【正文】 片的 Linux 版本，這也為后期的進(jìn)一步 裁減做好了鋪墊的工作。 嵌入式操作系統(tǒng)選擇了嵌入式Linux[10]。 智能家居系統(tǒng)并不需要很嚴(yán)格的實時性，而且在本系統(tǒng)的設(shè)計中，關(guān)鍵任務(wù)將可以由可編程器件實現(xiàn)，僅向系統(tǒng)提供一個狀態(tài)信息。國內(nèi)產(chǎn)品必然需要對中文的支持。成本是需要綜合權(quán)衡以后進(jìn)行考慮的，選擇某一系統(tǒng)可能會對其它一系列的因素產(chǎn)生影響，如對硬件設(shè)備的選型、人員投入、以及管理和與其它合作伙伴的共同開發(fā)之間的溝通等許多方面的影響。操作系統(tǒng)的選擇會對成本有著重要的影響。 （ 5） 成本。要分析產(chǎn)品是否對系統(tǒng)底層有改動的需求，這種改動是否伴隨 著產(chǎn)品特色。 （ 4） 系統(tǒng)定制能力。近來的市場需求顯示，越來越多的嵌入式系統(tǒng)，均要求提供全功能的 Web 瀏覽器。集中精力研發(fā)出產(chǎn)品的特色，其他功能盡量由操作系統(tǒng)附加或采用第三方產(chǎn)品，因此操作系統(tǒng)的可利用資源對于選型是一個重要的參考條件， Linux 和 WinCE 都有大量的資源可以利用，這是他們被 看好的重要原因。 （ 3） 可利用資源。軟件的通用性和軟件的性能通常是矛盾的，即通常以損失某些特定情況下的 優(yōu)化性能為代價。當(dāng)進(jìn)行嵌入式軟件開發(fā)時，可移植性是要重點考慮的問題。 （ 2） 可移植性。制定產(chǎn)品時間表與選擇操作系統(tǒng)有關(guān)系，實際產(chǎn)品和一般演示是不同的，上市時間和功能完善同樣重要。 一般而言，在選擇嵌入式操作系統(tǒng)時，可以遵循以下原則 [9]。目前，網(wǎng)絡(luò)上研究 WinCE 的開發(fā)團(tuán)隊越來越多，其資源也逐漸豐富起來 ，可以說是新的趨勢。 Windows CE 為工作、家庭及其間的任何一部分開啟了動態(tài)的、嶄新的開發(fā)遠(yuǎn)景。但由于 PalmOS 采用開發(fā)式架構(gòu)，全球有很多 PlamOS 用戶都投入到其軟件開發(fā)工作中，使其應(yīng)用軟件非常豐富，這也成為 PlamOS 操作系統(tǒng)成功的一個重要因素之一。從 1996 年 4月 發(fā)布至今， PlamOS 逐步鞏固了其在 PDA 市場上的霸主地位。 ? PalmOS 在個人數(shù)字助理（ PDA）市場上， PalmOS 全球知名、使用人數(shù)最多的 PDA 操縱系統(tǒng)。 VxWorks 采用 GNU 類型的編譯和調(diào)試器，它的大多數(shù) API 函數(shù)都是專有的。 VxWorks 支持各種主流的 32 位處理器，如 X8 Motorola MC68xxx、Clodfile、 PowerPC、 MIPS,ARM 等。由于免費、源碼開放、規(guī)模較小，μ COSII 不僅在眾多的商業(yè)領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用，而且被大學(xué)所接納，作為教學(xué)用的嵌入式實時操作系統(tǒng)。 μ COSII 主要面向中小型嵌入式系統(tǒng)，具有執(zhí) 行效率高、占用空間小、結(jié)構(gòu)簡潔、實時性能優(yōu)良和可擴展性強等特點，最小內(nèi)核可編譯至 2KB，一般情況下占用 10KB數(shù)量級。 ? μCOS II μ COS 是美國人 Jean Labrosse 在 1992 年開發(fā)的一個嵌入式操作系統(tǒng) [8]，并于1998 年推出了它的升級版本μ COSII。 （ 6） 軟件資源豐富：幾乎每一種通用程序在 Linux 上都能找到 ，從而減輕了開發(fā)的工作量。 （ 4） 完善的網(wǎng)絡(luò)通信和文件管理機制： Linux 支持所有標(biāo)準(zhǔn)的 Inter 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，并且很容易移植到嵌入式系統(tǒng)當(dāng)中。 嵌入式 Linux 的主要特征如下： （ 1） 高性能、可裁剪的內(nèi)核 :其獨特的模塊機制使用戶可以根據(jù)自己 的需要，實時地將某些模塊插入到內(nèi)核或從內(nèi)核中移走，很適合與嵌入式系統(tǒng)的小型化需要。嵌入式 Linux(EmbeddedLinux)是指對標(biāo)準(zhǔn) Limix 進(jìn)行小型化裁剪處理后，可固化在存儲器或單片機中，適合于特定嵌入式應(yīng)用場合的專用 Linux 操作系統(tǒng)。 ARM 的 IO 口輸出電壓高電平為 ，直接接上繼電器后電平被拉低，無法控制繼電器的閉合。一個典型簡單的功率驅(qū)動環(huán)節(jié)就是繼電器的驅(qū)動。 圖 繼電器原理圖 ARM 是一個弱電器件 ,一般情況下它們大都工作在電壓為 5V 甚至更低、驅(qū)動電流在 mA 級以下，而要把它的輸出用于一些大功率場合，比如控制步進(jìn)電機，很顯然是不可行的。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路）之間的互動關(guān)系。 圖 isd1760 語音芯片 接線引腳 圖 繼電器 由于家電電器工作電壓是 220V，而單片機工作電壓是 5V，因而監(jiān)控家電時需要引入繼電器。此芯片內(nèi)有振蕩器，可通過外部電阻來調(diào)節(jié)其振蕩頻率；還有帶自動增益控制（ AGC）的話筒運放，模擬線路輸入。 ISD1700 系列錄放芯片可工作于獨立按鍵模式和 SPI 控制模式。我們把光電傳感器的輸出引腳接單片機的 EINT5GPF5 中斷引 腳，程序中設(shè)定低電平觸發(fā)，當(dāng)有小偷靠近保險柜或家居其 他重要財產(chǎn)時，系統(tǒng)能捕捉到這一信號從而做出反應(yīng)。 本設(shè)計試圖把光電傳感器安裝在家庭保險柜或其他重要的財產(chǎn)出，當(dāng)小偷或其他非家庭主人試圖靠近保險柜等重要財產(chǎn)處能自動觸發(fā)語音報警，從而達(dá)到防盜的目的。光電傳感器是以光電器件作為轉(zhuǎn)換元件的傳感器。 MQ2 的主要特征如下： ? 工作溫度： 10℃～ +50℃ ? 報警濃度： ～ %FT ? 工作濕度： 10～ 90% ? 工作電源： 12VDC9VDC ? 信號輸出：常開常閉 ? 安裝方式：吸頂 ? 外殼：阻燃樹脂 ? 產(chǎn)品尺寸：直徑 105mm 厚度 32mm 圖 MQ2 引腳接線圖 根據(jù) MQ2 的工作原理（其電導(dǎo)率隨著氣體濃度的增大而增大，其電阻是電導(dǎo)率的倒數(shù)，所以隨著煙霧濃度的增大其電阻是減小的）并且參考圖 MQ2Datasheet 上的測試電路，在根據(jù)圖 的電路圖，可以得到 煙霧傳感器的輸出電壓如式 所示。 MQ2 氣體傳感器對液化氣 、丙烷、氫氣的靈敏度高，對天然氣和其它可燃蒸汽的檢測也很理想。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。本系統(tǒng)將 DS18B20 的信號線與 S3C2440 的 GPE0 引腳連接，如下 面 圖 所示。 （ 3） VDD 為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地）。 圖 DS18B20 封裝及原理圖 DS18B20 引腳功能說明如下： （ 1） DQ 為數(shù)字信號輸入輸出端。 ? 工作電壓： 3~5VDC。 ? 不需要外圍任何元件。 ? 先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信。 DS18B20 以超小的體積、超低的硬件開銷，具有耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。 下面圖 是 TC35模塊和 max232 串口轉(zhuǎn)換電路。 ? 串口通訊波特率： 300bps...115kbps 。 ? 通訊接口： RS232（指令和數(shù)據(jù)的雙向傳送）。 ? 短信息： MT, MO, CB 和 PDU 模式 。 ? SIM 卡連接方式： 外接 。 ? 電源：單電源 ～ 。在遠(yuǎn)程監(jiān)控和無線公話以及無線 POS 終端等領(lǐng)域您都能看到 TC35 無線模塊在發(fā)揮作用。 TC35 模塊 TC35 是西門子公司出的一款雙頻 9001800MHZ 高度集成的 GSM 模塊。 ? 操作系統(tǒng)支持： ? + +(獨創(chuàng)雙圖形系統(tǒng)共存，無縫切換 ) 。 ? 1 個 40 pin 系統(tǒng)總線接口。 ? 實時時鐘： ? 內(nèi)部實時時鐘（帶后備鋰電池） 。 ? 電源接口 (5V)，帶電源開關(guān)和指示燈。 ? （ 2） e 攝像頭接口。目前，主要采用國外的一些技術(shù)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(luò)家電作為終端設(shè)備，海爾移動電話作為移動數(shù)字控制中心。據(jù)建設(shè)部要求，截止今年，我國將有 70%以上的家庭擁有 Inter 入網(wǎng)設(shè)備，大中城市中 50%的住宅要實現(xiàn)智能化。 1999 年，建設(shè)部勘察設(shè)計司、建設(shè)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(shù)示范工程，標(biāo)志著我國住宅小區(qū)智能化進(jìn)入了一個新階段。眾所周知，我國的智能化住宅建設(shè)最早起于上海、廣州和深圳等沿海城市，并逐漸向內(nèi)陸發(fā)展 [3]。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(dá)到要求，所以目前在國內(nèi)還較少應(yīng)用。 （ 3） 8X 系統(tǒng)（新加坡），該系統(tǒng)采用預(yù)處理總線跟集中控制方式來實現(xiàn)功能。 （ 2） EIB 系統(tǒng)（德國），該系統(tǒng)采用預(yù)埋總線及中央控制方式實現(xiàn)控制功能。因為實現(xiàn)同樣的功能， X10 家居控制系 統(tǒng)是利用 220v電力線將發(fā)射器發(fā)出的 X10 信號傳送給接收器從而實現(xiàn)智能化的控制，因此采用這套系統(tǒng)不需要額外的布線，這也是這套系統(tǒng)的最大的一個優(yōu)勢，因為其它系統(tǒng)基本上都需要布低壓線，在墻上或地面開槽、鉆孔，施工難度大、費用高、工期長。 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(luò)平臺，采用集中控制方式實現(xiàn)。例如 :微軟公司開發(fā)的“夢幻之家”、摩托羅拉公司開發(fā)的“居所之門”、 IBM 公司開發(fā)的“家庭主任”等均已日趨成穩(wěn)。 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(lǐng)先地位。現(xiàn)在，國外的智能家居系統(tǒng)技術(shù)己日趨成熟，預(yù)計今年， 50%以上的新房將具有一定的“智能型家居”功能。 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。 國外的發(fā)展現(xiàn)狀 1984 年，世界上第一幢智能建筑在美國康涅迪格州落成，這棟意義非凡的建筑只是對一座舊式大樓的一定程度的改造而完成的。 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(shè)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(guān)的通信設(shè)備、家用電器、報警裝置并到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中進(jìn)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(xué)習(xí)以及娛樂的各種優(yōu)質(zhì)服務(wù)，營造一種溫馨舒適的家庭氛圍。 最終 利用 人體紅外傳感器 (infrared sensor)、 GSM 模塊、溫度傳感器 (temperature transmitter)、 光電 傳感器 (photoelectric sensor)，煙霧傳感器 (MQ2)，繼電器等，結(jié)合電路組裝成系統(tǒng)， 實現(xiàn)房屋的遠(yuǎn)程監(jiān)控 ，以及保護(hù)人員、物體的安全 ，方便用戶隨時在最短的時間內(nèi)了解并掌握房屋情況。 該設(shè)計 通過對智能家居系統(tǒng)的分析，確定了總體架構(gòu)設(shè)計。智能家居系統(tǒng)是利用計算機、嵌入式系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將各種家用設(shè)施通過家庭網(wǎng)絡(luò)連接到一起，從而為人們提供更為便利舒適的生活 環(huán)境 。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。隨著信息技術(shù)和 Inter 技術(shù)的飛速發(fā)展，智能家居技術(shù)在實現(xiàn)成本上大幅度降低，同時人們永不停步地追 求生活智能化和舒適化，如果技術(shù)更加成熟、成本更加低廉，功能更加完美，其市場需求將會非常巨大。 在當(dāng)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。智能家居的基本目標(biāo)是將家庭中各種信息相關(guān)的通信設(shè)備、家用電器和家用安防等裝置連接到一個智能化系統(tǒng)上進(jìn)行集中或異地監(jiān)視 、控制和家庭事務(wù)性管理，并保持這些家庭設(shè)施與住宅環(huán)境的和諧與協(xié)調(diào)。建設(shè)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。家居不再是生活起居的場所，同時也是休閑、娛樂的地方。把與家庭生活有關(guān)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。本文研究的是基于物連網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)。其在 2020 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。傳感器獲得的數(shù)據(jù)具有實時性，按一定的頻率周期性的采集環(huán)境信息，不斷更新數(shù)據(jù)。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(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物體 與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)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(luò)。顧名思義，“物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。 物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的 規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。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。 作者簽名： 日 期： 3 學(xué)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(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進(jìn)行研究所取得的研究成果。對本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并 表示了謝意。1 1 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 題目 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng) 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，