基于android的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)——客戶端及云服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)
2024-10-03 19:51 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ................... 18 1 畢業(yè)設(shè)計(jì) 概述 智能家居發(fā)展概況 智能家居是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，將家庭中的各種設(shè)備（如照明系統(tǒng)、環(huán)境控制、安防系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)家電）通過家庭網(wǎng)絡(luò)連接到一起的，自從美國(guó)在 1984 真正的智能建筑出現(xiàn)以來， 國(guó)外已經(jīng)有將近 30 年的研究歷史，而國(guó)內(nèi)在這方面的研究相對(duì)較晚，從 2020 年才逐步應(yīng)用于高端市場(chǎng)，而且標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，如海信、海爾、清華大學(xué)等大家各自為營(yíng)。由于智能家居系統(tǒng)具有安全、方便、高效、快捷、智能化和個(gè)性化的 獨(dú)特魅力，使得智能家居的開發(fā)與建設(shè)成為 21 世紀(jì)科技發(fā)展的必然趨勢(shì)。隨著全球?qū)δ茉春铜h(huán)境的要求越來越高，而智能家居在節(jié)能方面的效果優(yōu)勢(shì)非常明顯，因此具有非常廣闊的市場(chǎng)前景。 開發(fā)板主要參數(shù) 本 畢業(yè)設(shè)計(jì) 所使用開發(fā)板為 Real6410 開發(fā)板，采用三星公司的 ARM11 內(nèi)核的處理器 123 M 的DDR 內(nèi)存 以及 1 GB NandFlash, 同時(shí)預(yù)留了 256 板上還提供兩個(gè)四線 RS232 串口， 一個(gè) USBHOST 接口，一個(gè)10 M/100 M 自適應(yīng)以太網(wǎng)接口等外設(shè)。 2 主要研究?jī)?nèi)容 目前，各種智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)多以有線為主，但有線技術(shù)并不適用于智能家居的普及，安裝難度大以及價(jià)格昂貴的缺點(diǎn)限制了其發(fā)展。因此無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用到智能家居中必將成為將來的發(fā)展趨勢(shì)和潮流。 本 畢業(yè)設(shè)計(jì) 對(duì)家居設(shè)備通過 Zigbee 進(jìn)行無(wú)線組網(wǎng)， 把家居設(shè)備的信息和數(shù)字視頻傳輸?shù)揭蛱鼐W(wǎng)網(wǎng)絡(luò)上，在因特網(wǎng)上設(shè)立一個(gè) 無(wú)線視頻網(wǎng)關(guān) 阿里云服務(wù)器 ，可供外部訪問 ；將家居信息如溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的顯示并進(jìn)行后續(xù)的利用控制；同時(shí)將收集各處傳輸進(jìn)來的數(shù)字視頻進(jìn)行后續(xù)的處理和識(shí)別。 3 畢業(yè)設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)原則 本 畢業(yè)設(shè)計(jì) 主要完成智能家居的環(huán)境變量和視頻信號(hào)的監(jiān)控。整個(gè)系統(tǒng)包括一塊 ARM11 開發(fā)板，一個(gè) 16 位 單片機(jī) ， 2 個(gè) USB 的CMOS 攝像頭；一臺(tái) PC 機(jī)（運(yùn)行客戶端的監(jiān)控程序）根據(jù)功能的不同，整個(gè)系統(tǒng)可劃分由視頻采集模塊、數(shù)據(jù)壓縮、編碼模塊和視頻監(jiān)控 PC 等組成。采集模塊包括 USB 攝像頭； 數(shù)據(jù)的壓縮編碼由ARM11 處理器完成； 視頻監(jiān)控 PC 完成視頻客戶端的功能； PC 機(jī)完成對(duì)開發(fā)系統(tǒng)的程序開發(fā)、調(diào)試等。圖 1 為系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。 圖 1 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)各部分結(jié)構(gòu)功能及設(shè)計(jì) 整個(gè)智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可分為兩大部分： 1） 阿里云服務(wù)器 端設(shè)計(jì)； 2）客戶機(jī)終端監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)。 阿里云服務(wù)器 端設(shè)計(jì) 首先為 ARM 開發(fā)板定制一個(gè)合適的 Linux 內(nèi)核（內(nèi)核版本：Linux ），然后對(duì)其進(jìn)行裁剪，使其具有基本內(nèi)核功能，同時(shí)保留 TCP/IP 協(xié)議棧，串口協(xié)議以及相應(yīng)的視頻編解碼模塊，使系統(tǒng)利用盡量少的硬件資源來滿足任務(wù)的處理工作。然后是開發(fā)一個(gè)運(yùn)行于 Linux 下的 阿里云服務(wù) 器 程序，其實(shí)現(xiàn)的基本功能是通過 USB 攝像頭的圖像數(shù)據(jù)采集，完成對(duì)視頻信息的獲取、壓縮和編碼（具體的編碼標(biāo)準(zhǔn)為當(dāng)前較為流行的 H264 編碼）。然后通過 TCP/IP 協(xié)議將數(shù)據(jù)打包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)利用 Socket 實(shí)現(xiàn)服務(wù)器監(jiān)聽功能，這樣就可以接受來自客戶機(jī)的監(jiān)控請(qǐng)求。具體的工作內(nèi)容如下： 1） USB 攝像頭的驅(qū)動(dòng)程序移植； 2） H264 視頻編碼程序移植；3）視頻采集和傳輸?shù)膽?yīng)用程序的設(shè)計(jì)； 4）通過 Zigbee 獲取 傳感器 相關(guān)信息。 圖 2 為 阿里云服務(wù)器 的工作流程，圖 3 為 ARM 通過網(wǎng)頁(yè)采集的視頻圖像，其 IP 地址為： :8080,此視頻即可以通過網(wǎng)頁(yè)顯示，也可以通過相應(yīng)基于 I386 或 Linux 的監(jiān)控軟件進(jìn)行查看。 圖 2 阿里云服務(wù)器 工作流程圖 圖 3 ARM 通過網(wǎng)頁(yè)采集的視頻信息 客戶機(jī)終端監(jiān)控軟件設(shè)計(jì) 客戶機(jī)終端監(jiān)控軟件采用 MFC 編寫， 可實(shí)現(xiàn)來自 WEB 服務(wù)器端的實(shí)時(shí)視頻預(yù)覽、視頻錄制、視頻截圖及傳感器參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示等功能。程序采用多線程技術(shù)： 一個(gè)線程進(jìn)行視頻信息的解碼和播放功能，另一個(gè)線程實(shí)現(xiàn)視頻錄制功能。 另外還采用了視頻信息疊加的方法，可以對(duì)環(huán)境變量進(jìn)行屏幕疊加，能在錄制時(shí)完成信息的錄制和再現(xiàn)。圖 4 為終端監(jiān)控軟件。 圖 4 客戶機(jī)終端監(jiān)控軟件 4 畢業(yè)設(shè)計(jì) 關(guān)鍵技術(shù) 傳感器信息通過 Zigbee 傳輸 Zigbee 是 IEEE 協(xié)議的代名詞。根據(jù)這個(gè)協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無(wú)線通信技術(shù)。 規(guī)范是一種經(jīng)濟(jì)、高效、低數(shù)據(jù)速率（ 250 kbps）、工作在 GHz 和
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