基于GPRS網(wǎng)絡(luò)和嵌入式操作系統(tǒng)的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)（軟件部分） .doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）作者：學(xué)號(hào)：系部：專業(yè)：通信工程題目：基于GPRS網(wǎng)絡(luò)和嵌入式操作系統(tǒng)的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)（軟件部分）指導(dǎo)者：教授評(píng)閱者：2010年6月畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）摘要物聯(lián)網(wǎng)是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信之后新一輪信息技術(shù)的革命，是將物體通過傳感設(shè)備、通信手段實(shí)現(xiàn)全面互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，包括物與物之間的互聯(lián)互通，也包括人與物之間的互聯(lián)互通。智能家居系統(tǒng)可以將相對(duì)獨(dú)立的電器產(chǎn)品“智能”地連接在一起，提供全方位信息交換功能，幫助家庭內(nèi)部及外部實(shí)現(xiàn)信息暢通，從而優(yōu)化生活環(huán)境，提高生活質(zhì)量。本文提出了一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)和嵌入式操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)的家庭網(wǎng)絡(luò)無線接入方案，能通過手機(jī)對(duì)家居進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制，實(shí)時(shí)獲得當(dāng)前圖像信息和家居環(huán)境的各項(xiàng)物理參數(shù)。調(diào)研了國內(nèi)外智能化家居系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并結(jié)合目前國內(nèi)智能家居的發(fā)展特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于ARM的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)中選用了ARMS3C2410處理器和嵌入式WindowsCE操作系統(tǒng)，主要由基于ARM的主控模塊、GPRS短信發(fā)送模塊兩部分組成。本文完成了智能家居監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了調(diào)試，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的有效性和實(shí)用性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明提出的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是可行的，且整個(gè)系統(tǒng)具有良好的通用性和可擴(kuò)展性。由于采用WindowsCE作為嵌入式操作系統(tǒng)，符合嵌入式的發(fā)展潮流，方便了在該設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)和擴(kuò)展。關(guān)鍵詞：智能家居,嵌入式WindowsCE,ARMS3C2410，GPRS畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）ABSTRACTInternetofThingsisthenexttechnologyofcomputer,theInternetandmobilecommunications,andthenewroundofinformationtechnologyrevolutionwhichistheobjectthroughthesensingequipment,communicationmeanstoachievefullinterconnectionofnetworks,includingmaterialsandinteroperabilitybetweenobjects,andslsoincludingtheinterconnectionbetweenpeopleandobjects.Ithasdrawnmoreandmoreattentiontobuildahannoniousandcomfortablehomeenvironment，usingthelatestachievementintheinformationindustry.InthisPaper,thehomegatewaywirelessaeeessProgramwasbasedonGRPSnetworks，ARM，andembeddedWindowsCEoperatingsystem.ltcanbecontrolledthroughmobilePhoneshortmessage,anditcanprovidreal-timeaccesstocurrentinformationofimagesandphysiealparametersofthehomeenvironment.Alotofresearchhasbeendonetoknowthestatusanddevelopmenttrendathomeandabroad.Combinedwithcurrentdevelopmentofsmart-homefeatures,asmart-homemonitoringandcontrollingsystembasedonembeddedsystemhasbeendesigned.S3C2410developmentboardbasedonARM9processorandembeddedWindowsCEoperatingsystemwaschoseninthisdesign.ThedesigncontainstheARMcontrolmoduleandGPRSmodule.Thesystemhardwareandsoftwarehavebeendesigned,andhavebeendebugged,inordertoverifytheeffectivenessandpracticalityofthesystem.Resultsshowthatthedesignisfeasible,andthewholesystemhasgoodversatilityandscalability.BecauseoftheusingofWindowsCEasanembeddedoperatingsystem,whichisinlinewiththedevelopmenttrendofembeddedsystem,itwillbeconvinenttomakeaseconddevelopmentandexpansioninthehardwareplatform.KEYWORDS:SmartHome，ARM，EmbeddedWindowsCE,GPRS畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）目錄第一章緒論.11.1研究背景.11.2智能家居系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢.11.3課題研究開發(fā)意義.41.4論文組織結(jié)構(gòu).5第二章GPRS技術(shù)及模塊指令.62.1GPRS技術(shù)主要特點(diǎn).62.1.1GPRS網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu).82.1.2GPRS協(xié)議.92.1.3GPRS的路由管理.102.2Q2406AGPRS模塊的介紹.122.3GPRS通信模塊的AT指令.132.4AT指令的測試.15第三章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì).183.1智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì).183.1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成.193.1.2功能分析.193.2嵌入式系統(tǒng)選用方案.203.2.1嵌入式系統(tǒng)概述及其特征.203.2.2S3C2410微處理器.22第四章嵌入式WindowsCE系統(tǒng)的構(gòu)建.234.1嵌入式操作系統(tǒng)的選擇.234.2WindowsCE的特點(diǎn).254.3基于WindowsCE的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程.274.3.1硬件設(shè)計(jì).27畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）4.3.2WindowsCE的運(yùn)行.284.3.3定制操作系統(tǒng).284.3.4應(yīng)用程序開發(fā).284.4WindowsCE系統(tǒng)的定制和移植.284.4.1BSP的開發(fā).284.4.2使用PB定制WindowsCE內(nèi)核鏡像.314.4.3WindowsCE系統(tǒng)的移植.31第五章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).325.1GPRS通信模塊的設(shè)計(jì).325.1.1EVC安裝及使用.335.1.2安裝SDK.345.1.3MicrosoftActiveSync.345.2通信軟件的設(shè)計(jì).355.3軟件程序代碼及分析.38第六章安裝調(diào)試與實(shí)驗(yàn)結(jié)果.436.1實(shí)驗(yàn)箱簡介.436.2安裝調(diào)試步驟.44第七章總結(jié)與展望.46致謝.47參考文獻(xiàn).48畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第1頁第一章緒論1.1研究背景隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，城鄉(xiāng)居民的消費(fèi)觀念有了較大的改變。人們不再滿足于的吃飽穿暖，而是追求更多物質(zhì)和精神方面的享受。智能家居或稱智能住宅。住宅智能化是人類住宅的又一場新的革命，它能大大改變?nèi)藗兊纳罘绞?、工作方式。所以現(xiàn)代社會(huì)的家庭正在以家庭智能化帶來的多元化信息和安全、舒適、便利的生活環(huán)境，更加輕松、有序、高效的現(xiàn)代生活方式，作為一個(gè)理想的目標(biāo)來永恒的追求。智能家居以住宅為平臺(tái)，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理、控制于一體，利用先進(jìn)的通訊技術(shù)、電力自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、無線電技術(shù)，將與居家生活有關(guān)的各種設(shè)備有機(jī)地結(jié)合起來，綜合管理家中設(shè)備，來創(chuàng)造一個(gè)優(yōu)質(zhì)、高效、舒適、安全、便利、節(jié)能、健康、環(huán)保的居住生活環(huán)境空間。智能家居在保持了傳統(tǒng)的居住功能的基礎(chǔ)上，擺脫了被動(dòng)模式，成為具有能動(dòng)性智能化的現(xiàn)代工具。它不僅提供了全方位的信息交換功能，還優(yōu)化了人們的生活方式和居住環(huán)境，幫助人們有效地安排時(shí)間、節(jié)約各種能源，實(shí)現(xiàn)了家電（如空調(diào)、熱水器等）控制、照明控制、防盜報(bào)警、定時(shí)控制及計(jì)算機(jī)控制等。1.2智能家居系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢家庭智能系統(tǒng)，也被稱為智能家居系統(tǒng)（SmartHomeSystem），在國外已經(jīng)獲得了長足地發(fā)展。自世界上第一幢智能建筑于1984年在美國康涅迪格州出現(xiàn)后,美國、加拿大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的國家和地區(qū)先后提出了各種智能家居方案。近年來計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制和通信技術(shù)的發(fā)展,己經(jīng)深刻地改變了人們的工作方式,極大地提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率,為社會(huì)創(chuàng)造了巨大的財(cái)富,相比之下帶給個(gè)人和家庭生活的好處卻十分有限,傳統(tǒng)的居家方式并沒有因信息時(shí)代的到來而產(chǎn)生多大變化。家電產(chǎn)品種類日益增多,分散控制給人畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第2頁們帶來了極大的不便,作為社會(huì)組成的基本單元-家庭，幾乎成為信息時(shí)代的孤島。在這樣的背景下,人們開始關(guān)注居住環(huán)境,注重家居環(huán)境的安全、健康、便捷和舒適,如何有效地在家居環(huán)境里組建家庭信息網(wǎng)絡(luò),將各種家電產(chǎn)品結(jié)合成一個(gè)有機(jī)整體,以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種家電設(shè)備的集中或并通過它對(duì)家電設(shè)備進(jìn)行集中或異地的智能化控制與管理,更好地為人們提供家居環(huán)境的各類信息,為開發(fā)網(wǎng)化、智能化、數(shù)字化的新型住宅提供必要的軟硬件支持。（1）智能家居發(fā)展現(xiàn)狀目前，美國則有近4萬戶家庭安裝了這類系統(tǒng)，在新加坡有近30個(gè)社區(qū)的近5000戶家庭采用了這種家庭智能化系統(tǒng)。美國智能家居行業(yè)的專業(yè)顧問公司一份統(tǒng)計(jì)資料顯示:在1995年，美國一個(gè)家庭要安裝家庭自動(dòng)化設(shè)備的平均費(fèi)用在7000-9000美元之間，而目前的費(fèi)用則己經(jīng)大大降低。預(yù)計(jì)在今后的4年內(nèi)，家庭自動(dòng)化市場的年平均增長率為8%。同國外相比，我國對(duì)智能家居和家庭網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)產(chǎn)品的研制起步較晚。但是政府部門在政策和標(biāo)準(zhǔn)等方面，不斷加大扶持力度，指導(dǎo)行業(yè)發(fā)展。目前，建設(shè)部批準(zhǔn)建立7個(gè)普及型網(wǎng)絡(luò)社區(qū)，北京市己經(jīng)計(jì)劃建設(shè)30個(gè)網(wǎng)絡(luò)社區(qū)，總戶數(shù)將達(dá)3萬戶。按照建設(shè)部的要求，到2010年，大中城市60%的住宅要實(shí)現(xiàn)智能化。我國將住宅小區(qū)智能化定義為:利用4C(即計(jì)算機(jī)、通訊與網(wǎng)絡(luò)、自控、IC卡)技術(shù)，通過有效的傳輸網(wǎng)絡(luò)，將多元信息服務(wù)與管理、物業(yè)管理與安防、住宅智能化系統(tǒng)集成，為住宅小區(qū)的服務(wù)與管理提供高技術(shù)的智能化手段，以期實(shí)現(xiàn)快捷高效的超值服務(wù)與管理，提供安全舒適的家居環(huán)境。（2）智能家居系統(tǒng)發(fā)展趨勢家庭是信息社會(huì)的基本單元，是信息家庭的立足點(diǎn)和著眼點(diǎn)。未來的家庭中，各種信息家電將組成一個(gè)家庭局域網(wǎng)，并通過家庭網(wǎng)關(guān)接入互聯(lián)網(wǎng)。家庭網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展勢必會(huì)受到現(xiàn)代控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的影響。其發(fā)展趨勢主要有:基于控制器的智能家庭網(wǎng)絡(luò)基于控制器的家庭網(wǎng)絡(luò)符合當(dāng)前多數(shù)家庭的實(shí)際情況，可以解決當(dāng)前家庭中大量存在的傳統(tǒng)家電設(shè)備的互聯(lián)問題，同時(shí)通過電話線實(shí)現(xiàn)對(duì)PSTN畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第3頁的撥號(hào)接入，可完成數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳和異地控制。這種方式具有很大的市場價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景?；诩矣秒娔X的智能家庭網(wǎng)絡(luò)基于家用電腦的智能家庭網(wǎng)絡(luò)把熟悉的PC技術(shù)簡單地嫁接到新的家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，通過無線局域網(wǎng)，使用家用電腦作為中央控制單元，提供家庭與Internet之間的尋址和路由?；陔娏€通信的智能家庭網(wǎng)絡(luò)電力線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使用的是與插座直接相連的現(xiàn)有電力線，不需要電話線，只要用一個(gè)電力線適配器插入插座即可?；陔娏€通信的智能家庭網(wǎng)絡(luò)由于電力線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼捌潆娫床遄米鹘尤朦c(diǎn)的方便性，使其成為智能家庭網(wǎng)絡(luò)的一種很有吸引力的候選技術(shù)和新的發(fā)展趨勢。一套典型的智能家居系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能特點(diǎn)：1.安全監(jiān)控：包括各種報(bào)警探測器的信息采集，開關(guān)門報(bào)警等如門磁、緊急按鈕、紅外探測、煤氣探測、火警探測等，并完成與住宅小區(qū)物業(yè)管理和110報(bào)警的聯(lián)網(wǎng)。2.背景音樂：在居室的任何一間房里，包括廚房、衛(wèi)生間和陽臺(tái)，均安裝背景音樂線，通過多個(gè)音源，可以讓每個(gè)房間都聽到美妙的背景音樂。3.具有功能完善的三表(水、電、煤氣)遠(yuǎn)程傳送收費(fèi)系統(tǒng)(一般配合在智能住宅小區(qū)使用)。4.家電控制：利用計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、PDA通過高速寬帶接入Internet，并對(duì)燈具、窗簾、空調(diào)、冰箱、電視、洗衣機(jī)等家用電器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、定時(shí)控制。5.家居商務(wù)和辦公：實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上購物、網(wǎng)上商務(wù)聯(lián)系、視頻會(huì)議?；贗nternet的電子商務(wù)使每天的工作事務(wù)變得更加容易和簡單。網(wǎng)上娛樂同樣簡單方便。如：家庭影院、無線視頻傳輸系統(tǒng)、在線視頻點(diǎn)播、交互式電子游戲等，在智能家居中，你可以和家庭成員或其它游戲愛好者一起通過計(jì)算機(jī)、電視、甚至可以用PDA在線玩各種網(wǎng)絡(luò)游戲。6.家庭醫(yī)療保健和監(jiān)護(hù)：利用Internet，實(shí)現(xiàn)家庭的遠(yuǎn)程醫(yī)療和監(jiān)護(hù)。Internet在智能家居醫(yī)療保健中的作用有很大的潛力，不僅助您身心更加健康，而且會(huì)降低醫(yī)療保健成本。每天，你都可以在家中將測量的血壓、體溫、脈搏、葡萄糖含量等參數(shù)傳遞給醫(yī)療保健專家，并和醫(yī)療保健專家畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第4頁在線咨詢和討論，省去了許多在醫(yī)院排隊(duì)等候的麻煩。而對(duì)于家有老人和孩子的家庭，配備求助系統(tǒng)(按鍵)，保障家人的健康和安全。7.信息服務(wù)：通過Internet可在任何時(shí)間任何地點(diǎn)獲得和交換信息，信息傳輸可以以多種形式，從靜態(tài)文本、圖形到動(dòng)態(tài)的音頻、視頻信息。同時(shí)，Internet改變了人們的通訊交流方式，使人們能通過文本、圖形、多媒體迅速地溝通信息。E-mail、短信息、聊天室等通訊方式對(duì)生活產(chǎn)生了很大影響在旅行中父母可使用聊天工具和視頻會(huì)議工具保持和孩子聯(lián)系。在智能家居中，您還