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基于Linux的智能家居系统设计与实现

作　者: 蔡俊宇
导　师: 方安平
学　校: 武汉理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 嵌入式 Linux 智能家居系统 远程监控
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 517次
引　用: 9次
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内容摘要


随着经济的发展,人们开始期盼着拥有一个安全、舒适、节能和便捷的家居环境。智能家居系统通过整合计算机技术、嵌入式技术、传感器技术、网络通信技术以及自动控制技术,集中或远程监控家庭事务,集安防控制、照明控制、多媒体娱乐、网络连接等功能于一体,满足信息时代人们高品质的生活追求。智能家居系统在欧美发达国家发展比较早,技术也比较成熟,但国内的应用正处在发展阶段,有着广泛的市场,因此,对智能家居系统的研究有着重要的意义。本文首先介绍当前国内外智能家居系统发展的现状,并对现有智能家居系统中存在着布线困难、设备可移动性和兼容性差以及对PC的依赖等不足进行分析,比较了当前智能家居系统的几种通信协议的优劣势,提出了一种采用ZigBee+WIFI作为内部设备通信协议,基于嵌入式技术的智能家居系统解决方案,该方案具有以下特点：1)手持的智能家居系统控制器和各个功能子模块之间通过无线的方式进行传输,解决了基于有线传输方式的传统智能家居系统中存在的布线困难以及可移动性差的问题。2)结合了ZigBee和WIFI无线协议优点的数据通信方式很好地满足内部模块间信息传递的需求。3)基于嵌入式技术的系统设计,摆脱了传统智能家居系统对于PC的依赖,在能耗性、成本控制以及工程施工等方面具有较大的改进。本文针对智能家居系统的特点及要实现的基本功能,确定了系统采用手持智能家居系统控制器和功能子模块的结构模式,以ZigBee+WIFI作为内部通信方式,完成了以S3C2410为主控芯片的手持智能家居系统控制器和功能子模块在内的硬件设计。同时,建立了嵌入式软件系统平台,包括U-boot移植、Linux内核的裁剪移植、文件系统的制作和嵌入式Web服务器移植等工作,以及设备驱动程序及应用程序。最后,整合软硬件系统进行集成测试。测试结果达到设计目标。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-14
  1.1 引言  9
  1.2 智能家居系统发展现状  9-11
    1.2.1 国外智能家居系统的发展现状  9-10
    1.2.2 国内智能家居系统的发展现状  10-11
  1.3 传统智能家居系统特点及不足  11-12
  1.4 课题研究的意义  12
  1.5 课题来源、创新和主要研究内容  12-13
  1.6 本章小结  13-14
第2章 智能家居系统控制系统方案设计  14-28
  2.1 项目相关技术介绍与分析  14-22
    2.1.1 ZigBee无线个域网技术  14-17
    2.1.2 WIFI无线局域网技术  17-18
    2.1.3 嵌入式Web服务  18-19
    2.1.4 智能家居系统通信技术  19-22
    2.1.5 系统评估平台及开发工具  22
  2.2 智能家居系统需求分析  22-23
  2.3 智能家居系统设计  23-27
    2.3.1 智能家居系统设计中的关键问题分析  23-25
    2.3.2 智能家居系统解决方案  25-27
  2.4 本章小结  27-28
第3章 系统硬件的设计与实现  28-35
  3.1 手持智能家居系统控制器的结构设计  28-30
  3.2 电源芯片接口电路设计  30-31
  3.3 ZigBee接口电路设计  31-32
  3.4 GPRS接口电路设计  32-33
  3.5 WIFI接口电路设计  33-34
  3.6 气敏传感器接口电路设计  34
  3.7 本章小结  34-35
第4章 系统软件的设计与实现  35-64
  4.1 智能家居系统软件设计  35-36
  4.2 手持智能家居系统控制器软件平台搭建  36-43
    4.2.1 引导程序移植  36-37
    4.2.2 嵌入式Linux内核移植  37-40
    4.2.3 嵌入式文件系统及嵌入式GUI移植  40-43
  4.3 主要驱动软件设计  43-56
    4.3.1 气敏传感器驱动软件设计  43-46
    4.3.2 温度传感器驱动软件设计  46-48
    4.3.3 收音机模块驱动软件设计  48-51
    4.3.4 WIFI模块驱动软件设计  51-54
    4.3.5 GPRS模块驱动软件设计  54-55
    4.3.6 ZigBee模块驱动软件设计  55-56
  4.4 应用软件功能模块设计  56-63
    4.4.1 手持中央控制器软件设计  56-57
    4.4.2 照明控制子系统  57-58
    4.4.3 远程闹钟模块  58-59
    4.4.4 环境监测子系统  59-62
    4.4.5 视频监控模块  62
    4.4.6 智能家居系统情景模式控制  62-63
  4.5 本章小结  63-64
第5章 系统测试  64-69
  5.1 温度传感器模块测试  64-67
  5.2 信息显示屏模块测试  67
  5.3 视频监控子系统测试  67-68
  5.4 系统总体测试  68
  5.5 本章小结  68-69
第6章 总结与展望  69-70
  6.1 研究成果  69
  6.2 后续的研究工作  69-70
致谢  70-71
参考文献  71-73
攻读硕士学位期间公开发表的论文  73

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
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