【正文】 事，經(jīng)濟，環(huán)境等方方面面，必在未 來極大地改變?nèi)藗兊纳?。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 作 者 簽 名： 日 期： 指導教師簽名： 日 期： 使用授權說明 本人完全了解 大學關于收集、保存、使用畢業(yè)設計（論文）的規(guī)定，即：按照學校要求提交畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版本；學校有權保存畢業(yè)設計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務；學?？梢圆捎糜坝　⒖s印、數(shù)字化或其它復制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。 畢業(yè)設計 (論文 ) 題目 基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能家居系統(tǒng) 畢業(yè)設計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設計（論文），是我個人在指導教師的指導下進行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日 期： 學位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構(gòu)送交論文的復 印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術的重要組成部分。因此 可總結(jié)出 ，物聯(lián)網(wǎng)的定義是：通過射頻識別（ RFID）、光電 感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)對物體的智 能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡。其在 20xx 年的產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過 2600億元人民幣，行業(yè)競爭 將會 越來越激烈。把與家庭生活有關的各種子系統(tǒng)有機結(jié)合在一起統(tǒng)一管理，使生活舒適、安全、和高效，具有良好的發(fā)展前景。建設部要求根據(jù)不同消費者的需求，推動家居數(shù)字化、建筑智能化，產(chǎn)品便利化的發(fā)展，未來智能家居市場潛力巨大。 在當前市場中，智能家居相比傳統(tǒng)家居、建材行業(yè)所占的市場份額還是微乎其微。不僅要求辦公自動化、智能化，也需要家居生活逐漸地變得自動和智能起來。 該設計 通過對智能家居系統(tǒng)的分析，確定了總體架構(gòu)設計。它既能給我們營造了溫馨舒適、安全便捷的生活環(huán)境，還能夠?qū)译娫O備進行實時監(jiān)控以及管理，當家庭安全問題出現(xiàn)后還能及時 給我們相應的警報。在我國，智能家居這一概念推廣較晚，約在 90 年代末家居智能化系統(tǒng)才得以進入國內(nèi)，但發(fā)展速度驚人，至今已存在相當數(shù)量的智能化小區(qū)及住宅。 智能家居是現(xiàn)代社會最熱門的話題之一，它的目標是通過網(wǎng)絡等信息通信技術手段實現(xiàn)對家居電器等的智能控制，使其能夠按照人們的設定工作運行，而不論距離的遠近。 它能夠自動控制和管理家電設備，對家庭環(huán)境的安全進行監(jiān)控報警，并且能夠為梁力源：基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能家居系統(tǒng) 2 住戶提供安全舒適、高效便利的學習生活及工作環(huán)境。 最后是家居智能化（歐洲稱為 Smart Home，美國稱為 Wise House）階段，這個時期是面向系統(tǒng)設計的階段，系統(tǒng)通過家庭分布總線把住宅內(nèi)各種與信息相關的通信設備、家用電器、報警裝置并到網(wǎng)絡節(jié)點中進行集中的監(jiān)控、管理，保持家電與環(huán)境的協(xié) 調(diào)，提供生活、工作、學習以及娛樂的各種優(yōu)質(zhì)服務，營造一種溫馨舒適的家庭氛圍。 20xx 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 4 萬戶。 在智能家居系統(tǒng)研發(fā)方面，美國及一些歐洲國家一直處于領先地位。 目前市場上出現(xiàn)得智能家居控制系統(tǒng)主要有： （ 1） X10 系統(tǒng)（美國），該系統(tǒng)是利用電力線作為網(wǎng)絡平臺，采用集中控制方式實 現(xiàn)。 （ 2） EIB 系統(tǒng)（德國），該系統(tǒng)采用預埋總線及中央控制方式實現(xiàn)控制功能。但是由于系統(tǒng)架構(gòu)、靈活性及產(chǎn)品價格等方面還難以達到要求，所以目前在國內(nèi)還較少應用。 1999 年，建設部勘察設計司、建設部住宅產(chǎn)業(yè)化辦公室聯(lián)合組織實施全國住宅小區(qū)智能化技術示范工程，標志著我國住宅小區(qū)智能化進入了一個新階段。目前，主要采梁力源：基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能家居系統(tǒng) 4 用國外的一些技術產(chǎn)品，但也有一些企業(yè)推出了自己的產(chǎn)品，主要有： （ 1） e 家庭（海爾），該系列產(chǎn)品以海爾電腦作為控制中心，各種網(wǎng)絡家電作為終端設備，海爾移動電話作為移動數(shù)字控制中心。其智能家居控制系統(tǒng)主要有以下三個部分： A 系列：遵循 EIB 協(xié)議的家庭控制產(chǎn)品，適用于中高檔住宅區(qū)。 本 課題研究的目的和意義 根據(jù)前面提到的一些調(diào)查結(jié)果及數(shù)據(jù)可以看出，雖然目前智能家居系統(tǒng)有了一定的發(fā)展，并且市場上也開始出現(xiàn)相應的產(chǎn)品，但從總體的發(fā)展來看，不容樂觀，特別是統(tǒng)一標準和權威產(chǎn)品的缺乏嚴重影響了家居智能化的發(fā)展。而且 在現(xiàn)在這個注重綠色環(huán)保的世界里，智能地 為住戶控制好空氣的濕度、溫度等，檢查分析空氣成分，讓住戶安心入住。最后簡單介紹了本智能家居系統(tǒng)的基本內(nèi)容 和設計思路。在軟件方面，出現(xiàn)了豐富的支持嵌入式設備的軟件，使嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)的難度降低，出現(xiàn)了大量專注于嵌入式的企業(yè)，使嵌入式開發(fā)中能得到良好的技術支持。 （ 2） 在家居的門口安裝了 4*4 鍵盤，當用戶輸入正確的密碼可以把門打開，用戶通過其他非法手段比如撬開鎖時，系統(tǒng)及時啟動報警模塊，達到防盜的功能。 用戶界面及其 他需求 分析 智能家居相關的設備都是跟人們生活息息相關的， 因而智能家居系統(tǒng)必須要求用20xx 屆計算機科學與技術專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 7 戶界面友好，用戶體驗效果良好，并且使用戶可以很容易掌握 操作流程 ，同時要求實用、舒適和 有個性等 。智能家居系統(tǒng)大部分時間都在運行，必須高度重視系統(tǒng)的安全性、可靠性和容錯能力，保證系統(tǒng)正常安全使用、質(zhì)量、性能良好，具備應付各種復雜環(huán)境變化的能力。 系統(tǒng)總體 架構(gòu) 設計 本課題旨在設計一套智能家居系統(tǒng) ， 根據(jù)系統(tǒng)的設計需求， 本控制系統(tǒng)采用分布式控制方式對智能家居的各部分進行統(tǒng)一控制，主要包括遠程監(jiān)控家電 (包括臺燈、風扇 ) 部分，具有語音提示功能的密碼鎖防盜部分，窗戶自動關窗預防小孩墜樓部分，煙霧濃度監(jiān)測自動報警部分。在實際開發(fā)中先在 ARM Linux 中編寫每個模塊的驅(qū)動程序，編譯加載驅(qū)動后應用層方能操作硬件模塊 ，手機通過收發(fā)短信的方式通過應用層程序與硬件模塊通信達到控制硬件的目的。它采用了更多的晶體管，能夠達到兩倍以上于 ARM7 處理器的處理能力。 ? FLASH 存儲： ? 256M Nand Flash, 掉電非易失。 ? 標準配置為統(tǒng)寶 真彩 LCD，分別率 240x320，帶觸摸屏。 ? 1 個 USB Slave B 型接口。 ? 4 USER Leds 。 ? 1 個 I2C 總線 AT24C08 芯片，用于 I2C 總線測試。 ? 系統(tǒng)時鐘源： ? 12M 無源晶振。 ? 規(guī)格尺寸： ? 100 x 100(mm) 。在 GSM20xx 屆計算機科學與技術專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 11 網(wǎng)絡日臻完善的今天，它易于集成，可以在較短的時間內(nèi)花費較少的成本開發(fā)出新穎的產(chǎn)品。 ? 頻段：雙頻 GSM900MHz 和 DCS1800 MHz(Phase 2+) 。 ? 音頻接口：模擬信號（麥克風，耳麥，免提手柄）。 要實現(xiàn)發(fā)短信或語音功能主要是通過開發(fā)板串口發(fā)送 AT 指令經(jīng) max232 把 TTL電平轉(zhuǎn)換成 RS232 電平并處理 TC35 反饋回來的信息來進行的。 DS18B20 的主要特征 和引腳封裝原理圖梁力源：基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能家居系統(tǒng) 12 如下： ? 全數(shù)字轉(zhuǎn)換及輸出。 ? 測溫范圍 55℃ ~+125℃，固有測溫分辨率為 ℃。 （ 2） GND 為電源地。 圖 DS18B20 引腳電路圖 MQ2 煙霧傳感器 MQ2 氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導率較低的二氧化錫(SnO2)。這種傳感器可檢測多種可燃性氣體，是一款適合多種應用的低成本傳感器。它可以用于檢測直接引起光量變化的非電量，如光強等。 ISD1760 語音芯片 語音報警部分采用 isd1760 語音芯片來完成 。本設計采用獨立按鍵模式，連接好電路后給芯片的 23 腳一個電平信號即 可播放提前錄好的聲音。通常應用于自動化的控制電路中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關”。因此，就要設計一個環(huán)節(jié)來銜接，這個銜接環(huán)節(jié)就是“功率驅(qū)動”。三極管具有良好的信號放大功能，信號經(jīng)過三極管的放大后，再接入繼電器，可以實現(xiàn)對繼電器的控制，最終實現(xiàn)對交流電路的控制 . 軟件系統(tǒng)介紹 幾種嵌入式操作系統(tǒng)的比較 目前市場上流行的嵌入式操作系統(tǒng)比較多 ,下面對其進行性能比較 : 梁力源：基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能家居系統(tǒng) 16 ? 嵌入式 Linux Linux 是 1991 年由荷蘭人 LinusTorvalds 發(fā)明的，從誕生到現(xiàn)在的短短幾十年時間，Linux 已經(jīng)發(fā)展成為一個 功能強大、設計完善的操作系統(tǒng)，不僅在通用操作系統(tǒng)領域與Windows 等商業(yè)系統(tǒng)分庭抗爭，而在在新興的嵌入式操作系統(tǒng)領域也獲得了飛速的發(fā)展。 （ 2） 優(yōu)秀的開發(fā)工具 :嵌入式 Linux 提供了一套完整的工具鏈 （ 3） 免費，開發(fā)源代碼： Linux 是開發(fā)源碼的自由操作系統(tǒng)，用戶可以根據(jù)自己的應用需要方便對內(nèi)核進行修改和優(yōu)化。 目前，網(wǎng)絡上無論是研究 Linux 操作系統(tǒng)還是研究嵌入式 Linux 的開發(fā)團隊都有很多，各種相應的程序以及文檔也比較豐富。它的內(nèi)核本身并不支持文件系統(tǒng)，但它具有良好的擴展性能，如果需要的話可以自行加入。它基于微內(nèi)核的體系結(jié)構(gòu)、整個系統(tǒng)有四百多個相對獨立、短小精煉的目標模塊組成，用戶可以行剪裁和配置，根據(jù)自己的需要來選擇適當?shù)哪K。它是由 PDA 操作系統(tǒng)開發(fā)的先驅(qū)者 Palm Computing 公司開發(fā)的。 ? Windows CE Windows CE 是微軟公司在嵌入式操縱系統(tǒng)市場上的一個重要的產(chǎn)品，它是一個開放的、可升級的 32 位操作系統(tǒng)，是基于掌上型電腦類的電子設備操作系統(tǒng)，它可以移植能夠開發(fā)多種企業(yè)和客戶類設備。 選擇嵌入式操作系統(tǒng)的依據(jù) 在選擇軟件開發(fā)方式和操作系統(tǒng)的時候，不僅要考慮到對硬件系統(tǒng)的支持，還要考慮軟件開發(fā)的周期等問題。 Linux 出現(xiàn)時間較早， 現(xiàn)成資源 較多 。良好的軟件可移植性，可以在不同平臺、不同系統(tǒng)上運行，跟操作系統(tǒng)無關。產(chǎn)品開發(fā)不同于學術課題研究，它是以快速、低成本、高質(zhì)量的推出適合用戶需求的產(chǎn)品為目的的。而這就要求有一個高性能、高可靠的 GUI 的支持。 Linux 由于其源代碼開放的天生魅力，在定制能力方面具有優(yōu)勢。 Linux 免費， WinCE 等商業(yè)系統(tǒng)需要支付許可證使用費，但這都不是問題的答案。由于操作系統(tǒng)多數(shù)是采用西文方式 ，是否支持雙字節(jié)編碼方式，是否遵循 GBK， GB18030 等各種國家標準，是否支持中文輸入與處理，是否提供第三方中文輸入接口是針對國內(nèi)用戶的嵌入式產(chǎn)品的必需考慮的重要因素。 Linux 作為一款開源軟件，具有功能強大，與硬件兼容性好，可任意裁減等諸多特點，同時在 Linux 系統(tǒng)下 支持很多開源軟件，在一定程度上減小了開發(fā)的難度。 YAFFS2 是第一個專門為 Nandflash 存儲器設計的嵌入式文件系統(tǒng)，適用于大容量的存儲設備；并且是 在 GPL（ GeneralPublicLicense）協(xié)議下發(fā)布的，可在其網(wǎng)站免費獲得源代碼。因為 Linux 是用 C 語言編寫的，對 C 語言有良好的函數(shù)庫的支持，其編譯出的代碼精簡，具有運行速度快和對底層開發(fā)支持好的特點。首先安裝 vmware并下載 鏡像，安裝好 Fedora 操作系統(tǒng)。 之前的系統(tǒng)，要使用不同 的編譯器版本才能正常編譯各個部分，因此要在開發(fā)過程不斷切換設置，這十分不利于初學者使用，也降低了開發(fā)的效率；自從 開始 (Mini2440 所配內(nèi)核已為最新的 )，我們把交叉編譯器統(tǒng)一為，下面是它的安裝設置步驟。 在嵌入式開發(fā)環(huán)境中，通過 NFS 服務器，可以把 NFS 作為根文件系統(tǒng)來啟動開發(fā)板，通過使用 NFS 作為根文件系統(tǒng)，不僅使開發(fā)板的“硬盤”變得很大，還可以減少程序燒寫的次數(shù)，提供程序開發(fā)速度 [11]。接著在 Fedora 的終端上運行命令 gedit /etc/exports ，編輯 nfs 服務的配置文件，添加以下內(nèi)容/opt/FriendlyARM/mini2440/rootfs_qtopia_qt4 * （ rw,sync,no_root_squash ）， 其 中/opt/FriendlyARM/**/rootfs_qtopia_qt4 表示 nfs 共享目錄。 （ 2） linux 內(nèi)核，特定于嵌入式平臺的定制內(nèi)核。 bootloader位于最底層，首先被運行來引導操作系統(tǒng)運行，很容易可以看出 bootloader 是底層程序所以它的實現(xiàn)嚴重地依賴于硬件，特別是在嵌 入式世界。在此不用自己來移植 bootloader。該計劃開始于 1991 年，在計劃的早期有一些 Minix 黑客提供了協(xié)助，而今天全球無數(shù)程序員正在為該計劃無償提供幫助。一套基于 Linux內(nèi)核的完