【正文】 }void enc28j60WriteOp(u8 op, u8 address, u8 data){ u8 dat = 0。本論文從一開(kāi)始就得到了王老師的悉心指導(dǎo)，沒(méi)有老師在總體上把握方向，論文工作不會(huì)這么順利地完成。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了整體架構(gòu)，并最終完成家居環(huán)境檢測(cè)和家電控制控制系統(tǒng)。這套軟件通過(guò)把原理圖設(shè)計(jì)、電路仿25 / 49真、PCB 繪制編輯、拓?fù)溥壿嬜詣?dòng)布線、信號(hào)完整性分析和設(shè)計(jì)輸出等技術(shù)的完美融合，為設(shè)計(jì)者提供了全新的設(shè)計(jì)解決方案，使設(shè)計(jì)者可以輕松進(jìn)行設(shè)計(jì)，熟練使用這一軟件必將使電路設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率大大提高。PA6 連接火災(zāi)傳感器，PA7 連接可燃?xì)怏w傳感器以及 PC4 用來(lái)連接紅外探測(cè)器，在檢測(cè)到有異常的情況時(shí)將輸出數(shù)字信號(hào)反饋至主控器，主控制器便會(huì)控制 PD0 輸出高電平觸發(fā)光耦隔離器導(dǎo)通，進(jìn)而控制繼電器啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警。圖 35 Jlink 復(fù)位電路（4）復(fù)位電路正常狀態(tài)下將主芯片的 RESET 引腳拉高，當(dāng)按下復(fù)位按鈕時(shí)將 RESET 引腳拉低，用于在控制器出現(xiàn)故障時(shí)復(fù)位控制器。那么針對(duì)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求,F1 系列已經(jīng)足夠滿足,于是將 STM32F103VET6 作為本系統(tǒng)的主控制芯片。表 31 為 8 位、16 位、32 位單片機(jī)的性能對(duì)比。uIP 為了節(jié)省內(nèi)存的占用率，在發(fā)送的時(shí)候并不緩存數(shù)據(jù)，而是在內(nèi)部設(shè)計(jì)重發(fā)事件，在數(shù)據(jù)發(fā)送失敗的時(shí)候，直接調(diào)用重發(fā)事件。路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)的工作原理是在內(nèi)存中的 IP 層保存了一個(gè)路由表，每當(dāng)它接收到一個(gè)來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，就去查找一下路由表，來(lái)確定其下一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的最佳路徑，并把數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。TCP 的超時(shí)和重傳機(jī)制13 / 49在 TCP 協(xié)議中，超時(shí)重傳機(jī)制是對(duì)數(shù)據(jù)傳輸可靠性的重要保障。 自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能家居系統(tǒng)的具體功能，主要實(shí)現(xiàn)溫度濕度的采集，非法入侵報(bào)警，煤氣泄漏檢測(cè)，多表抄送，空調(diào)、照明燈具和電動(dòng)窗簾等家用設(shè)備的控制。在用戶需要新的功能時(shí),方便進(jìn)行日后的優(yōu)化升級(jí)。（3）家電控制系統(tǒng)：完成溫度濕度數(shù)據(jù)采集，根據(jù)室內(nèi)環(huán)境的變化自動(dòng)調(diào)整空調(diào)、照明燈具和電動(dòng)窗簾的狀態(tài)。 （4）低碳化。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)買欲。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。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)。HRIS1000 系列是該公司近日發(fā)布的單戶型智能家居產(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。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。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。為人類開(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。河南機(jī)電高等專科學(xué)校 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ）基于 TCP/IP 的家居環(huán)境檢測(cè)和家電控制系統(tǒng)系 部: 自動(dòng)控制系 專 業(yè): 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 班 級(jí): 計(jì)控 121 班 姓 名: 王 照 學(xué) 號(hào): 121413134 指導(dǎo)老師: 王 琦 編 號(hào) I / 49二零一五年五月 摘 要家居生活是人們?nèi)粘Ｉ钪泻苤匾囊徊糠?。在公共?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。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。 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。這個(gè)系列產(chǎn)品主要針對(duì)單戶型，突破了智能家居只應(yīng)用于大中型房子的格局。而其中資歷老、產(chǎn)品豐富的就要算海爾了。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。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。環(huán)境保護(hù)已經(jīng)成為當(dāng)今最熱門的國(guó)際話題，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。（4）智能家居系統(tǒng)能夠接入互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，客戶可以在任何一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器訪問(wèn)系統(tǒng)，設(shè)置室內(nèi)溫度濕度，查看空調(diào)電燈等電器的工作狀態(tài)并進(jìn)行控制，瀏覽系統(tǒng)日志，查詢有無(wú)報(bào)警信息，對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的功能。所以在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時(shí)候設(shè)計(jì)的功能模塊盡量進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),在系統(tǒng)部件故障需要維修時(shí),方便維護(hù)。該系統(tǒng)包含四個(gè)子系統(tǒng)：安防子系統(tǒng)、三表抄送系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、家電控制系統(tǒng)。當(dāng)接收端接受數(shù)據(jù)時(shí)，所得到的數(shù)據(jù)有可能會(huì)丟失，為了避免這種情況發(fā)生，就在發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器，如果定時(shí)器溢出時(shí)仍未收到接受端的確認(rèn)信息，發(fā)送端就重新發(fā)送該數(shù)據(jù)，以確保數(shù)據(jù)的傳輸成功。對(duì)于主機(jī)而言，每當(dāng)收到一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，IP 協(xié)議就去核對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)頭的目的 IP 地址是否為該主機(jī)的 IP 地址，如果 IP 地址相符，就將數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送到指定的協(xié)議模塊進(jìn)行處理，否則就丟棄該數(shù)據(jù)報(bào)。 應(yīng) 用 程 序定 時(shí) 器硬 件 設(shè) 備 驅(qū) 動(dòng)UIP協(xié) 議 棧UIP ACLUIP INPT UIP PERODIC系 統(tǒng) 底 層圖 27 uIP 函數(shù)接口示意圖uIP 通過(guò)函數(shù)接口，向上可以跟應(yīng)用層聯(lián)系，向下可以與硬件打交道，具有強(qiáng)大的獨(dú)立性和通用性，可以方便地移植到不同的系統(tǒng)中，其接口示意圖如圖 27 所示。表 31 單片機(jī)性能價(jià)格 接口 抗干擾能 力 執(zhí)行速度 開(kāi)發(fā) 典型代 表8 位 低 少 很差 慢 簡(jiǎn)單 MCS5116 位 低 少 較強(qiáng) 一般 簡(jiǎn)單 ATmega1632 位 區(qū)間大 多 強(qiáng) 快 一般 STM32可以看出,32 位的單片機(jī)不論在抗干擾能力還是執(zhí)行速度上都具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì),并且滿足多接口的要求。圖 31 STM32 系列芯片特性 主要電路的介紹（1）主機(jī)控制板電源電路部分設(shè)計(jì)因?yàn)?STM32F103 自身芯片上就配置了很多內(nèi)部資源,給主機(jī)控制板的電路設(shè)計(jì)帶來(lái)了很多便利,降低外部設(shè)備設(shè)計(jì)的難度,使設(shè)計(jì)更加穩(wěn)定,也減少了開(kāi)發(fā)費(fèi)用。圖 36 復(fù)位電路（5）啟動(dòng)模式選擇電路一般 STM32 系列的處理器管腳上面 ,都有配有兩只 PIN 腳 BOOTO 和 B00T1,這兩只 PIN 腳的復(fù)位電平?jīng)Q定了最先程序運(yùn)行的空間位置,如下:BOOT0 = 0、B00T1 =X: 芯片內(nèi)部的 Flash 啟動(dòng),該方式是正常運(yùn)行模式 。輸出電路同樣采用光耦隔離輸出，利用引腳輸出的 控制光耦的導(dǎo)通，使用 DC12V 電壓驅(qū)動(dòng)繼電器控制外部電路的通斷。Altium Designer 除了全面繼承包括 Protel 99SE、Protel DXP 在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點(diǎn)外，還增加了許多改進(jìn)和很多高端功能。其中主控制器的實(shí)際面積為 。在論文修訂過(guò)程，王老師不惜在百忙之中抽空幫我修改，提出了寶貴的建議，讓我受益匪淺。 ENC28J60_CSL()。 return dat。王老師不僅學(xué)識(shí)淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，平時(shí)還不忘關(guān)懷學(xué)生。本文先介紹了智能家居在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r、目前存在的問(wèn)題和未來(lái)的發(fā)展方向。 Altium Desinger 軟件Altium Designer 是原 Protel 軟件開(kāi)發(fā)商 Altium 公司推出的一體化的電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，主要運(yùn)行在 Windows 操作系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用 PA5 連接溫度檢測(cè)傳感器，傳感器傳遞模擬信號(hào)，經(jīng)光耦隔離后傳遞至主控芯片。圖 35 是 Jlink的下載接口。比較這幾個(gè)系列的處理處理器 ,發(fā)現(xiàn) F2 和 F4 的資源都要比 F1互聯(lián)型產(chǎn)片要豐富,但價(jià)格上當(dāng)然也會(huì)略高一籌。目前 ARM 系列芯片的使用率較其他芯片要高。TCP 擁有固定大小的緩沖區(qū)間，當(dāng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，先將數(shù)據(jù)放入緩沖區(qū)；當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸失敗時(shí)，可從緩沖區(qū)取出數(shù)據(jù)繼續(xù)傳輸。 IP 數(shù)據(jù)報(bào)的格式如圖 24所示：4 位版本 4 位首部長(zhǎng)度 8 位服務(wù)類型 16 位總長(zhǎng)度（字節(jié)數(shù)）16 位標(biāo)識(shí) 3 位標(biāo)志 13 位片偏移8 位生存時(shí)間 8 位協(xié)議 16 位首部校驗(yàn)和32 位源 IP 地址32 位目的 IP 地址選項(xiàng)（如果需要）圖 24 IP 數(shù)據(jù)報(bào)格式及首部中的字段IP 協(xié)議確保 IP 數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)上采用最優(yōu)的路徑來(lái)傳送，它是通過(guò)一套 IP 路由算法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其原理是如果目的主機(jī)同源主機(jī)是直接相連或者在同一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)，IP 數(shù)據(jù)報(bào)可以直接傳送過(guò)去，否則就把該數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)往一個(gè)默認(rèn)的路由上，然后通過(guò)路由器來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)的傳送服務(wù)。TCP 連接的終止過(guò)程：（1）發(fā)送端首先發(fā)送第一個(gè) FIN 用來(lái)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(gè) FIN，就會(huì)返回一個(gè) ACK 信息（確認(rèn)標(biāo)識(shí)符） ，確認(rèn)序號(hào)為收到的序號(hào)加 1；（3） 接收端傳送一個(gè)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(gè) FIN（發(fā)送結(jié)束符）給發(fā)送端；（4）發(fā)送端必須發(fā)回一個(gè) ACK（確認(rèn)標(biāo)識(shí)符）報(bào)文確認(rèn)，并將確認(rèn)序號(hào)設(shè)置為收到序號(hào)加 1 。對(duì)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?yàn)閭鹘y(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(wú)法做到控制接口類型的歸一化，因此在一個(gè)平臺(tái)上對(duì)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(huì)提供紅外控制接口，實(shí)現(xiàn)對(duì)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(gè)很好的解決途徑。（3）維護(hù)方便維護(hù)方便就是要求用戶在使用過(guò)程中不用太多的維護(hù),可擴(kuò)展性強(qiáng)。（2）三表抄送系統(tǒng)：能夠定制時(shí)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(shí)對(duì)三表數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并且具有存儲(chǔ)的功能，方便查詢。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)。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。來(lái)自歐美國(guó)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(dú)價(jià)格讓人望而卻步?，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)。稱它為智能家居技術(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。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。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。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(shì) ........................................2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ........................................................2 目前存在的問(wèn)題 ........................................................3 未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì) ........................................................5 主要內(nèi) 容及實(shí)現(xiàn)目標(biāo) ..............................................5 研究?jī)?nèi)容 ..............................................................5 實(shí)現(xiàn)目標(biāo) ..............................................................6第 2 章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) ......................................7 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)和原則 ..............................................7 總體設(shè)計(jì) ........................................................7 遠(yuǎn)程控制接口 ..........................................................8 室內(nèi)控制接口 ..........................................................9 自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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 ..............