【正文】 體、網(wǎng)絡(luò)電話以及許多電子消費產(chǎn)品領(lǐng)域。這種系統(tǒng)開發(fā)周期短、技術(shù)可信賴，而且可以通過已構(gòu)建的設(shè)備對智能系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，具有很強(qiáng)的商業(yè)競爭有優(yōu)勢。圖22 嵌入式操作系統(tǒng)的幾種應(yīng)用 常見的幾種嵌入式操作系統(tǒng) 總的來說，嵌入式操作系統(tǒng)可以從硬件和軟件來進(jìn)行劃分，但是由于其種類、數(shù)量繁多，目前在我們嵌入式領(lǐng)域廣泛見到的的操作系統(tǒng)有：Linux、uC/OSⅡ、VxWorks、Windows Embessed等，而在智能手機(jī)領(lǐng)域有iOS、Android等。而嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛的要數(shù)信息家電領(lǐng)域，這些應(yīng)用在改善人們生活質(zhì)量的同時，也深深地影響著人們的生活方式。 嵌入式操作系統(tǒng)及其應(yīng)用 嵌入式操作系統(tǒng)（Embedded Operating System，簡稱：EOS）則是用于嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)，它通常是利用系統(tǒng)的模塊化設(shè)計來達(dá)到對功能的整合，而且它一般具有系統(tǒng)內(nèi)核小、專用性強(qiáng)、系統(tǒng)精簡、實時性高等顯著特點，在現(xiàn)實生活中應(yīng)用十分廣泛。總體的方案設(shè)計如圖21所示。單片機(jī)AT89C51和SIM900A構(gòu)成GPRS控制模塊作為核心通信控制器,通過RS485總線與空調(diào)控制器相連接，空調(diào)的機(jī)組控制器再去控制它的溫度、開關(guān)等各種狀態(tài)。因為采用了單片機(jī)內(nèi)核，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定，處理速度快，方便，成本低廉，而手機(jī)普及率高，短消息功能成熟，總的來說性價比高，是現(xiàn)階段的不二之選。但是這種系統(tǒng)的弊端顯而易見——必須是智能空調(diào)，雖然我國在加大智能家電的應(yīng)用比例，但是它的市場占有比例還很小，要實現(xiàn)互聯(lián)技術(shù)無疑是一個大麻煩。不過，這個方法的缺點也很明顯，那就是必須要使用智能手機(jī)，還要能上網(wǎng)，再者，還要PC作為中間環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼與傳輸，這在要求簡單方便生活方式的今天顯得有些繁瑣了。 第2章 設(shè)計方案與相關(guān)技術(shù)介紹 智能終端控制系統(tǒng)可以有不同的構(gòu)成，以下列舉了幾種設(shè)計方案： 、PC網(wǎng)絡(luò)組成的控制系統(tǒng)：這種系統(tǒng)要求智能手機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)與PC建立IP/TCP連接，然后向PC端發(fā)送一系列操作指令。列出了與這次課題及主要內(nèi)容相關(guān)的參考文獻(xiàn)。 接下來是致謝、參考文獻(xiàn)、附錄。包括軟件設(shè)計環(huán)境、總體程序設(shè)計、接口通信軟件設(shè)計、SMS短信收發(fā)軟件設(shè)計等 第5章：結(jié)束語。首先給出總體硬件設(shè)計方案，再分布詳細(xì)說明各個部分，包括：主控MUC及晶振、復(fù)位電路、接口電路，GPRS模塊和相關(guān)的電源電路、開關(guān)電路等，最后是空調(diào)控制器的簡單介紹。然后介紹涉及的關(guān)鍵技術(shù)，包括：嵌入式系統(tǒng)、GPRS技術(shù)、SMS技術(shù)、RS485和RS232接口技術(shù)。 設(shè)計的總體工作 這次設(shè)計的總體部分共分為五章，各個部分的設(shè)計工作如下所述： 第1章：闡述設(shè)計背景以及實際應(yīng)用意義，綜合概述國內(nèi)外家用空調(diào)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況。未來家電的智能化程度將進(jìn)一步提高，它除了滿足傳統(tǒng)的智能化需求，還可以在人體感知方面達(dá)到一個新的高度，這些家電可以讓大家消除溝通中不必要的代溝。傳統(tǒng)的家電產(chǎn)品和研發(fā)優(yōu)勢與現(xiàn)階段互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的深入融合將是智能家居系統(tǒng)發(fā)展的一大趨勢。根據(jù)相關(guān)的行業(yè)資料統(tǒng)計，圖11給出了中國智能終端市場的容量和發(fā)展趨勢[1]。所以，接下來的時間里，空調(diào)需求量的增長趨勢將更加不可限量。近兩年是中國家電行業(yè)的政策真空期，市場秩序也正在接受一番洗禮。目前，發(fā)達(dá)國家的奇勝、ABB、HONEYWELL、GE、莫頓是高端智能家居產(chǎn)品的代表。47姓名：論文題目自從1984年在美國誕生第一座智能大廈之后，智能建筑在全世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展起來，由于智能建筑本身舒適化、人性化、智能化的變革，帶動了家用電器控制系統(tǒng)的智能化，進(jìn)而形成信息家電產(chǎn)業(yè)的雛形。這種快捷的人機(jī)交互模式把人們從繁雜的生活瑣事中解脫出來，不僅提高了生活工作效率，更大大節(jié)約了時間，從而可以使我們?nèi)プ龈佑幸饬x的事情，生活品質(zhì)提高了，也節(jié)約了資源，何樂而不為呢？ 家用電器及智能終端的發(fā)展概況 家用電器智能控制器是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與時代科技的產(chǎn)物，是信息技術(shù)與生活理念的完美結(jié)合，是社會文明快速向前發(fā)展的一種標(biāo)志。 本次設(shè)計是以家用空調(diào)設(shè)計為例，它在保持了傳統(tǒng)家電適用功能的基礎(chǔ)上，擺脫單一的被動操作模式，成為了一種相對能動的、智能化的、方便的、可遠(yuǎn)程操控的新型家電工具?；贕PRS的家用空調(diào)智能終端設(shè)計方案第1章 引言 課題設(shè)計的背景及意義 隨著經(jīng)濟(jì)生活水平的提高，社會信息化的加快，人們的工作生活與信息通信之間的關(guān)系日益緊密，而在人們逐漸改變生活工作習(xí)慣的同時，對居住與家居的硬件條件要求也更加高，這不僅是一種生活方式的改變，更是一種相對于傳統(tǒng)生活家居觀念的巨大革新。因此，在智能家居這一領(lǐng)域，家用電器便朝著方便化、遠(yuǎn)程化、智能化、人性化這一方向發(fā)展。這種無線的智能終端工具增加了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和接收，在傳統(tǒng)模式上進(jìn)行了較大優(yōu)化，也使人們的生活理念得到了改變。 國外家用智能終端的發(fā)展現(xiàn)狀 1977年美國華納電纜通訊公司在有線電視的基礎(chǔ)上開發(fā)了QUBE(庫貝)交互電視系統(tǒng)，它為每一個用戶提供一個機(jī)頂盒，供用戶輸入接收、選擇、拒絕等一系列控制信息，這應(yīng)該被認(rèn)為是最早的家電信息化系統(tǒng)。 美國的很多家電智能控制系統(tǒng)科研工作者在20世紀(jì)末期歷盡千辛才將家電控制自動化形成一定的模式與協(xié)議，如：西歐的EHS、EIB、BatiBUS、美國的CEBUS、BACNETS、Marthous Lonworks、BACEBUS等，由于這個模式在全世界都沒有成型，且弊端多多，而由幾種到分部的總線型控制方式是它們總的研究方向。 國內(nèi)家用空調(diào)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展概況 近幾年對中國的空調(diào)市場來說是有特殊意義的年份，從幾年前開始中國家電市場先后經(jīng)歷了“家電下鄉(xiāng)”，“以舊換新”，“節(jié)能惠民補(bǔ)貼”三輪政策長達(dá)數(shù)年的刺激。而奧維咨詢(AVC)數(shù)據(jù)顯示，中國家用空調(diào)終端零售量在冷年2014年達(dá)到了4430萬臺，%；而零售額為1570億元，%，從以上宏觀數(shù)據(jù)可以看出雖然缺少了政策刺激，家用空調(diào)的終端零售規(guī)模在整體市場低迷的情況下仍然實現(xiàn)穩(wěn)定增長[22]。 在國內(nèi)家電行業(yè)總體規(guī)模和使用智能終端的高端家電產(chǎn)品比例環(huán)環(huán)上升下，我國智能家電行業(yè)的總體規(guī)模與市場占有率都在不斷擴(kuò)大。陳海平:基于GPRS的家用空調(diào)智能終端設(shè)計 圖11中國智能終端市場的容量和發(fā)展趨勢現(xiàn)在各大家電企業(yè)都越來越重視智能家居這一新興家電領(lǐng)域中新的機(jī)會點，相繼提出了智能家居戰(zhàn)略。隨著無線網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的快速發(fā)展、數(shù)據(jù)傳輸功能的進(jìn)一步優(yōu)化等等，這些都無疑為智能家電的發(fā)展提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐。不過多依賴人的操控的，讓人放心的，而且具備對人體和環(huán)境感知的智能家電才是未來智能終端系統(tǒng)的發(fā)展方向[1]。第2章：全面比較幾種智能控制系統(tǒng)方案，選擇一種切實可行的方案，提出本次設(shè)計課題的總體設(shè)計方案。第3章：介紹家用空調(diào)智能終端系統(tǒng)的硬件設(shè)計。第4章：介紹家用空調(diào)智能終端系統(tǒng)的軟件設(shè)計。這部分是對本次設(shè)計中實現(xiàn)的功能簡要概括，以及這次課題的心得體會、過程中的不足、展望和實際應(yīng)用價值的歸納。感謝學(xué)習(xí)期間父母、老師、同學(xué)的大力支持和無私熱情的幫助。最后，附錄中列出了原理圖和相關(guān)整體程序。而另一方面，需要將空調(diào)的嵌入式設(shè)備通過總線技術(shù)與PC相連，并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這樣，就可以通過手機(jī)終端控制智能空調(diào)了。 ：這種系統(tǒng)要求空調(diào)具有網(wǎng)絡(luò)收發(fā)功能，可以連接英特網(wǎng)，而無線終端可以直接與空調(diào)進(jìn)行通信傳輸，進(jìn)而發(fā)送操作指令。 ：這種終端控制系統(tǒng)在嵌入式系統(tǒng)的和各種工具語言的支撐下，手機(jī)通過GSM/GPRS蜂窩網(wǎng)絡(luò)向GPRS模塊發(fā)送一系列控制指令，而GPRS模塊通過有線電路將電信號傳輸給空調(diào)，空調(diào)再做相應(yīng)的狀態(tài)改變，完成之后GPRS通信模塊又把狀態(tài)信息反饋給手機(jī)終端。 總體方案設(shè)計 在比較了幾種智能終端系統(tǒng)設(shè)計方案后,本次設(shè)計采用手機(jī)作為移動終端,基于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)的短消息SMS作為遠(yuǎn)程傳輸控制媒介。而此次GPRS控制器作為系統(tǒng)通信傳輸?shù)闹修D(zhuǎn)站，可謂是起到了“承前啟后“的作用，是空調(diào)終端與移動終端信息傳輸?shù)臉蛄?。圖21 總體方案設(shè)計 嵌入式系統(tǒng) 操作系統(tǒng)（Operating System）是一種計算機(jī)系統(tǒng)軟件，是控制計算機(jī)硬件和軟件資源的計算機(jī)程序，它為用戶與計算機(jī)之間提供一種接口，使人們在舒適友好的環(huán)境下工作，同時計算機(jī)又為人們提供各種所需的資源。目前，幾乎在各個領(lǐng)域都有嵌入式操作系統(tǒng)的應(yīng)用，比如數(shù)控機(jī)床、電力系統(tǒng)的工業(yè)控制，車輛的定位導(dǎo)航、交通管理中的信息監(jiān)控，家庭服務(wù)領(lǐng)域的家庭智能控制，各種ATM終端的POS網(wǎng)絡(luò)等等。22圖給出了嵌入式操作系統(tǒng)的幾種應(yīng)用。下面是常見的幾種嵌入式操作系統(tǒng)： 1. Windows Embessed嵌入式操作系統(tǒng) 它是一種基于二進(jìn)制的、包含成百上千個功能組件的嵌入式操作系統(tǒng)，并且可以提供Windows操作系統(tǒng)的功能。另一方面，它具有行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的安全性、可靠性和性能，具備新的多媒體、電源管理等功能，出色的可操作性受到了很多人的青睞。此外，Linux的內(nèi)核網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)很完善，支持以太網(wǎng)和無線網(wǎng)，因此在信息家電和圖形界面方面發(fā)展很快，所以發(fā)展前景非常可觀。它最早出自于Jean ，其前身是uC/OS。 由于uC/OSⅡ的絕大多數(shù)程序都是通過C語言編寫的，這對于很多人來說無疑方便了不少。它有核心、任務(wù)同步和接口、時鐘、任務(wù)處理5大部分，并且還可以通過函數(shù)調(diào)用等實現(xiàn)任務(wù)的優(yōu)先等級和切換。它的體系結(jié)構(gòu)圖如23所示。 GPRS系統(tǒng)和SMS技術(shù) GPRS技術(shù)介紹 GPRS，全稱（General Packet Radio Service），及通用分組無線服務(wù)技術(shù)?？梢哉f，GPRS是在GSM網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上新增加了網(wǎng)絡(luò)實體來實現(xiàn)數(shù)據(jù)分組業(yè)務(wù)，主要增加的是GPRS服務(wù)支持節(jié)點SGSN、GPRS網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點GGSN、分組控制單元PCU等。圖24 GPRS系統(tǒng)原理圖 SGSN（GPRS服務(wù)支持節(jié)點）：主要是完成對用戶身份識別，加密，壓縮等功能的移動數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和接入控制以及對用戶數(shù)據(jù)庫的訪問；對IP數(shù)據(jù)進(jìn)行通路傳輸和協(xié)議轉(zhuǎn)換，以實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的傳輸；為了節(jié)約空口信令，支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)和電路業(yè)務(wù)同時工作；還可以支持短信的收發(fā)。對 GPRS分組數(shù)據(jù)包進(jìn)行GGSN的協(xié)議轉(zhuǎn)換。由于PCU使用了分組功能，從而能夠控制無線鏈路，且能夠讓多用戶連入一個無線資源。 GPRS的網(wǎng)絡(luò)訪問速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于GSM，而在連接建立的時間上也極短，傳輸速率相對更高，費效比低，更適用于移動辦公、多媒體業(yè)務(wù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等信息服務(wù)領(lǐng)域。 除此之外，GPRS承載了GSM系統(tǒng)的WAP，即短消息、電路型數(shù)據(jù)、GPRS型數(shù)據(jù)。 SMS系統(tǒng)介紹 SMS（Short Message Service）短消息服務(wù)，它是在短息服務(wù)中心的幫助下，消息通過存儲轉(zhuǎn)發(fā)的方式從一個手機(jī)終端傳送到另一個終端，即SMS短信服務(wù)并不是直線無障礙傳輸給接收終端，而是通過短信服務(wù)中心進(jìn)行存儲轉(zhuǎn)發(fā)，因此它只是一種儲存和轉(zhuǎn)發(fā)的服務(wù)。即SMS把收到發(fā)送者的短信轉(zhuǎn)發(fā)給短信服務(wù)中心，SMS網(wǎng)關(guān)收到短息服務(wù)中心發(fā)送的短信后，就向歸屬位置寄存器查找接收端的路由信息，再通過查詢到的路由信息將短信發(fā)送至接收者的移動交換中心，最后基站子系統(tǒng)將移動交換中心發(fā)送的短信發(fā)送給接收終端。圖25 SMS數(shù)據(jù)傳輸流程 短消息應(yīng)用起來簡單、方便，常常為用戶提供一些感興趣的信息，比如：氣象信息、交通信息、尋呼信息、位置信息等，正是由于這些簡便實用的功能使得它經(jīng)久不衰，在近些年來發(fā)展迅速