【正文】 我國將住宅小區(qū)智能化定義為：利用4C（即計算機、通訊與網絡、自控、IC卡）技術，通過有效的傳輸網絡，將多元信息服務與管理、物業(yè)管理與安防、住宅智能化系統(tǒng)集成，為住宅小區(qū)的服務與管理提供高技術的智能化手段，以期實現快捷高效的超值服務與管理，提供安全舒適的家居環(huán)境[14]。本實用新型具有使用產品的優(yōu)勢，系統(tǒng)的擴展，該系統(tǒng)是更成熟，更適合中國國情的。但由于國內缺乏市場條件和價格昂貴，該系統(tǒng)在國內應用的罕見。電氣設計標準的第一個適用于家庭住宅的1988美國電子工業(yè)協(xié)會，即“家庭自動化系統(tǒng)和通信標準”也被稱為家庭總線系統(tǒng)標準（HBS）；中國也已開始從1997年初制定的“小康住宅電氣設計（標準）指南》（草案）中的“指南“在小康住宅電氣設計規(guī)定應滿足下列要求：一個高水平的安全、舒適的環(huán)境，便利的交通，綜合信息服務，家庭智能化系統(tǒng)。智能家居的廣泛應用于美國，德國，新加坡，日本和其他國家。原來的結構是比較古板，而現在是變成可以移動智能的工具，擁有各方面的信息交換的功能，保證能在外面可以和家庭信息進行流暢的交流，提高家庭生活的方式，幫助人們能夠更好的、合理的安排時間，提高生活的舒適性，也可以為各種能源減少不必要的費用。許多子系統(tǒng)的功能還需要有足夠的協(xié)調能力?，F在人們日益膨脹的需求使得家居智能化已成為一種新趨勢。 目錄第一章 緒論 6 課題研究背景及意義 6 6 6 6 7 8 9第2章 嵌入式及ZigBee技術 9 10 10 10 10 11 ZigBee技術 12第3章 本系統(tǒng)的總體設計方案 17 17 整個系統(tǒng)數據流程圖設計方案 17第4章 智能家居系統(tǒng)的硬件設計 21 21V 21 21 21 21 22 Nand Flash存儲系統(tǒng) 23 SDRAM設計 24 25 25 CC2430協(xié)調器 26第5章 智能家居系統(tǒng)的軟件設計與調試 28 28 ZigBee節(jié)點軟件設計 29 29 ZigBee軟件設計 29 32第6章 實驗結論與展望 34致謝 35參考文獻 36VI 第一章 緒論 課題研究背景及意義當人類發(fā)明蒸汽機的時候，則預示著人類進入了新工業(yè)時代，而網絡的出現無疑將信息化深深地刻印在人類文明豐富多彩的畫卷上。 embedded system。通過對智能家居系統(tǒng)的技術要求分析，采用ZigBee技術來實現智能家居是一個比較理想的解決方案。智能家居實現了對家庭設備間之間的互通互聯(lián)以及全方位的監(jiān)控和控制。 一種智能家居網關系統(tǒng)的設計與實現 摘要隨著社會經濟的快速發(fā)展,家庭家居要求的檔次也越來越高，而在我們生活必用的家居中則充滿了人性化和智能化。 智能家居網關作為智能家居內外連接通信的核心，是進行遠程控制、多媒體通信等的載體，是實現智能家居系統(tǒng)與 Internet相連的關鍵設備。 在實際應用當中，根據用戶擺放的電器位置的不同來分布，設計一個比較理想的家居網關系統(tǒng)，實現控制器對Zigbee通信模塊進行相應配置并無線接收Zigbee終端節(jié)點的數據。 S3C2410。隨著電子信息技術，控制技術的日益提高，社會信息化進程正在步步加快。近年來，隨著我國房地產的火爆局面，給國內的一些智能化帶來了發(fā)展的機遇。這些住戶在能夠使用的智能系統(tǒng)僅僅是一小部分。智能家居還能夠自動管理和控制家電設備，對家庭環(huán)境的安全進行監(jiān)控報警，并且能夠為住戶提供高效便利、安全舒適的學習生活及工作的環(huán)境。智能家居系統(tǒng)包括三個復制功能，新加坡模型的安全報警，視頻對講功能，監(jiān)控中心的功能，家電控制功能，有線電視接入，家庭信息留言功能，智能家居控制面板，智能布線箱，寬帶互聯(lián)網接入和系統(tǒng)軟件配置等。目前市場上出現更多的智能家居控制系統(tǒng)主要包括：（1） X10（美國），該系統(tǒng)是電力線作為網絡平臺的使用，集中控制方式的實現。（2）EIB系統(tǒng)（德國），系統(tǒng)采用了嵌入式總線和中央控制的方式實現控制功能。但是，由于系統(tǒng)結構的靈活性，以及產品的價格是很難滿足要求，因此目前在中國已較少應用?，F代社會的家庭正在慢慢地走智能化的道路，這種家庭智能化能給用戶帶來很多的方便，它可以讓你在外出的時候很好的控制家庭內部的設備，它已經作為一種理想的目標被廣大群眾所追求。北京預計有30000戶用戶將率先實施該項目。由于智能家居系統(tǒng)能夠給人們帶來方便，高效的生活方式，智能家居系統(tǒng)已經和網絡一樣成為以后生活必不可少的部分。所以，用戶應該根據自己的實際需求來選擇，而不是盲目的追求。智能家居系統(tǒng)是為適應當今社會家庭風格而慢慢轉變成一種多變化，多形式化的網絡系統(tǒng)。下面是比較主要的幾種：（1）首先介紹的是開放式服務網關組織，它誕生于1999年，好多國內的知名供應商都在里面。（3）ECHONET協(xié)會；該協(xié)會誕生于1997年，它是一個國際組織。例如，在網上買東西，遠程報警，緊急情況和其他新功能是基于現代社會的發(fā)展，人們越來越高的要求而設計的發(fā)展。所以本論文結構安排如下:第1章:緒論。第3章: 智能家居總體設計方案。第5章: 智能家居的軟件設計與調試。嵌入式系統(tǒng)很難給它下一個準確的定義，根據英國電氣工程師協(xié)會的定義，嵌入式系統(tǒng)通常執(zhí)行的是帶有特殊要求的事先定義好的任務，而國內認同的嵌入式系統(tǒng)是與應用緊密結合的，它具有很強的專業(yè)性，必須結合實際系統(tǒng)特定需求進行合理的裁剪利用。物聯(lián)網不僅僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠對物體實施智能控制，這就是我們嵌入式系統(tǒng)所能做到的。從定義中我們總結了幾個嵌入式系統(tǒng)的重要特征：（1）內核比較小。嵌入式系統(tǒng)的個性化較強，它通常針對一項特殊的任務。（4）高實時性。（6）嵌入式系統(tǒng)由于自身限制沒有開發(fā)能力，用戶在它被設計完成后也不能對程序進行修改，所以嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要開發(fā)工具和環(huán)境。 ISM頻段，它傳輸的速率為1Mpbs，傳輸的距離則為10米。和藍牙技術一樣，不同的是，它的數據傳輸率最大可以達到54Mbit/s。所以它非常滿足那些移動辦公的用戶，此外由于它的發(fā)射信號功率低于100mw，比手機發(fā)射功率還低，所以選擇WiFi上網相對也是最安全最健康的。超寬帶（UWB）技術：它是一種不用載波，而采用時間間隔極端的脈沖進行通信的技術，也稱作脈沖無線電、時域或無載波通信。和藍牙相比，它的抗干擾能力強，傳輸速率高，最高可達到藍牙的100倍。它有3種可供選擇的頻段，、868MHZ（歐洲）及915MHZ（美國），傳輸速率在10kbps到250kbps，有效的覆蓋范圍為10M~75M。這是ZigBee相比較藍牙和WiFi的優(yōu)勢所在。（3）低速率。如果其能通過路由器和節(jié)點間通信接力，傳輸距離將可以達到更遠。（6）比較高的容量。ZigBee/：物理層PHY和介質訪問控制子層MAC，ZigBee聯(lián)盟在它的基礎上定義了網絡層NWK和應用層APL這兩層。 ZigBee堆棧框架，要保證ZigBee的介質訪問控制層能平穩(wěn)正常的工作，而且還要為上面的應用層提供合格的接口。應用層由應用支持子層(APS)、ZigBee設備對象（ZOD）及廠商定義的應用對象。868/915MHz物理層能運作在不同的頻帶上，在歐洲能運行在868MHz頻帶上，在美國能運行在915MHz頻帶上，該物理層不會受到其他標準的干擾，并且在運行的消耗上也比較低的。還可以共享空中通道。星型網絡是由一個協(xié)調器周圍連接多個終端節(jié)點而組合成的網絡結構，通過終端點的所有信息都通過協(xié)調器來轉發(fā)。 圖21 ZigBee網絡拓撲圖  第3章 本系統(tǒng)的總體設計方案智能家居是以其住宅為載體的，它把許多有關的設備集合在一起，包括：音視頻的技術、安全防范的技術、網絡通信的技術、自動控制的技術、綜合布線的技術，構建了比較豐富的住宅設施和家庭內部管理系統(tǒng)，從而進一步地提高了家居的安全性、藝術性和便利性，更重要的是智能家居還能給用戶帶來一個即環(huán)保又節(jié)能的舒適環(huán)境。要想建立一個合理的無線網絡系統(tǒng)，需要一個合適的網絡拓撲結構來作為基礎。傳感器和節(jié)點是智能家居中的主要接入點。 整個系統(tǒng)數據流程圖設計方案具體的系統(tǒng)組成如圖31所示。該課題設計的家庭網關則是由家庭網絡系統(tǒng)和本地PC機的控制中心兩部分所組成的，二者之間的連接是通過串口通信來實現的。這個設計中使得本地的PC機可以隨意地訪問互聯(lián)網上的任意資源，從而很好的解決了家庭網絡系統(tǒng)無法訪問互聯(lián)網的問題。（1）控制中心主要是負責網絡的組建，如果路由節(jié)點或者終端節(jié)點發(fā)來入網申請，控制中心就會響應他們發(fā)來的申請；（2）路由節(jié)點主要增加了家庭網絡在家庭內部覆蓋的范圍，終端節(jié)點或者控制中心的數據都是通過路由節(jié)點轉發(fā)的；同時還采集環(huán)境所帶來的參數數據并循環(huán)性的將數據傳輸到家庭網關的終端節(jié)點來監(jiān)視各個設備的電壓并且執(zhí)行家庭網關發(fā)來的控制命令等。所謂的監(jiān)控子系統(tǒng)則是運行在本地PC機上本地所監(jiān)控的程序與運行在遠程的PC機上遠程所監(jiān)控的程序兩個所構成的。智能家居網關系統(tǒng)采用了高性能，低功耗的嵌入式處理器S3C2410，同時還運用了Linux操作系統(tǒng)。接下來簡單地介紹一下硬件系統(tǒng)器件選擇、系統(tǒng)整體結構和硬件各個接口電路設計等。 S3C2410處理器是三星（Samsung）公司的基于一款ARM920T處理器內核的嵌入式微處理器，它是一種32位微控制器。它還有內置外部存儲器，典型的有芯片的選擇邏輯和SDRAM的控制。 SD的主接口的版本與多媒體卡的協(xié)議的版本兼容。 24個外部中斷。 設計用于通用的嵌入式的系統(tǒng)與手持的設備。它在小端和大端都得到支持,還有充分的地址空間：它的每一種BANK為128MB（全部為1GB），每一種BANK都可以編程為8位、16位、32位的數據總線。 前6種存儲器的BANK可用于SRAM、ROM。 也支持了不同類型的ROM用在啟動。VDDOP引腳是I/；VDDMOP引腳是存儲器I/O端口電壓；還有一系列VSS引腳需要接到電源地上。嵌入式的系統(tǒng)之中則往往用的Flash則主要是NAND與NOR兩種的類型。NOR的器件在擦除的時候則是以64～28KB速度進行的，實現一次擦除/寫入操作時間是1～5s；則NAND的器件在擦除的時候則是按照8～32KB速度進行的，實現一次擦除/寫入的時間最多只不過4ms。而本設計中SDRAM則選用的是K4S561632CTC75為芯片。SDRAM的BA腳用于選中內部存儲器的塊區(qū)，其實就是SDRAM地址的最高位，因此該引腳要接到S3C2410的A25A24上。當采用了MAX232為芯片實行電平的轉換，這個芯片只需要幾個外接的電容則就可完成了TTL的電平到RS232的電平轉換。通過設置內部存儲器來產生不同頻率的FCLK、HCLK和PCLK；。它的任務是負責接收發(fā)來的復位信號，使微控制器回到之前一個確定的狀態(tài)。復位電路如圖45所示。CC2430是Chipcon公司推出來實現其ZigBee的應用片上的系統(tǒng)芯片即為SoC，它是一個真正SoC的解決方案。所需要的電壓比較寬一些，；而電流也消耗小，在其休眠模式之時流耗。基于以上這些優(yōu)勢CC2430正符合本課題的要求。 第5章 智能家居系統(tǒng)的軟件設計與調試智能家居的監(jiān)控系統(tǒng)則由家電設備、嵌入式的Web的服務器與客戶端三個部分所組成，包括，嵌入式的Web的服務器則是其家電的監(jiān)控系統(tǒng)核心，而嵌入式的We b的服務器利用了客戶端與網線相連接，且利用