【正文】 .......................................................................... 10 ..................................................................................... 10 ........................................ 10 ................................................................ 10 ................................................................ 10 ................................................................ 11 ........................................... 11 ..................................................................................... 12 軟件總體結(jié)構(gòu) .......................................................................... 12 主程序流程圖 .......................................................................... 14 ................................................................ 14 ....................................................................... 16 ....................................................................... 16 .............................................................................. 17 第五章 功能測試與結(jié)果分析 ..................................................................... 21 第六章 部分硬件原理圖 ............................................................................ 23 第七章 系統(tǒng)總結(jié) ...................................................................................... 24 ............................................................................................ 24 ............................................................................................ 25 參考文獻(xiàn) ................................................................................................... 25 附錄 A：程序 清單 ..................................................................................... 26 附錄 B：源代碼 ......................................................................................... 26 基于 CoretexM3 的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)（論文） 大連理工大學(xué)城市學(xué)院 3 第一章 緒論 為給人們提供一個更加舒適、便捷、高效、安全的生活環(huán)境，建立一個高效率、低成本的智能家居系統(tǒng)已成為當(dāng)今的一個熱點問題，近年來，國際和國內(nèi)許多公司都提出相應(yīng)的解決方案，但至今為止，這一領(lǐng)域的國際標(biāo)準(zhǔn)尚未成熟。智能家居是 IT 技術(shù) 、 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)向傳統(tǒng)家電產(chǎn)業(yè)滲透發(fā)展的必然結(jié)果。家庭安防 往往具有 門窗磁報警、緊急求助報警、燃?xì)庑孤﹫缶?、火?zāi)報警等 功能 。（ 2） 可視對講：通過集成與顯示技術(shù)，家庭智能終端上集成了可視對講功能，無需另外設(shè)置室內(nèi)分機即可實現(xiàn)可視對講的功能。（ 4） 家電控制：家電控制是智能家居集成系統(tǒng)的重要組成和支持部分，代表著家庭智能化的發(fā)展方向。 （ 5） 家庭信息服務(wù)：物業(yè)管理中心與家庭智能終端聯(lián)網(wǎng)，對住戶發(fā)布信息，住戶可通過家庭智能終端的交互界面選擇物業(yè)管理公司提供的各種服務(wù) 。 以往的 智能 家 居的 前端控制終端 絕大多數(shù)是 采用 單片機，隨著 32 位嵌入式處理器的出現(xiàn)，使 處理能力 高、 具有 操作系統(tǒng)和 網(wǎng)絡(luò)功能的嵌入式 系統(tǒng)應(yīng)用于智能家居已成為可能，這將進一步提升智能家居控制系統(tǒng)的性能。手機具有體積小、可隨身攜帶、普及率高、可隨時操作、通信距離不受限制等優(yōu)點，是一種理想的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控終端，很容易被用戶接受。該系統(tǒng)具有簡單易行、成本低、可隨時操作、易被用戶接受的特點。為了使系統(tǒng)具有用戶的友好性，用戶接收信息和發(fā)出的命令全部使用中文。 基于 CoretexM3 的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)（論文） 大連理工大學(xué)城市學(xué)院 5 第二章 系統(tǒng)方案 在智能家居的諸多功能中，人們最關(guān)心的家居的安防和家電控制的實現(xiàn)，所以本系統(tǒng)方案的著眼點放在家居安防和家電控制功能的實現(xiàn)。系統(tǒng)的整體方案如圖 21 所示： 圖 21 智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的整體方案 嵌入式操作系統(tǒng)選擇 ucosii，開發(fā)環(huán)境采用 IAR for ARM 版。通訊模塊采用西門子基于 TC35i 的工業(yè)級 GPRS 模塊，控制命令和報警信息以中文短信的方式進行傳送。作為嵌入式操作系統(tǒng)有如下優(yōu)勢： 基于 CoretexM3 的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)（論文） 大連理工大學(xué)城市學(xué)院 6 （ 1） 低成本開發(fā)系統(tǒng)，源代碼的開放性允許任何人獲取并修改，一方面降低了開發(fā)成本，另一方面又提高了開發(fā)效率。 （ 3） 定制的 OS 內(nèi)核， ucosii 具有獨特的內(nèi)核配置機制，根據(jù)用戶的需要可以將某些模塊選中編譯或不編譯到內(nèi)核中，并能根據(jù)嵌入式設(shè)備的個性需要量體裁衣，內(nèi)核可以達(dá)到幾十個 KB。 （ 5） 良好的網(wǎng)絡(luò)支持， ucosii 提供了對網(wǎng)絡(luò)的模塊支持，這對依賴網(wǎng)絡(luò)的嵌入式設(shè)備來說無疑是一個很好的選擇。 在廚房設(shè) 有煙霧傳感器，當(dāng)它檢測的煙霧濃度達(dá)到報警限時帶動一開關(guān)接點動作，啟動室內(nèi)音響報警裝置發(fā)出警報，同時該信號經(jīng)光電耦合電路送微處理器，控制 GPRS 發(fā)出報警信息到用戶手機。 用戶可發(fā)送中文指令集中的一條或多條命令，實現(xiàn)對一個或多個設(shè)基于 CoretexM3 的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)（論文） 大連理工大學(xué)城市學(xué)院 7 備的控制，系統(tǒng)中文指令集中的指令支持組合使用。 采用西門子公司生產(chǎn)工業(yè)級 GSM/GPRS 模塊 TC35i?？紤]到國內(nèi)用戶的使用習(xí)慣，本系統(tǒng)提供一組中文指令集供用戶使用，用戶通過短信發(fā)送系統(tǒng)提供的中文指令，可以方便的了解家中各種電器的工作狀態(tài)并加以控制，同時在系統(tǒng)報警條件被觸發(fā)時自動以中文短信的方式將報警信息發(fā)送到用戶手機。 對 GPIO的控制需要首先對相應(yīng)的端口和具體引腳進行配置，具體的使用也很簡單， Luminary驅(qū)動庫中自帶一組對 GPIO進行操作的輸入輸出函數(shù)，用戶在對使用具體的 GPIO引腳時，只需調(diào)用相應(yīng)的 IO操作函數(shù)即可。 由于 LM3S6952 是德州儀器公司最近兩年才推向市場的一款CoretexM3 內(nèi)核芯片，設(shè)計比較新且功能強大，所以 ucosii 還沒有對此芯片提供很好的支持，我們參考了多方面資料，做了大量實驗使LM3S6952 能夠運行 ucosii，此項移植工作是我們在本系統(tǒng)設(shè)計中 花費工作量比較大的一項工作。 當(dāng)家居出現(xiàn)有人入室盜竊或火災(zāi)跡象時，門磁傳感器或煙霧傳感器發(fā)出報警信號，經(jīng)光電耦合電路送給 LM3S6952， LM3S6952 判斷處理后通過 GPRS 模塊采用中文短信的形式向默認(rèn)手機發(fā)送報警信息，系統(tǒng)的具體功能如下： （ 1） 空調(diào)遠(yuǎn)程啟?？刂啤Ｈ绻脩舭l(fā)現(xiàn)離家時空調(diào)忘記關(guān)閉，可以通過手機發(fā)出命令關(guān)閉空調(diào)。在冬季， 用戶回家前可以用手機發(fā)出打開供熱閥命令，使家居供熱系統(tǒng)工作。 （ 3） 熱水器遠(yuǎn)程啟?？刂?。 （ 4） 防盜報警功能。 （ 5） 防火報警功能。如果用戶想要了解遠(yuǎn)方家居內(nèi)家電設(shè)備的工作狀態(tài)，可通過手機發(fā)出家電工作狀態(tài)查詢命令，系統(tǒng)基于 CoretexM3 的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)（論文） 大連理工大學(xué)城市學(xué)院 9 會根據(jù)查詢命令發(fā)出指定家電或所有家電設(shè)備的工作狀態(tài)短消息到用戶手機。系統(tǒng)的溫度傳感器實時監(jiān)測家居內(nèi)的室溫，如果用戶 想了解家居內(nèi)的室溫，可通過手機發(fā)出溫度采集命令，系統(tǒng)會將當(dāng)前的室溫以短消息的形式發(fā)給用戶。監(jiān)控命令發(fā)出后系統(tǒng)的動作響應(yīng)時間﹤ 10秒。 （ 2） 通信指標(biāo)：符合 GSM 短消息業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)。 （ 3） 防盜報警指 標(biāo)：門窗打開縫隙﹥ ，系統(tǒng)發(fā)出防盜報警信息，遠(yuǎn)方手機在 15 秒內(nèi)收到報警短信。 （ 5） 家居室溫測量 :測量范圍為 － 55℃ ～＋ 125℃ ,當(dāng)溫度在－ 10℃ ～＋ 85℃ 之間時測量誤差為 ℃， 在手機短消息的溫度顯示值精確到個位，溫度采集響應(yīng)時間 30 秒。 圖 41 智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)硬件構(gòu)成 家電控制的硬件實現(xiàn) 家電控制包括熱水器、空調(diào)、取暖閥的控制。 安防報警的硬件實現(xiàn) LM326952 溫度傳感器 煙霧傳感器 門磁傳感器 光電耦合 熱水器開關(guān)溫度傳感器 空調(diào)開關(guān) 取暖閥 繼電器 驅(qū)動 GPRS 模塊OKU 手機 家居報警器取暖閥 基于 CoretexM3 的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)（論文） 大連理工大學(xué)城市學(xué)院 11 防 盜報警傳感器選用門磁，它由一塊磁鐵和霍爾元件電路組成，當(dāng)二者距離大于 厘米時處于斷開狀態(tài)，小于 厘米時處于閉合狀態(tài)。該報警開關(guān)信號經(jīng)光電耦合電路傳送到 LM3S6952對應(yīng)的 GPIO 口，經(jīng)處理后控制 GPRS 模塊發(fā)出防盜報警中文短消息。煙霧傳感器是的工作原理是由于它在內(nèi)外電離室里面有放射源電離產(chǎn)生的正、負(fù)離子，在電場的作用下分別 向正負(fù)電極移動。 一旦有煙霧竄逃外電離室 ，干 擾了帶電粒子的正常運動， 從而使電流，電壓有所改變，破壞了內(nèi)外電離室之間的平衡 ，從而產(chǎn)生一個開關(guān)信號，該開關(guān)信號經(jīng)光電耦合電路傳送到 LM3S6952 對應(yīng)的 GPIO口，經(jīng)處理后由 GPRS 模塊發(fā)出火災(zāi)報警中文短消息。 其內(nèi)部存儲器包括一個高 速暫存 RAM 和一個非易失性的可電擦除的 E2RAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器 TH、 TL 和結(jié)構(gòu)寄存器。第三個和第四個字節(jié)是 TH、 TL 的易失性拷貝，第五個字節(jié)是結(jié)構(gòu)寄存器的易失性拷貝，這三個字節(jié)的內(nèi)容在每一次上電復(fù)位時被刷新。第九個字節(jié)是冗余檢驗字節(jié)。 考慮到本系統(tǒng)只需采集室溫，溫度變化范圍在 DS18B20 的測量范圍之內(nèi)，由于 DS1820 僅需要一條數(shù)據(jù)線就可完成對數(shù)據(jù)的傳送，非常節(jié)省硬件資源，因此采用 DS18B20 作為本系統(tǒng)的溫度傳感器。 TC35i 模塊集成了完整的射頻電路和 GSM 的基帶處理器，提供了功能完備的系統(tǒng)接口。 TC35i 模塊支持外部 SIM 卡，模塊自動監(jiān)測和適應(yīng) SIM 卡類型。 軟件總體結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)總體采用多任務(wù)編程技術(shù)實現(xiàn)，軟件的總體結(jié)構(gòu)如圖 42 所示。 創(chuàng)建遠(yuǎn)程控制任務(wù) 開始 目標(biāo)板初始化 CPU初始化 串口初始化 創(chuàng)建報警任務(wù) 啟動多任務(wù) 結(jié)束 圖 43主程序流程圖 基于 CoretexM3 的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)（論文） 大連理工大學(xué)城市學(xué)院 15 N Y 命令解析 創(chuàng)建遠(yuǎn)程控制任務(wù) 讀串口數(shù)據(jù) 開 關(guān) 空調(diào) 開熱水器