【正文】 ile work implemented to such often faced with the problem of shortage of bandwidth, cause the system of business development limited. Considering the rapid development of Inter in recent years, it has bee the the world39?？紤]到近些年互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，已經(jīng)成為全球應(yīng)用范圍最廣、使用用戶最多的廣域網(wǎng)，并且網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、安全性和網(wǎng)絡(luò)帶寬都有了長足的發(fā)展，由互聯(lián)網(wǎng)提供的各種服務(wù)已經(jīng)深入到人們生活的方方面面，因此將智能家居系統(tǒng)同互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來，為用戶提供遠(yuǎn)程控制服務(wù)，延伸智能家居系統(tǒng)的使用空間，已經(jīng)成為智能家居系統(tǒng)發(fā)展的一種趨勢。近幾年，智能家居的出現(xiàn)顛覆了傳統(tǒng)的住房概念，給人們帶來了與眾不同的家居體驗。通過智能家居人們可以方便地控制家電，同時又能獲得安全。因此在本課題中提出了一種新的智能家居系統(tǒng)的解決方案，在該方案中，智能家居系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集模塊、家電控制模塊、安防報警模塊以及三表抄送模塊的功能，各個功能模塊通過組網(wǎng)的方式連接起來接入中央控制系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)的集中化控制，系統(tǒng)的各個功能模塊之間能夠相互通信，完成模塊間的協(xié)同工作、提供有效的、智能化的控制服務(wù)。s most extensive work of application. the stability of the inter and work bandwidth had great development, the Inter provide all kinds of service of all aspects of people39。Environment detection目 錄第 1 章 緒論 ................................................1 智能家居系統(tǒng)研究的目的和意義 ....................................1 智能家居的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 ........................................2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ........................................................2 目前存在的問題 ........................................................3 未來的發(fā)展趨勢 ........................................................5 主要內(nèi) 容及實現(xiàn)目標(biāo) ..............................................5 研究內(nèi)容 ..............................................................5 實現(xiàn)目標(biāo) ..............................................................6第 2 章 系統(tǒng)的總體設(shè)計 ......................................7 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)和原則 ..............................................7 總體設(shè)計 ........................................................7 遠(yuǎn)程控制接口 ..........................................................8 室內(nèi)控制接口 ..........................................................9 自動化系統(tǒng)的設(shè)計方案 ............................................9 通信協(xié)議 .......................................................10／IP 協(xié)議棧 ........................................................10 傳輸控制協(xié)議（TCP） ..................................................10 IP 協(xié)議 ..............................................................14 UDP 協(xié)議 .............................................................15 UIP 協(xié)議 .............................................................15第 3 章 硬件設(shè)計 ...........................................17 主控制器的設(shè)計 .................................................17 芯片的選擇 ...........................................................17 主要電路的介紹 .......................................................18第 4 章 軟件設(shè)計 ...........................................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 .......................................................26 主控制器程序設(shè)計 .....................................................26 VC++程序設(shè)計 .........................................................28 Altium Designer 電路板設(shè)計 ...........................................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 隨著信息時代的到來及高速發(fā)展，電子產(chǎn)品在日常生活中的應(yīng)用給人們帶來的便利與快捷是有目共睹的。對于住宅，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和享受。智能家居，擁有家庭安全、舒適、信息交互與通信的能力。雖然各大電器生產(chǎn)商也推出了相應(yīng)的產(chǎn)品，但在實際應(yīng)用中的效果差強(qiáng)人意。其中的信息系統(tǒng)可以是一維、二維條形碼設(shè)備，也可以是射頻識別系統(tǒng)等。在這個概念的基礎(chǔ)上，將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于家居設(shè)備中，就可以通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)施將用戶和這些無法表達(dá)的物體聯(lián)系起來。從字面上看，自然而然令人聯(lián)想到家庭生活。上班一族可以在工作的時候時時監(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；冬天的時候，再也不用為哪個房間的燈沒有關(guān)而悔恨不已。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。德國易能森有限公司（EnOcean）成立于 2022 年，由西門子無線無源部門剝離出來。原始設(shè)備商通過 ISO/IEC14543310（易能森國際無線通信標(biāo)準(zhǔn)）可以迅速方便地實現(xiàn)定制化的無線無源智能控制系統(tǒng)?？偫砭频曜鳛橹悄芑玫甑拇~，將為客人提供個性化服務(wù)，內(nèi)部配備免費的 WiFi、40 英寸智能電視等智能化設(shè)備。稱它為智能家居技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者也當(dāng)之無愧，全球有超過一億個家庭正在使用它的住宅產(chǎn)品，五百多萬棟大型建筑在使用它的樓宇。令人矚目的是，該智能家居系統(tǒng)可以通過節(jié)能探測器有效減少損失節(jié)約能源。目前，本田正在美國加州大學(xué)建設(shè)第一個零能耗概念的智能家居。本田公司已與松下、西門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 年實現(xiàn)零能耗狀態(tài)的目標(biāo)?，F(xiàn)如今，研究制作智能家居的大大小小公司數(shù)不勝數(shù)。海爾 Uhome 是海爾集團(tuán)推出了將有線和無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來的智能家居方案，通過傳感設(shè)備把所有設(shè)備連接成一個網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)物與物之間的相連。灣”小區(qū)，反應(yīng)良好。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。來自歐美國家的高端產(chǎn)品，在功能上完全能夠滿足大眾的要求，產(chǎn)品質(zhì)量也有保證，唯獨價格讓人望而卻步。但對于一個三室一廳的房子來說，至少需要四五個，再加上其他一些設(shè)備，很容易就變成上千元。對于智能家居這個行業(yè)，它不是沒有標(biāo)準(zhǔn)，而是沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。智能家居不僅使用到網(wǎng)絡(luò)通信知識，還涉及到自動控制、綜合布線、安全防范等多個領(lǐng)域，它必須采用不同領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)。首先，出于企業(yè)的責(zé)任，應(yīng)該以最真誠的態(tài)度面對消費者；其次，企業(yè)應(yīng)該從市場需求來設(shè)計適合一定人群的產(chǎn)品，這樣才不至于失去大眾對這個新興產(chǎn)業(yè)的興趣和信心。在前期，需要工作人員進(jìn)行安裝，有些產(chǎn)品還需要對房子進(jìn)行重新布線；在后期，需要進(jìn)行產(chǎn)品維護(hù)。但在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的大環(huán)境下，智能家居也會朝著越來越好的方向發(fā)展，主要的發(fā)展趨勢有以下幾個方面（1）低成本。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)展過程。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)也會成為這個行業(yè)努力發(fā)展的目標(biāo)。 （5）服務(wù)完善化。未來的智能家居能夠完美地把安全防范、環(huán)境監(jiān)測、娛樂措施這些點點滴滴融入到家庭生活中，讓人們的居家生活得到根本地改善。（4）如何實現(xiàn)客戶終端對遠(yuǎn)程系統(tǒng)設(shè)備的訪問和控制功能:包括系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置，控制傳感器進(jìn)行溫度濕度的采集，打開或關(guān)閉空調(diào)燈光等電器，讀取水電氣表的數(shù)據(jù)。（2）三表抄送系統(tǒng)：能夠定制時間采集三表的數(shù)據(jù)、也可以采用事件觸發(fā)的方式隨時對三表數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并且具有存儲的功能，方便查詢。因此在開發(fā)設(shè)計之前,必須明確系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)和原則,需要釆用哪些成熟的技術(shù),以及這些技術(shù)各自的特點。本課題的設(shè)計目的是設(shè)計完成一套適合普通收入居民生活所需的智能家居系統(tǒng)。（2）價格便宜智能化居家產(chǎn)品發(fā)展了 10 多年,在我國使用率并不高,其中很重要的原因是價格過于昂貴,并不是普通家庭所能夠消費的起。（3）維護(hù)方便維護(hù)方便就是要求用戶在使用過程中不用太多的維護(hù),可擴(kuò)展性強(qiáng)。開發(fā)系統(tǒng)時就必須結(jié)構(gòu)合理,穩(wěn)定可靠軟硬件資源,各個環(huán)節(jié)使用成熟的技術(shù)。同時,處理器也可以對 CMOS 攝像頭所傳送的圖片進(jìn)行運算分析后,使用環(huán)境異常監(jiān)測算法對所監(jiān)測的室內(nèi)環(huán)境范圍進(jìn)行識別判斷。 遠(yuǎn)程控制接口隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷普及，使得互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)深入到人們生活的每個角落，智能家居系統(tǒng)提供遠(yuǎn)程控制能力，已經(jīng)成為家居系統(tǒng)必須具備的功能。對于紅外遙控控制方式的支持主要是基于當(dāng)前家居設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀的考慮，因為傳統(tǒng)的家電設(shè)備一般不提供控制接口，即便有些新型家電提供了相關(guān)的控制接口，但是這些接口類型差異性也很大，無法做到控制接口類型的歸一化，因此在一個平臺上對多種不同類型接口的信息家電進(jìn)行控制是很困難的，盡管如此，常用的家電設(shè)備一般都會提供紅外控制接口，實現(xiàn)對家電設(shè)備的近距離控制，為智能家居系統(tǒng)提供統(tǒng)一的控制接口提供了一個很好的解決途徑。安防系統(tǒng)、三表抄送系統(tǒng)和家電控制系統(tǒng)中的各種類型的設(shè)備分別采用不同的接口接入中央控制系統(tǒng)，由中央控制系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理和調(diào)度。 傳輸控制協(xié)議（TCP） TCP 傳輸控制協(xié)議是傳輸層的協(xié)議，對應(yīng)于 OSI 第四層，它采用 IP 協(xié)議提供了一種面向連接、可靠的字節(jié)流傳輸服務(wù)，實現(xiàn)了在主機(jī)之間建立面向連接的數(shù)據(jù)傳輸，TCP 協(xié)議不但提供了流量控制和錯誤重傳機(jī)制，還可以對無序的數(shù)據(jù)進(jìn)行重排。另外，TCP 對數(shù)據(jù)的傳輸是透明的，不會對數(shù)據(jù)內(nèi)容進(jìn)行解釋，對字節(jié)流的解釋工作完全交由應(yīng)用層來完成。TCP 連接的終止過程：（1）發(fā)送端首先發(fā)送第一個 FIN 用來關(guān)閉這條數(shù)據(jù)連接上的數(shù)據(jù)傳送；（2） 接收端收到這個 FIN，就會返回一個 ACK 信息（確認(rèn)標(biāo)識符） ，確認(rèn)序號為收到的序號加 1；（3） 接收端傳送一個文件結(jié)束符，關(guān)閉發(fā)送端的連接，使得接收端發(fā)送一個 FIN（發(fā)送結(jié)束符）給發(fā)送端；