毕业设计论文-----现代智能家居系统设计.doc

智能家居系统设计方案拟制：韩越学号：0507050215日期：2008-12-14西安科技大学西安科技大学-智能家居系统第1页-共30页智能家居系统目录一概述.31.1前言.31.2智能家居系统的主要功能.31.3我国智能家居系统现状.3二方案概述.42.1.范围.42.2设计依据.42.2.1智能家居系统模型.42.2.2GPRS技术.52.2.3ZigBee技术.52.3术语、定义.6三系统原理.63.1系统总体结构.63.2系统工作流程.7四硬件总体.84.1信息处理终端硬件总体.84.1.1S3C2410主要特性.94.1.2AM29LV160DB主要特性.124.1.328F128J主要特性.144.1.4HY57V561620主要特性.154.1.5MC13192主要性能.154.1.6PTR4000无线传输模块特性.154.1.6.1PTR4000无线传输模块的基本电气特性：.164.1.6.2模块引脚功能.164.1.6.3硬件接口.174.1.6.4编程配置接口.174.1.6.5PTR4000的配置.18西安科技大学-智能家居系统第2页-共30页4.1.7报警输出电路.194.2监控终端硬件总体.204.2.1S3C44B0X主要特性.204.2.2数据处理类监控终端.214.2.2.1SN75LBC184技术参数.224.2.2.2AD573主要性能.224.2.3图像采集监控系统.234.2.4电机控制监控终端.244.2.4.1TLV5615D/A主要特性.244.3智能遥控器硬件总体.244.3.1点阵LED显示.254.3.1.1点阵显示屏部分.254.3.1.2显示屏控制部分.264.4冗余设计.274.4.1系统总体冗余设计.274.4.2安全监控部分冗余设计.28五软件总体.285.1系统软件构成及平台.285.2系统软件主流程图.28六结构设计.296.1结构.29七参考文献.30西安科技大学-智能家居系统第3页-共30页一概述1.1前言智能家居系统是信息时代带给人们的一个高科技产物它涉及到对家庭网络内所有的智能器具、设备和系统的操作和管理，以及计算机技术、通汛网络技术和自动控制技术的应用。它们的最终目的都是为满足人们对安全、舒适、方便和符合绿色环境保护的需求。1.2智能家居系统的主要功能智能家居系统通过其核心设备一一家庭智能终端来实现家庭网络化的功能。具体功能如下：1，网上服务：网上购物、远程教学、远程医疗等。2，自动抄表：无须人工人户杏表记录，电表、冷水表、热水表、煤气等等计量表的自动传送3可视对讲：住户与访客、访客与物业中心、住户与物业中心均可进行可视或语音对话从而保证了对外来人员进入的控制4供电管理：为所有的灯光电器提供一个有效的控制手段，您町以在任何地方，任何时候控制您的灯光电器例如在伞家出外旅行时亦可通过电话遥控您的家居。5照明控制系统：对灯光进行开闭和调光控制可指定任何一个开关的控制对象(任何位置的一盏或多盏灯)；并且根据不同的情景，做出相应的调整。6、远程控制：在任意地方您都可以通过电话或手机对家庭网络上的各种电器设备进行远程遥控。当然还包括日程管理系统、家居安全防范、语音控制功能、INTERNET远程遥控、网络视频监控等功能。1.3我国智能家居系统现状我国的家庭智能化的发展道路具有自己的特殊性，我国的家庭智能化是由社区(小区)智能化及家庭安全系统逐步发展进化而来的。因此，在我国，家庭智能化的概念更具有实用性。在智能家居系统中家庭安全系统被放在首要的位置，是智能家居系统不可缺少的和基本的组成部分。我们认为，在我国现阶段一个具有实用性的智能家居系统应包括三个方面的内容：西安科技大学-智能家居系统第4页-共30页(1)安全防范及报警功能。(2)对灯光、空调等家用电器的多元化控制功能。(3)对来自家庭内部和外部的多媒体信息的获取、分配、存贮等处理功能。二方案概述2.1.范围本文件规定了智能家居系统的硬件总体设计、软件总体设计、系统运行配置与应用方式以及使用的关键技术等。本文适用于智能家居系统的研发工作。2.2设计依据2.2.1智能家居系统模型智能家居系统根据其传感器和执行器的不同性质，可以分为控制域、信息域和管理域三个部分。1控制域在控制域中，主要由智能传感器和智能控制器组成，传感器用来测量环境参数的变化，并反馈执行器的工作状态执行器接受传感器发出的状态信息或管理域的控制指令并执行。控制域的特点是：(1)数据量小，主要有代表执行器开关状态或控制命令的逻辑变量和代表环境参数的数值变量等。(2)对控制网络的可靠性有较高的要求，但对网络的通信速度(带宽)要求较低。(3)控制域的网络节点多，分布广泛，因此对节点安装、调试、组网操作(使用)的方便性和易用性有较高的要求。2信息域在信息域，将包括各种信息家电或网络家电，如数字电视、网络冰箱、网络微波炉、网络洗衣机、数字机顶盒、数字音响、数码相机、PDA、计算机等，也许我们会用机项盒作为多媒体服务器对来自于家庭内部和外部的各种图像、视频、音频及其它媒体信息进行采集、存贮、分配、数字化压缩及解压缩处理等，并通过各种终端设备实现人机交互。信息域的特点是：(1)数据量大，对网络带宽和实时性要求高。(2)信息来源广泛：有线电视网模拟广播、网络视频服务器有线西安科技大学-智能家居系统第5页-共30页电视网数字广播无线广播、CDVCDDVD等媒体播放器、摄像机、互联网络等。3管理域智能家居系统的管理模型使各个智能家居系统表现出差异性。从控制节点到智能化系统服务器以及实现人机交互的信息终端中的所有软件，构成了家庭智能化的管理域。管理域一般应由前端信息采集软件、网络通信软件、各节点控制软件人机交互界面，以及实现智能化控制及管理模型的管理软件、通信协议等组成。2.2.2GPRS技术GPRS(GeneralPacketRadioService)。即通用无线分组业务，是一种基于GSM系统的无线分组交换技术面向用户提供移动分组的IP或者X25连接。与GSM电路交换数据相比，GPRS在数据业务的承载和支持上具有非常明显的优势：资源共享，频带利用率高，用户只有在进行数据传输时才占有系资源；数据传输率高，GPRS采用分组交换技术，每个用户能同时占用多个无线信道，同一无线信道又可由多个用户共享。理论上，GPRS最高传输率可达1712kbits；支持X25协议和IP协议，可与现有的数据网络进行互通互连；用户永远在线且按流量、时间计费，通信成本低。由此可见，将GPRS技术应用于智能家居系统的数据传输是最理想的选择。2.2.3ZigBee技术Zigbee是一组基于IEEE批准通过的802.15.4无线标准研制开发的有关组网、安全和应用软件方面的技术标准，被称作IEEE802.15.4（Zigbee）技术标准。Zigbee技术是一种结构简单、低功耗、低数据速率、低成本和可靠性高的双向无线网络通信技术，主要适合于自动控制、医用设备控制、家庭自动化等领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。Zigbee技术的优势：数据传输速率低：10KB/秒-250KB/秒，专注于低传输应用；功耗低：在低功耗待机模式下，两节普通5号电池可使用6-24个月免去了充电或者频繁更换电池的麻烦。这也是ZigBee的支持者所一直引以为豪的独特优势。成本低：ZigBee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本；网络容量大：网络可容纳65,000个设备；西安科技大学-智能家居系统第6页-共30页时延短：典型搜索设备时延为30ms，休眠激活时延为15ms，活动设备信道接入时延为15ms；网络的自组织、自愈能力强，通信可靠；数据安全：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，采用AES-128加密算法（美国新加密算法，是目前最好的文本加密算法之一）,各个应用可灵活确定其安全属性；有效范围小：有效覆盖范围1075米之间，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定，基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境；工作频段灵活：使用频段为2.4GHz、868MHz（欧洲）和915MHz（美国），均为免执照（免费）的频段。2.3术语、定义主动监控终端：主动向信息处理终端发送指令的终端。如与安装在室内的门磁、红外、烟雾、燃气监测等传感器连接的监控终端。双向监控终端：通过信息处理终端发送控制指令，同时亦可以查询当前状态的终端。如智能热水器，智能空调，智能窗帘等。被动监控终端：信息处理终端发送查询指令，返回状态数据的终端。如智能水表、电表、煤气表等。指令：对信息处理终端而言，定义为两类。一类是用户控制指令，使用户发出的对监控终端设备的控制指令；另一类是系统指