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智能家居系统及射频/红外转换控制器的设计与实现

作　者: 唐劲添
导　师: 何洪英
学　校: 湖南大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 智能家居 ATmega16L单片机 无线射频通讯 射频/红外转换控制器 远程控制
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 45次
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内容摘要


随着人们物质生活水平质量的提高，安全便捷、节能舒适的家居环境受到人们越来越多的关注。智能家居就是在这种背景下应运而生的，它不仅能满足人们对家居环境日益增长的需求，还能为人们的生活增添情趣。本文通过分析人们对智能家居系统的实际需求，确定了智能家居系统所需的基本功能。通过对智能家居系统的各种实现方案的分析与比较，本文选择了基于B/S结构的服务器架构、以单片机为节点核心的实现方案，并根据所选择的方案进行了系统总体设计。在控制方面，系统提供了基于B/S结构的远程控制、近距离无线遥控控制、本地控制三种控制方式。本文采用ATmega16L单片机和VW1100M无线射频通讯模块作为节点硬件电路的核心元器件，并定义了通信数据包结构。数据包结构采用了软地址编码方式，以提高无线控制信号的可靠性。智能家居底层节点是实现智能家居系统功能的基础。本文以射频/红外转换控制器为例，阐述了系统节点硬件电路的设计及测试思路。通过对射频/红外转换控制器工作原理的研究，本文着重对它的单片机与无线通讯模块、红外收发模块、电源模块和接口电路模块等电路进行了设计，并最终实现出了射频/红外转换控制器。射频/红外转换控制器的红外编码学习在线仿真和通信测试表明，射频/红外转换控制器具备了红外编码自学习能力和射频/红外转换功能。本文最后以射频/红外转换控制器测试了远程控制和近距离无线遥控控制两种系统功能，测试表明，设计的智能家居系统能满足人们对智能家居相关控制的需求，达到了预期的设计目标。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
插图索引  9-11
附表索引  11-12
第1章 绪论  12-18
  1.1 研究背景与意义  12-14
  1.2 国内外研究现状  14-15
  1.3 本文主要内容  15-18
第2章 系统的总体设计  18-40
  2.1 系统功能需求分析  18-19
  2.2 系统设计原则  19-20
  2.3 系统方案设计  20-24
    2.3.1 远程控制方案的选择  20-21
    2.3.2 近距离控制方案的选择  21-22
    2.3.3 Internet 接入方案的选择  22
    2.3.4 服务模式方案选择  22-24
  2.4 系统总体设计  24-39
    2.4.1 系统总体框架设计  24-29
    2.4.2 系统控制方式的设计  29-30
    2.4.3 核心元器件选择  30-33
    2.4.4 通讯格式定义  33-39
  2.5 本章小结  39-40
第3章 射频/红外转换控制器节点硬件电路设计  40-49
  3.1 射频/红外转换控制器的框架设计  40
  3.2 射频/红外转换工作原理  40-42
  3.3 射频/红外转换控制器电路设计  42-47
    3.3.1 单片机ATmega16L和无线通讯模块  42-43
    3.3.2 电源模块设计  43
    3.3.3 显示模块与按键模块  43-44
    3.3.4 接口电路模块  44-45
    3.3.5 红外收发模块  45-47
  3.4 射频红外控制器的实现  47-48
    3.4.1 射频/红外控制器的原理图  47
    3.4.2 射频/红外控制器的PCB设计  47
    3.4.3 射频/红外控制器实物  47-48
  3.5 本章小结  48-49
第4章 系统软件设计  49-56
  4.1 射频/红外转换控制器的软件设计  49-50
  4.2 控制系统软件设计  50-54
    4.2.1 远程控制系统软件设计  50-51
    4.2.2 近距离无线遥控控制系统软件设计  51-53
    4.2.3 本地手动控制系统软件设计  53-54
  4.3 报警信息上报软件设计  54-55
  4.4 本章小结  55-56
第5章 系统功能测试  56-63
  5.1 硬件测试  56-59
    5.1.1 射频/红外转换控制器的在线仿真  56-57
    5.1.2 射频/红外转换控制器的通信测试  57-59
  5.2 系统功能的测试  59-62
    5.2.1 远程控制方式的测试  59-61
    5.2.2 近距离无线遥控控制方式的测试  61-62
  5.3 本章小结  62-63
结论  63-65
参考文献  65-68
致谢  68-69
附录A ATmega16L单片机TQFP/MLF引脚图  69-70
附录B 射频红外转换器PCB原理图  70-71
附录C 攻读学位期间所发表的学术论文目录  71-72
附录D 攻读学位期间所参加的科研项目目录  72

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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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