【正文】 4350 3542 2734 ≤26 3．說明書、圖紙（ 20） 總體印象認(rèn)真、工整、正確 較認(rèn)真 尚認(rèn)真 不認(rèn)真 1820 1517 1214 ≤11 4．獨(dú)立見解和應(yīng)用價(jià)值（ 10） 有、較大 有、一般 有、無或無、一般 無、無 910 78 56 ≤4 說明： 1．本方案供院系部參考，評分方案和比例均可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。 9 完成期限： 任務(wù)書 2020 年 12 月 16 日 開題答辯 2020 年 2 月 18 日 2 月 19 日 交初稿 2020 年 3 月 19 日 交第二稿 2020 年 4 月 19 日 交第三稿 2020 年 5 月 19 日 交定稿 2020 年 5 月 25 日 論文答辯 2020 年 5 月 27 日 6 月 2 日 主要措施： 閱讀大量的相關(guān)材料，綜合參考資料，提出自己的觀點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)水、電、氣三表一體的智能管理，利用 S3C2410 微處理器來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)存儲，利用 TCP/ IP 協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)對家居環(huán)境狀態(tài)的有效監(jiān)控，既能有效地節(jié)約小區(qū) 物 業(yè)管理的人力資源，又能有效地降低事故的發(fā)生率，保證居住方便、安全、舒適。 而本文 主要以 S3C2410 處理器為核心搭建硬件平臺 ,利用 TCP/ IP 協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸以及數(shù)據(jù)共享 ,采用嵌入式操作系統(tǒng) Linux ,縮短開發(fā)周期，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)可以很方便地對家居環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行智能化管理和有效監(jiān)控，使居住更加方便、安全、舒適 ，很適合智能家居的應(yīng)用與推廣 。而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)的應(yīng)用，給人們的家居生活帶來了全新的感受。智能家居系統(tǒng)研發(fā)方面，美國及一些歐洲國家一直處于領(lǐng)先地位。 2020 年，新加坡有近30個社區(qū)的約 5000戶家庭采用了這種家庭智能化系統(tǒng)，而美國的安裝住戶高達(dá) 4萬戶。隨著信息化走進(jìn)了千家萬戶，由國家經(jīng)貿(mào)委牽頭成立了家庭信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)委員會，而信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系研究及產(chǎn)品開發(fā)已經(jīng)被列為了國家技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)專項(xiàng)計(jì)劃。除了能夠滿足自動控制的需求之外智能家居還能實(shí)現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、人性化以及個性化。 在計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的今天，數(shù)據(jù)采集在多個領(lǐng)域有著十分重要的應(yīng)用。 智能家居不僅具備傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適溫馨，高效安全的高品位生活環(huán)境，還將一個被動靜止的居住環(huán)境提升為一個有一定智慧協(xié)助能力的體貼的生活幫手，進(jìn)一步優(yōu)化住戶的生活質(zhì)量。而 數(shù)據(jù)采集，是指從傳感器和其它待測設(shè)備等模擬和數(shù)字被測單元中自動采集信息的過程。 1．本課題的理論意義 隨著電子信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)家居信息化、網(wǎng)絡(luò)化是當(dāng)前智能家居系統(tǒng)發(fā)展的新趨勢。 6．畢業(yè)論文一律按學(xué)校要求統(tǒng)一 用 A4 紙打印。 3．對論文中的圖或表要給予解釋，統(tǒng)一標(biāo)上編號和圖題，安排于相應(yīng)位置。對上述四個部分分別進(jìn)行模塊的設(shè)計(jì)，然后設(shè)計(jì)出基于 S3C2410 的智能家居數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)圖或程序。 2． 通過對畢業(yè)論文的寫作 ,了解畢業(yè)論文的基本要求和寫作過程 ,了解論文的研究方法， 培養(yǎng)文獻(xiàn)檢索能力、創(chuàng)新能力、文字表達(dá)能力、英語知識的運(yùn)用能力等。 3． 了解 智能家居系統(tǒng)的組成 ，了解 S3C2410 的性能及應(yīng)用，完成 智能家居數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè) 計(jì)， 真正實(shí)現(xiàn)本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)。對智能家居數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)測試，查看和分析智能家居數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的效果。若同類圖表數(shù)量過多，也可作為附錄列于論文后面。 3 7．參考文獻(xiàn)著錄格式要符合國家標(biāo)準(zhǔn)。 S3C2410 是基于 ARM920T 內(nèi)核的 RISC 微處理器，主頻可達(dá)到很高，適用于信息家電、手持設(shè)備、移動終端等領(lǐng)域。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 是結(jié)合基于計(jì)算機(jī)（或微處理器）的測量軟硬件產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)靈活的、用戶自定義的測量系統(tǒng)。智能家居控制器可以為系統(tǒng)提供智能控制方案，使住戶的控制更便捷，更高效，更能為家庭的日?；顒庸?jié)約不必要的能耗。 在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)研究的各行業(yè)中，常常利用 PC 或工控機(jī)對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。 3．國內(nèi)外研究動態(tài) 國內(nèi)智能家居起步較 晚， 20 世紀(jì) 90 年代后期，我國的智能小區(qū)日益興起。我國的智能家居尚未形成一定的國家標(biāo)準(zhǔn)。 2020年，網(wǎng)絡(luò)化家居的建設(shè)帶來了高達(dá) 4500 億美元的市場價(jià)值，這其中有 3700 億美元是智能家電硬件產(chǎn)品的價(jià)值，剩余的部分則是軟件和技術(shù)支持服務(wù)的費(fèi)用。目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)的 X10 系統(tǒng)（美國）， EIB 系統(tǒng)（德國）， 8X 系統(tǒng)（新加坡）。智能家居正在日漸興起，家居智能化成為一種趨勢。 課題的主要內(nèi)容 ： 本論文主要采用 S3C2410 處理器、 TCP/ IP 協(xié)議、嵌入式操作系統(tǒng) Linux 技術(shù)來實(shí)現(xiàn)智能家居數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 研究方法： 1．查找許多相關(guān)資料，對資料進(jìn)行分析、整理和總結(jié)，從而在此基礎(chǔ)上形成自己的觀點(diǎn)，選定題目。上圖書館和資料室查資料，在網(wǎng)上收索相關(guān)信息，分析材料，與同學(xué)討論，向老師請教，不斷修改與提高。 2．學(xué)生的答辯成績?nèi)≈T答辯委員會的平均成績。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。文中具體闡述了系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集 、 數(shù)據(jù)顯示 、 數(shù)據(jù)存儲 、 數(shù)據(jù)傳輸和軟件的設(shè)計(jì)，并給出了系統(tǒng)的仿真圖形 。家庭自動化 、 家庭網(wǎng)絡(luò) 、 網(wǎng)絡(luò)家電 、 信息家電等產(chǎn)品都屬于智能家居系統(tǒng)產(chǎn)品。 由于 Inter的發(fā)展和普及，采用 TCP/ IP協(xié)議簡單 、 方便 、 成本低，開放性好，標(biāo)準(zhǔn)化程度高 [2]。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)就是綜合利用計(jì)算機(jī) 、 通信 、 測控等技術(shù)，一方面采集 、 記錄和顯示各種物理參量，比如溫度 、 濕度 、 光強(qiáng)等諸多模擬參數(shù)，將這些模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字量，或者采集各種數(shù)字量和開關(guān)量，另一方面數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后將所得結(jié)果反饋給用戶或控制中心 ，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。必須滿足的基本要求如下： 3 （ 1）能對業(yè)主家各類傳感設(shè)備兼容，即能實(shí)現(xiàn)多路模擬和數(shù)字信號的采集。 （ 3）實(shí)時(shí)接收由管理中心發(fā)來的信息，并能做出相應(yīng)的顯示，提醒業(yè)主自己當(dāng)前的情況。由此前端設(shè)備可采用嵌入的設(shè)計(jì)方法，其 系統(tǒng)模型 如圖 所示。這些功能的實(shí)現(xiàn)通過嵌入式系統(tǒng)來完成。 S3C2410 的性能介紹 三星公司生產(chǎn)的 S3C2410 芯片是國內(nèi)流行比較廣的基于 ARM920T 核的16/32 位 RISC 嵌入式處理器，將流水線從 ARM7TDMI 的 3 級增加到 5 級，使用分開的指令與數(shù)據(jù)存儲器的 Harvard 體系結(jié)構(gòu)，片內(nèi)提供 8 路 10 位 ADC 和觸摸屏控制接口，廣泛應(yīng)用于各類控制領(lǐng)域 [4]。 （ 3）支持 NAND Flash 存儲器的啟動； 采用 4KB 內(nèi)部緩沖器用于啟動引導(dǎo)； 支持啟動之后 NAND 存儲器仍然作為外部存儲器使用。 （ 7）兼容 2 通道 SPI 協(xié)議 版； 發(fā)送和接受采用 2 字節(jié)的移位寄存器； 基于輪詢 、 DMA 或中斷模式工作。數(shù)據(jù)的接收（串行移入）和發(fā)送（串行移出）是同時(shí)進(jìn)行的。 S3C2410 與 ATT7026A 的 連接 圖如圖 所示。通過編程可以支持不同 LCD 屏的要求 [6]。 圖 S3C2410 與 LM057QCIT01 的連接圖 ATT7026A CS— SCLK DIN DOUT S3C2410 CS— SCLK MOSI MISO VCLK VLINE VFRAME VM VD[3..0] VD[7..4] XCK LP YD DISP D[3..0] D[7..4] S3C2410 LM057QCIT01 7 數(shù)據(jù)的存儲 S3C2410 片內(nèi)有 Flash 控制器，可方便地與 Flash 接口 相接 。其與 S3C2410 的接口電路如圖 所示。 DM9161是高集成度 、 低功耗的 100Base2TX和 10Base2T 物理層收發(fā)芯片， 只需要連接很少 的 外圍元件就可以實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的物理層收發(fā)，提供完 整的 IEEE 802. 3u 中定義的 100Base2TX 所有的物理層功能。 MII 接口使得不同的傳輸媒質(zhì)和物理層接口模塊可以通過統(tǒng)一的接口與 MAC 子層進(jìn)行數(shù) 據(jù)交 換 。該處理器內(nèi)部集成了 ARM 公司ARM920T 處理器核的 32 位微控制器 ， 資源豐富，帶獨(dú)立的 16 KB 的指令 CACHE和 16KB 的 數(shù)據(jù) CACHE 、 LCD 控制器 、 RAM 控制器 、 NAND 閃存控制器 、 三路 UART、 四路 DMA、 四路帶 PWM 的 Timer、 并行 I/ O 口 、 八路 10 位 ADC、TouchScreen 接口 、 I2C 接口 、 I2S 接口 、 兩個 USB 接口控制器 、 兩路 SPI ，主頻最高可達(dá) 203 MHZ[10]。 9 圖 系統(tǒng)的硬件 框 圖 由以上各部分的分析可知，系統(tǒng)的硬件電路的連接圖如圖 所示。因此將其應(yīng)用于智能家居控制器的設(shè)計(jì)，具有代碼量小 、 運(yùn)行消耗系統(tǒng)資源少 、 可靠性高 、 開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)， 能夠 適 應(yīng)智能 家居 數(shù)據(jù)采集控制器對于操作系統(tǒng)的要求。 軟件校表子程序讀取 A T T 7026 A 子程序參數(shù)處理子程序顯示子程序初始化 圖 采集 程序結(jié)構(gòu)框 圖 S3C2410 與 ATT7026A 的 SPI 通訊 SPI，即串行外圍設(shè)備接口，是 Motorola 公司推出的一種環(huán)形總線結(jié)構(gòu) ， 是一種高速的 、 全雙工 的 、 同步串行的通信總線方式，可收發(fā)獨(dú)立， 可同步進(jìn)行。 物業(yè)管理 中心 數(shù)據(jù)的采集主要是將各業(yè)主的水表 、 電表 、 煤氣表等原始數(shù)據(jù)通過各類檢測器送到節(jié)點(diǎn)進(jìn)行預(yù)處理。電量參數(shù)的測量可由 ATT7026A 完成。 設(shè)備驅(qū)動程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核和及其硬件之間的 接口，設(shè)備驅(qū)動程序?yàn)閼?yīng)用程序屏蔽了硬件的細(xì)節(jié)，這樣在應(yīng)用程序看來，硬件設(shè)備只是一個設(shè)備文件，應(yīng)用程序可以像操作普通文件一樣對硬件設(shè)備進(jìn)行操作。 開 始打 開 A T T 7 0 2 6 A 設(shè) 備讀 A T T 7 0 2 6 A 設(shè) 備 寫 A T T 7 0 2 6 A 設(shè) 備設(shè) 置 A T T 7 0 2 6 A 設(shè) 備關(guān) 閉 A T T 7 0 2 6 A 設(shè) 備結(jié) 束 圖 采集程序流程圖 用戶首先使用 open 函數(shù)打開 ATT7026A 設(shè)備， ATT7026A 打開后就會獲得一 個全局的唯一的文件描述符，在以后的操作中就可以直接使用這個操作符 對 13 ATT7026A 設(shè)備進(jìn)行操作了。數(shù)據(jù)采集應(yīng)用程序的主要代碼如下： include include includesys/ include {int fd。 。 （ 1） Init_SPI（） 函數(shù)完成 SPI 的初始化 void Init_SPI(void) { int i； rSPPRE0=0x32； rSPCON0=0x1e； for(i=0； i10； i++) 14 rSPTDAT0=0xff； rGPECON |=0x0a800000； rGPECONamp。=(~0x20)； udelay(100000)； spi_tx_data(ADTXdata[0])； ADRXdata[0]=rSPRDATO； spi_tx_data(0xff)； ADRXdata [1 ]=rSPRDATO； rGPHDAT |=0x20； } （ 3） spi_tx_data（） 完成發(fā)送數(shù)據(jù) void spi_tx_data(unsigned char data) { spi_poll_done()； rSPTDAT0=data； spi_poll_done()； } （ 4） spi_poll_don。=(~0x0800)； rGPHUPamp。 ?? close(fd)。 exit(0)。在使用完ATT7026A 設(shè)備以后，可以使 用 close 函數(shù)關(guān)閉 ATT7026A 設(shè)備， 系統(tǒng)會自動釋放資源，注銷 ATT7026A 設(shè)備。 Linux 下應(yīng)用程序的開發(fā)一般包括以下幾個步驟：編寫程序、編寫 makefile 文件、編譯程序、運(yùn)行程序和將生成的可執(zhí)行文件加入文件系統(tǒng)。 S3C2410 與 ATT7026A 的 SPI 通訊的 編程流程如下： （ 1） 設(shè)置 SPI 波特率預(yù)分頻寄存器 SPPREn； （ 2） 設(shè)置 SPI 控制寄存器 SPCONn； （ 3） 向 SPI 數(shù)據(jù)寄存器 SPTDATn 中寫入數(shù)據(jù) 0xFF 對 ATT7026A 進(jìn)行初始化； （ 4） 設(shè)置 S3C2410A 的 CS— ，作為 nSS 信號，使之成為低電平來激活A(yù)TT7026A； （ 5） 發(fā)送數(shù)據(jù)， 檢查發(fā)送準(zhǔn)備好標(biāo)志位的狀態(tài)是否為“ 1”， 然后向 SPTDATn中寫入數(shù)據(jù)； （ 6） 接收數(shù)據(jù)，檢查接收準(zhǔn)備好標(biāo)志位的狀態(tài)是否為“ 1”，然后從 SPRDATn中讀取數(shù)據(jù)； （ 7）設(shè)置 S3C2410A 的 CS— ，作為