽和預(yù)訂。該公司預(yù)計(jì) 3 年內(nèi)在英國(guó)開(kāi)設(shè) 5 家智能酒店，并在 2022 年擴(kuò)展到 40 個(gè)地區(qū)。 提到智能家居，不得不提的是 Honeywell（霍尼韋爾） 。稱(chēng)它為智能家居技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者也當(dāng)之無(wú)愧，全球有超過(guò)一億個(gè)家庭正在使用它的住宅產(chǎn)品，五百多萬(wàn)棟大型建筑在使用它的樓宇。HRIS1000 系列是該公司近日發(fā)布的單戶(hù)型智能家居產(chǎn)品，進(jìn)一步推動(dòng)了智能家居的技術(shù)發(fā)展和科技創(chuàng)新。這個(gè)系列產(chǎn)品主要針對(duì)單戶(hù)型，突破了智能家居只應(yīng)用于大中型房子的格局。業(yè)主可以通過(guò)手機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、WiFi 等設(shè)備設(shè)置和控制電動(dòng)窗簾、空調(diào)等家電，并提供電子日歷和不同場(chǎng)景。令人矚目的是，該智能家居系統(tǒng)可以通過(guò)節(jié)能探測(cè)器有效減少損失節(jié)約能源。在一定地點(diǎn)的一定時(shí)間內(nèi)，如果沒(méi)有人在，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置的閾值來(lái)調(diào)整或關(guān)閉對(duì)應(yīng)電器。具體閾值是業(yè)主根據(jù)自己的習(xí)慣和需要來(lái)設(shè)定的。 當(dāng)然，霍尼韋爾在這一領(lǐng)域有所建樹(shù)是合情合理的，但以汽車(chē)制造聞名世界的日本本田公司也開(kāi)始研究智能家居就足夠讓人們大吃一驚了。目前，本田正在美國(guó)加州大學(xué)建設(shè)第一個(gè)零能耗概念的智能家居。該項(xiàng)目正在緊鑼密鼓地進(jìn)行著，多采用環(huán)保技術(shù)，如以太陽(yáng)能及再生電池等可再生能源作為部分家用電器的電源。與傳統(tǒng)的家庭消耗來(lái)比較，新的環(huán)?？萍技夹g(shù)將為大眾節(jié)約近一半的資源，大大提高了能源的利用率。這所房子在采暖，通風(fēng)和空調(diào)方面將采用高效率的 HVAC，而由加州大學(xué)戴維斯分校將完成照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本田公司已與松下、西門(mén)子等公司成為合作伙伴，致力于建設(shè)下一代的綠色節(jié)能家庭，并在 2020 年實(shí)現(xiàn)零能耗狀態(tài)的目標(biāo)。除此之外，全球最大的搜索引擎公司谷歌（Google ）以及引領(lǐng)創(chuàng)新的蘋(píng)果（ Apple）公司也先后開(kāi)始有關(guān)智能家居的計(jì)劃。同樣在國(guó)內(nèi)，智能家居的發(fā)展也風(fēng)生水起。自從國(guó)家十二五規(guī)劃中對(duì)物聯(lián)網(wǎng)重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域的出臺(tái)，公告中明確提出了智能家居作為 9 個(gè)重點(diǎn)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域之一后，這一趨勢(shì)更是勢(shì)不可擋，但主要還是集中在發(fā)展較好的城市。現(xiàn)如今，研究制作智能家居的大大小小公司數(shù)不勝數(shù)。就連剛在國(guó)內(nèi)手機(jī)市場(chǎng)獲取一定關(guān)注的小米也在 2022 的夏天，高調(diào)推出智能家居控制中心項(xiàng)目，在微博中引起一陣轟動(dòng)。而其中資歷老、產(chǎn)品豐富的就要算海爾了。2022 年 7 月的中國(guó)國(guó)際消費(fèi)電子博覽會(huì)上，海爾憑借人性化的服務(wù)、超前的設(shè)計(jì)理念斬獲創(chuàng)新獎(jiǎng)。海爾 Uhome 是海爾集團(tuán)推出了將有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來(lái)的智能家居方案，通過(guò)傳感設(shè)備把所有設(shè)備連接成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)物與物之間的相連。該產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng) 3G 產(chǎn)品、安防監(jiān)控、數(shù)字信息共享的家居系統(tǒng)。目前，該產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用于青島市黃島開(kāi)發(fā)區(qū)的“山海灣”小區(qū)，反應(yīng)良好。除了海爾，國(guó)內(nèi)還有一些優(yōu)秀的智能家居公司，如北京的中訊威易。 目前存在的問(wèn)題綜上，不難得知智能家居這個(gè)行業(yè)的發(fā)展時(shí)間已經(jīng)不短，單單在國(guó)內(nèi)的發(fā)展已經(jīng)有十幾年。這對(duì)日新月異的信息社會(huì)來(lái)說(shuō)，足夠進(jìn)行幾次的技術(shù)革命。但回3 / 49頭看看，智能家居的發(fā)展并不如人們的預(yù)期那樣迅速和完善。原因在于現(xiàn)如今的智能家居行業(yè)的發(fā)展存在依然存在不少問(wèn)題。（1）價(jià)格：這個(gè)問(wèn)題是自智能家居發(fā)展以來(lái)人們最關(guān)心也最貼近生活的一個(gè)因素。即使這樣，價(jià)格問(wèn)題依然沒(méi)有得到徹底解決。來(lái)自歐美國(guó)家的高端產(chǎn)品，在功能上完全能夠滿(mǎn)足大眾的要求，產(chǎn)品質(zhì)量也有保證，唯獨(dú)價(jià)格讓人望而卻步。當(dāng)然，相對(duì)于一開(kāi)始的天文數(shù)字，如今的價(jià)格似乎越來(lái)越貼近民心，特別是一些剛剛興起的國(guó)內(nèi)品牌。先不論這些產(chǎn)品的功能如何，就單從“價(jià)格優(yōu)勢(shì)”上來(lái)說(shuō)，也只能相對(duì)而言。比如一個(gè)簡(jiǎn)單的智能插座大概上百元，看起來(lái)確實(shí)不貴。但對(duì)于一個(gè)三室一廳的房子來(lái)說(shuō)，至少需要四五個(gè)，再加上其他一些設(shè)備，很容易就變成上千元。這對(duì)于普通的工薪家庭來(lái)說(shuō)，大大小小也是一筆費(fèi)用。更何況后期還需要進(jìn)行維護(hù)、更新等工作，也需要一定的費(fèi)用。（2）標(biāo)準(zhǔn)：各行各業(yè)都會(huì)有大大小小的標(biāo)準(zhǔn)，它不僅給生產(chǎn)廠家提供準(zhǔn)則，也為消費(fèi)者準(zhǔn)備了一把量尺。對(duì)于智能家居這個(gè)行業(yè)，它不是沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)，而是沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際上，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)有：CAN、X10 、LonWorks 等數(shù)百種標(biāo)準(zhǔn)；無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)有：、 等標(biāo)準(zhǔn)。在國(guó)內(nèi)，有海爾公司的“e 家佳聯(lián)盟 ” 、中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)發(fā)布的《基于共用電信網(wǎng)的寬帶用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)總體要求》 、國(guó)家建設(shè)部制定的《建筑及居住區(qū)數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用》系列標(biāo)準(zhǔn)等。光是這些繞口的名字就足以讓業(yè)外人士眼花繚亂。智能家居不僅使用到網(wǎng)絡(luò)通信知識(shí)，還涉及到自動(dòng)控制、綜合布線(xiàn)、安全防范等多個(gè)領(lǐng)域，它必須采用不同領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在市面上的智能家居產(chǎn)品也是五花八門(mén)，即使是同一公司的同一系列產(chǎn)品，有時(shí)也很難做到絕對(duì)的兼容。（3）性能：房子一直是國(guó)內(nèi)人民的一個(gè)追求，近幾年房地產(chǎn)的發(fā)展，使得智能家居企業(yè)如雨后春筍般涌現(xiàn)出來(lái)，產(chǎn)品更是豐富多樣。國(guó)內(nèi)的不少企業(yè)也是下足了血本將產(chǎn)品宣傳地天花亂墜，但真正到了消費(fèi)者的手中，卻是天上地下。首先，出于企業(yè)的責(zé)任，應(yīng)該以最真誠(chéng)的態(tài)度面對(duì)消費(fèi)者；其次，企業(yè)應(yīng)該從市場(chǎng)需求來(lái)設(shè)計(jì)適合一定人群的產(chǎn)品，這樣才不至于失去大眾對(duì)這個(gè)新興產(chǎn)業(yè)的興趣和信心。特別對(duì)于一個(gè)價(jià)格不低的產(chǎn)品，如果得到的功能不如預(yù)期將會(huì)打擊人們的購(gòu)買(mǎi)欲。同時(shí)，國(guó)內(nèi)的企業(yè)也可以多借鑒一些國(guó)際品牌，學(xué)習(xí)他們?nèi)诵曰脑O(shè)計(jì)理念和縝密的設(shè)計(jì)思維。 （4）服務(wù)：智能家居也算是一種特殊的行業(yè)，它不像食物、生活用品等，可以直接使用。在前期，需要工作人員進(jìn)行安裝，有些產(chǎn)品還需要對(duì)房子進(jìn)行重新布線(xiàn)；在后期，需要進(jìn)行產(chǎn)品維護(hù)。這就要求這個(gè)產(chǎn)業(yè)需要形成完善的售前銷(xiāo)售售后服務(wù)鏈。從目前的市場(chǎng)來(lái)看，人們?cè)诋a(chǎn)品出了問(wèn)題的時(shí)候，總是不知道或者找到可以處理的人，很多人在最后選擇放棄這樣高端的“科技產(chǎn)品” 。 未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)智能家居這個(gè)行業(yè)依然存在一些問(wèn)題需要解決。但在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的大環(huán)境下，智能家居也會(huì)朝著越來(lái)越好的方向發(fā)展，主要的發(fā)展趨勢(shì)有以下幾個(gè)方面（1）低成本。智能家居還做不到普及，最大的原因就是成本問(wèn)題。隨著電子元器件的不斷更新、改進(jìn)，未來(lái)的低成本產(chǎn)品也是必然的趨勢(shì)； （2）標(biāo)準(zhǔn)化。無(wú)規(guī)矩不成方圓，沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的支持，智能家居的發(fā)展終究會(huì)受到阻礙。建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，有利于新產(chǎn)品在舊版本的基礎(chǔ)上進(jìn)行下一步改進(jìn)，形成良性的發(fā)展過(guò)程。 （3）穩(wěn)定化。穩(wěn)不穩(wěn)定是客戶(hù)使用產(chǎn)品最直觀的感受。如果一個(gè)產(chǎn)品花費(fèi)大把時(shí)間安裝完成，但在使用的第二天就出現(xiàn)奇奇怪怪的問(wèn)題，這樣的體驗(yàn)是任何人都不想要的。人們安裝智能家居的目的就是期望能夠享受到舒適安逸的家庭生活，穩(wěn)定的系統(tǒng)也會(huì)成為這個(gè)行業(yè)努力發(fā)展的目標(biāo)。 （4）低碳化。環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為當(dāng)今最熱門(mén)的國(guó)際話(huà)題，全球性的氣候變化也讓人們開(kāi)始反思發(fā)展與環(huán)境這道選擇題。低碳環(huán)保的產(chǎn)品是未來(lái)的主旋律，包括智能家居這個(gè)新的領(lǐng)域。 （5）服務(wù)完善化。要想智能家居行業(yè)能夠持續(xù)穩(wěn)定地發(fā)展，就必須建立完善的服務(wù)