家居遠程控制項目解決方案

1、.江漢大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）論文論文題目家庭遠程控制解決方案(中文)智能家居控制系統(tǒng)解決方案摘要隨著人們生活水平的提高，傳統(tǒng)家庭已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代家庭的需求，主要是因為傳統(tǒng)家電無法自動獲取外界信息，不同家電無法協(xié)同工作，所以進一步發(fā)展信息化家庭控制系統(tǒng)已成為當務(wù)之急。智能家居是指利用先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、綜合布線技術(shù)，將與家居生活相關(guān)的各種系統(tǒng)有機地結(jié)合起來，通過整體管理，使家居生活更加舒適、安全、有效。與普通家居相比，智能家居不僅具備傳統(tǒng)的居住功能，還提供舒適、安全、優(yōu)質(zhì)、愉悅的家庭生活空間；它們也從原來的被動靜態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂兄鲃又腔鄣墓ぞ撸峁┤轿坏男畔⒔换スδ堋?，幫助家庭與外

2、界保持順暢的信息交流，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效地安排時間，增強居家生活的安全性和舒適度，甚至合理控制各種能源的使用。智能家居是集計算機、網(wǎng)絡(luò)、自動控制、傳感等多種技術(shù)于一體，涉及生態(tài)、環(huán)境、能源等諸多領(lǐng)域的綜合性、系統(tǒng)性工程。智能的核心是負責執(zhí)行控制策略的控制系統(tǒng)?？刂平K端接收到的信號，根據(jù)控制策略向執(zhí)行器發(fā)出控制指令，從而實現(xiàn)家庭自動化。文章介紹了一種新的智能家居遙控系統(tǒng)設(shè)計方案。系統(tǒng)采用藍牙無線通信技術(shù)，實現(xiàn)方便靈活的家庭組網(wǎng)?？赏ㄟ^網(wǎng)絡(luò)遠程控制接入家庭網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)電器，通過家中無線控制終端實現(xiàn)對家庭聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的集中控制。系統(tǒng)簡單易用，擴展性好。關(guān)鍵詞智能家居遙控器藍牙智能摘 要隨著現(xiàn)

3、代科技的發(fā)展，以及人們生活水平的提高，人們一直以追求更安全、更舒適、更智能的家居為目標。單個家電的自動化并不能完全滿足人們的需求，家電網(wǎng)絡(luò)化成為必然趨勢。智能家居、網(wǎng)絡(luò)化家居、家庭網(wǎng)絡(luò)、智能家居數(shù)字化家庭、數(shù)字化家居等概念在國內(nèi)外被廣泛提出，越來越多的新技術(shù)在家庭智能系統(tǒng)中得到應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)、自動化、傳感器等技術(shù)的系統(tǒng)工程；并參考生物經(jīng)濟學(xué)、環(huán)境、能源甚至更多領(lǐng)域。自動化不是唯一的目標，它必須是節(jié)能、環(huán)保、以人為本、個性化。微電子和嵌入式應(yīng)用的進步使它成為現(xiàn)實。 smart的核心是控制系統(tǒng)，用于處理控制策略，給用戶一個友好的界面。它可以接收信號，根據(jù)需求生成命令，致給執(zhí)行者，從而實現(xiàn)家庭智能。介紹

4、了一種新的智能家居遠程控制系統(tǒng)解決方案。本系統(tǒng)采用藍牙無線通信技術(shù)，實現(xiàn)了方便靈活的家庭組網(wǎng)，實現(xiàn)了通過電話或互聯(lián)網(wǎng)對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的遠程控制，也實現(xiàn)了基于無線端點的家庭聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的集中控制。該系統(tǒng)使用簡單，易于擴展。關(guān)鍵詞智能家居遙控器藍牙智能手機目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc261602017 1 HYPERLINK l _Toc261602017 概述 HYPERLINK l _Toc261602017 5 HYPERLINK l _Toc261602018 1.1 HYPERLINK l _Toc261602018 研究背景及 HYPERLINK l _T

5、oc261602018 HYPERLINK l _Toc261602018 意義 HYPERLINK l _Toc261602018 HYPERLINK l _Toc261602018 5 HYPERLINK l _Toc261602019 1.2 HYPERLINK l _Toc261602019 國外相關(guān)技術(shù)及研究現(xiàn)狀 HYPERLINK l _Toc261602019 HYPERLINK l _Toc261602019 HYPERLINK l _Toc261602019 6 HYPERLINK l _Toc261602020 1.3 HYPERLINK l _Toc261602020 系

6、統(tǒng)設(shè)計的主要任務(wù) PAGEREF _Toc261602020 h HYPERLINK l _Toc261602020 7 HYPERLINK l _Toc261602024 1.4系統(tǒng) HYPERLINK l _Toc261602024 設(shè)計 HYPERLINK l _Toc261602024 的目標和要求 HYPERLINK l _Toc261602024 7 HYPERLINK l _Toc261602021 2藍牙 HYPERLINK l _Toc261602021 技術(shù)8 HYPERLINK l _Toc261602021 _ HYPERLINK l _Toc261602022 2.1

7、 HYPERLINK l _Toc261602022 藍牙技術(shù)的主要特點 HYPERLINK l _Toc261602022 8 HYPERLINK l _Toc261602023 2.2 HYPERLINK l _Toc261602023 藍牙技術(shù)的主要應(yīng)用 HYPERLINK l _Toc261602023 9 HYPERLINK l _Toc261602026 3 HYPERLINK l _Toc261602026 嵌入式家居控制系統(tǒng)總體設(shè)計方案 10 HYPERLINK l _Toc261602027 3.1 HYPERLINK l _Toc261602027 家庭網(wǎng)絡(luò) HYPERLI

8、NK l _Toc261602027 10 HYPERLINK l _Toc261602028 3.2 HYPERLINK l _Toc261602028 嵌入式家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 HYPERLINK l _Toc261602028 10 HYPERLINK l _Toc261602029 3.3 HYPERLINK l _Toc261602029 家庭網(wǎng)關(guān) HYPERLINK l _Toc261602029 11 HYPERLINK l _Toc261602024 3.4 HYPERLINK l _Toc261602024 智能家居遙控系統(tǒng) HYPERLINK l _Toc261602024 的

9、HYPERLINK l _Toc261602024 整體 HYPERLINK l _Toc261602024 結(jié)構(gòu) HYPERLINK l _Toc261602024 HYPERLINK l _Toc261602024 11 HYPERLINK l _Toc261602032 4 HYPERLINK l _Toc261602032 各功能模塊設(shè)計 HYPERLINK l _Toc261602032 12 HYPERLINK l _Toc261602033 4.1 HYPERLINK l _Toc261602033 智能系統(tǒng) HYPERLINK l _Toc261602033 12 HYPERL

10、INK l _Toc261602035 4.2 HYPERLINK l _Toc261602035 網(wǎng)絡(luò)遠程控制13 HYPERLINK l _Toc261602035 4.3 HYPERLINK l _Toc261602035 藍牙網(wǎng)絡(luò)電器13 HYPERLINK l _Toc261602035 4. HYPERLINK l _Toc261602035 4PDA無線集中控制14 HYPERLINK l _Toc261602024 5 軟件設(shè)計 . 145.1無線通信數(shù)據(jù)幀傳輸格式145.2 軟件結(jié)構(gòu)165.3數(shù)據(jù)包處理程序17 HYPERLINK l _Toc261602035 5.4 HY

11、PERLINK l _Toc261602035 數(shù)據(jù) HYPERLINK l _Toc261602035 融合處理18 HYPERLINK l _Toc261602036 6 研究工作總結(jié)與展望 HYPERLINK l _Toc261602036 20 HYPERLINK l _Toc261602037 5.1 HYPERLINK l _Toc261602037 本文工作總結(jié) HYPERLINK l _Toc261602037 21 HYPERLINK l _Toc261602038 5.2 HYPERLINK l _Toc261602038 進一步的工作和展望 PAGEREF _Toc261

12、602038 h HYPERLINK l _Toc261602038 36 HYPERLINK l _Toc261602040 結(jié)論 HYPERLINK l _Toc261602040 20 HYPERLINK l _Toc261602041 至 HYPERLINK l _Toc261602041 21 HYPERLINK l _Toc261602042 參考文獻 HYPERLINK l _Toc261602042 221 概述1.1研究背景及意義21世紀是信息時代，各種新的電信技術(shù)推動了人類文明的進步。自1876年亞歷山大格雷厄姆貝爾（Bell）發(fā)明以來，世界各國的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展非常迅速。過去十年

13、，中國固定業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出舉世矚目的高速增長態(tài)勢。 1997年8月，辦公交換機總?cè)萘客黄?億臺，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模躍居全球第二位。 2006年初，固定用戶總數(shù)達到35539.2萬，移動用戶達到40407.2萬?，F(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通過程控交換機進行交換和傳輸。 ，移動通信也從模擬時代走向高度數(shù)字化時代，它們的性能有了很大的進步，可靠性非常高。正是由于通信技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展和提高，家庭實現(xiàn)了生活的現(xiàn)代化，生活環(huán)境變得舒適安全。這些高新技術(shù)影響了人們生活的方方面面，改變了人們的生活習慣，提高了人們的生活質(zhì)量。家庭智能正是在這種情況下應(yīng)運而生。智能家居控制系統(tǒng)的主要功能包括通信、設(shè)備自動控制、安全三

14、個方面。隨著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的不斷深入，以及信息家電智能化的進步，智能網(wǎng)絡(luò)已勢不可擋地走進家庭。將各種家電通過網(wǎng)絡(luò)連接起來，通過網(wǎng)關(guān)和Internet互聯(lián)，使用相同的通信協(xié)議，實現(xiàn)資源共享和對外信息交換，將是必然的。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的人正在以網(wǎng)絡(luò)化、智能化取代傳統(tǒng)的生活環(huán)境，讓生活更加舒適、便捷、高效。智能家居的實現(xiàn)不僅會給普通居民用戶帶來家中生活方式的改變，而且很多互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域如電波、工控等，由于有線通信布線，多種方式復(fù)雜，存在諸多隱患在線上，綜合智能不高，所以無線藍牙通信是近年來各通信行業(yè)研究的重點。藍牙模塊廣泛應(yīng)用于通信電子家庭無線網(wǎng)絡(luò)和個人信息網(wǎng)絡(luò)。隨著

15、無線藍牙技術(shù)的進一步發(fā)展，產(chǎn)品規(guī)模不斷擴大。技術(shù)日趨成熟 由于無線藍牙通信介質(zhì)的特殊性和優(yōu)勢，可以靈活地應(yīng)用于智能家居信息網(wǎng)絡(luò)。1.2智能家居控制系統(tǒng)概述隨著社會信息化進程的加快，人們的工作、生活、交流和信息的聯(lián)系越來越緊密。信息社會在改變?nèi)藗兊纳罘绞胶凸ぷ髁晳T的同時，也對傳統(tǒng)住宅提出了挑戰(zhàn)。社會、科技和經(jīng)濟的進步使人們的觀念發(fā)生了巨大的變化。人們對 HYPERLINK %20%20%20%20:/gz.house.sina%20%20%20% t _blank 家的要求不僅是物理空間，更需要一個安全、方便、舒適的家居環(huán)境。家庭智能技術(shù)起源于美國，是以家庭為平臺設(shè)計的。目前實現(xiàn)家庭智能控制的

16、主要方式有以下幾種：(1) 現(xiàn)場總線控制方式現(xiàn)場總線技術(shù)是一種以智能傳感器、控制、計算機、數(shù)字通信、網(wǎng)絡(luò)等為支撐的新型綜合技術(shù)，實現(xiàn)設(shè)備之間的雙向串行多節(jié)點數(shù)字通信。現(xiàn)場總線技術(shù)具有開放性、分散化、數(shù)字化和相互控制的特點，使其廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)的建設(shè)。但是，在現(xiàn)場總線領(lǐng)域一直存在通信標準不同的問題。目前，現(xiàn)場總線本身還不能形成完全開放的互連系統(tǒng)。對于用戶來說，同一系統(tǒng)中基于不同現(xiàn)場總線的控制設(shè)備之間的兼容性較差，整個系統(tǒng)的信息傳輸速度較低，實時控制較差，因此現(xiàn)場總線技術(shù)在智能家居中的開發(fā)與應(yīng)用控制系統(tǒng)受到影響。某些限制。(2)藍牙技術(shù)控制方式每個家庭設(shè)備中都嵌入了藍牙模塊，通過藍牙協(xié)議實現(xiàn)

17、家庭房間內(nèi)電器設(shè)備之間的無線通信。這種方法減少了家庭房間的布線；藍牙無線連接方便快捷，家用電器與上位機建立和取消連接非常方便。與其他無線連接方式相比，藍牙技術(shù)采用2.4-2.485GHz的通信頻段，并采用擴頻跳頻作為通信方式，大大提高了通信連接的抗干擾性，且無需設(shè)備間對齊。同時，藍牙設(shè)備的無線功耗也非常小。不需要時，可以進入低功耗睡眠模式，在10m的通信范圍內(nèi)無需額外的功放。但通訊間隔短，不適合遠距離通訊。(3)以太網(wǎng)系統(tǒng)控制方式每個家庭設(shè)備內(nèi)嵌以太網(wǎng)接口，通過低端處理器（如單片機等）+TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)家庭設(shè)備上網(wǎng)，從而實現(xiàn)家庭設(shè)備的遠程控制。該方法具有通信速率高、開放性好、適用范圍廣、價

18、格低廉等優(yōu)點；但是，由于以太網(wǎng)需要有線傳輸介質(zhì)進行通信，限制了房間設(shè)備的移動性和靈活性。1.3研究目的和意義智能家居控制系統(tǒng)可以定義為一個過程或一個系統(tǒng)。采用先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)，將與家居生活相關(guān)的各個子系統(tǒng)有機結(jié)合，通過整體管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。與普通家居相比，智能家居不僅具備傳統(tǒng)的居住功能，還提供了舒適、安全、優(yōu)質(zhì)、愉悅的家庭生活空間。還將原本被動的靜態(tài)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂兄鲃又腔鄣墓ぞ?，提供全方位的信息交流功能，幫助家庭與外界保持順暢的信息交流，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時間，增強家庭生活的安全。 ，甚至為各種能源賬單省錢。的網(wǎng)絡(luò)功能可提供遙控

19、、家電（空調(diào)、熱水器等）控制、燈光控制、戶外遙控、窗簾自動控制、防盜報警器、遙控、可編程時序控制和計算機控制。讓生活更舒適、方便、安全。智能家居控制系統(tǒng)以其布線簡單、功能靈活、易于擴展等特點而被廣泛接受和使用。1.4系統(tǒng)設(shè)計的目標和要求智能家居系統(tǒng)包含的范圍很廣，本文重點介紹遙控子系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。系統(tǒng)實現(xiàn)的功能和目標如下：1、方便靈活的家庭組網(wǎng)方式；2、遠程控制：在家中撥打號碼，即可遠程控制家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；3.網(wǎng)絡(luò)遠程控制：可以通過遠程瀏覽指定網(wǎng)頁來控制家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；4、家庭部門集中無線遙控：通過家中無線控制終端實現(xiàn)對家庭聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的集中控制；5、低成本：從產(chǎn)品化的角度來看，成本是決定一個產(chǎn)品能

20、否快速進入市場并被普通家庭接受的關(guān)鍵因素；6、易用性：考慮到老人、小孩等家庭用戶的差異，人機界面要簡潔易用； 7、可擴展性：為系統(tǒng)未來的升級和擴展提供一個開放的平臺。2 藍牙技術(shù)2.1 藍牙技術(shù)的主要特點藍牙技術(shù)是一種發(fā)展中的短距離無線連接技術(shù)。藍牙標準旨在建立一個通用的無線空中接口及其控制軟件在短距離領(lǐng)域的開放標準，從而進一步結(jié)合與計算機的通信，使不同廠商生產(chǎn)的不同便攜設(shè)備成為可能。無需電纜互連即可實現(xiàn)近距離互操作性，最終實現(xiàn)無線個域網(wǎng) (WPAN) 的統(tǒng)一。藍牙技術(shù)提供點對點和點對多點連接，同時支持數(shù)據(jù)和語音傳輸 藍牙技術(shù)已成為通信領(lǐng)域的新熱點，極有可能成為小微無線多媒體通信的國際標準在不

21、遠的將來(1) 可以實時形成一個微微網(wǎng)。每個微微網(wǎng)最多可以包含8個節(jié)點，每個節(jié)點可以作為主從；(2)藍牙使用24GHZ的ISM頻段，全球免費使用；（3）采用跳頻擴頻技術(shù)，跳頻速率達到1600跳/秒，能更好地克服噪聲的干擾；(4)實現(xiàn)近距離無線通信。目前，藍牙有兩種傳輸距離。發(fā)射功率為1mw（0dbm）時，有效通信距離小于10m，發(fā)射功率為100mw（20dbm）時，有效通信距離小于100m；(5)可靠的安全機制。為了保證通信的安全，藍牙在鏈路層和應(yīng)用層提供了安全機制，定義了四種連接密鑰：組合密鑰、設(shè)備密鑰、臨時密鑰和初始密鑰。一般來說，藍牙技術(shù)在 2.4GHz ISM 頻段上工作，無需申請許可

22、。它基于時分復(fù)用和跳頻原理，結(jié)合電路交換和分組交換，適用于語音傳輸和數(shù)據(jù)傳輸。低功耗、低輻射，采用FM調(diào)制，降低設(shè)備復(fù)雜度；采用跳頻技術(shù)，抗信號衰落；采用快速跳頻和短分組技術(shù)，減少同頻干擾，保證傳輸可靠性；采用前向校正。錯誤編碼技術(shù)，減少遠距離傳輸時隨機噪聲的影響等。當兩個藍牙設(shè)備進入對方的包圍圈時，藍牙協(xié)議會自動掃描藍牙設(shè)備并交換信息藍牙技術(shù)規(guī)范（Specification）包括協(xié)議（Protocol）和應(yīng)用規(guī)劃（Profile）兩部分。該圖顯示了藍牙協(xié)議棧。整個協(xié)議棧按照功能可以分為四層：（1）核心協(xié)議：LMP、L2CAP、SDP； (2) 電纜替代協(xié)議：RFCOMM； (3)控制協(xié)議：T

23、SC Binary、AT指令集； (4) 可選協(xié)議：PPP、UDP/TCP/IP、OBEX、WAP、VCARD、VCAL、WAE、IRDA等。除上述協(xié)議層外，規(guī)范還定義了主機控制器接口（HCI），它為基帶控制器、鏈路管理器、硬件狀態(tài)和控制寄存器提供命令接口。2.2 藍牙技術(shù)的主要應(yīng)用智能家居是集軟件系統(tǒng)和硬件架構(gòu)服務(wù)管理為一體的高效、舒適、安全、便捷、環(huán)保的生活環(huán)境。它的目標是整合家庭中各種與信息相關(guān)的通信。設(shè)備、家用電器和家庭安防設(shè)備通過家庭總線技術(shù)連接到家庭智能系統(tǒng)，進行集中監(jiān)控控制和事務(wù)管理概述 遠程家庭智能監(jiān)控系統(tǒng)的主要任務(wù)是實現(xiàn)以下功能：1.智能家電通過互聯(lián)網(wǎng)線路接口，實現(xiàn)信息交換和

24、遠程控制。包括對重要家用電器主電源插座的遠程監(jiān)控。通過互聯(lián)網(wǎng)（或）控制家電的運行并獲取其運行信息。比如下班后在公司通過網(wǎng)絡(luò)打開家用熱水器；啟動洗衣機；提前啟動家中獨立供暖設(shè)備等。2.智能家居儀表通過藍牙設(shè)備和計算機遠程抄表水表和燃氣表3.智能家居安防實現(xiàn)家庭的防火、防盜、防漏氣。在無線狀態(tài)下，對防盜報警器、煙霧探測器、有害氣體檢測裝置等進行數(shù)據(jù)采集，并可自動查詢各個傳感器的工作狀態(tài)。一旦發(fā)生報警，智能監(jiān)控系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡(luò)向業(yè)主報警，也可以通過互聯(lián)網(wǎng)向監(jiān)控中心報警。也可配備攝像頭進行實時環(huán)境監(jiān)測；用戶可通過遙控器和電腦全天候監(jiān)控家中情況；通過緊急按鈕可以實現(xiàn)緊急救助和醫(yī)療救助。嵌入式家居控制系統(tǒng)

25、總體設(shè)計方案3.1家庭網(wǎng)絡(luò)家庭網(wǎng)絡(luò)的引入是智能家居系統(tǒng)的關(guān)鍵，智能家居系統(tǒng)的實現(xiàn)離不開家庭網(wǎng)絡(luò)。利用家庭網(wǎng)絡(luò)將以前孤立的子系統(tǒng)與家庭中的各種設(shè)備和終端互連，實現(xiàn)信息交換和資源共享。有了家庭部門網(wǎng)絡(luò)，就需要將部門網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)連接起來，以滿足家庭中的人和各種設(shè)備與外界進行通信的需要。例如寬帶上網(wǎng)、視頻點播、遠程教育和電子商務(wù)等，具有家電遠程控制和遠程維護、三表自動抄寫、小區(qū)安防等功能。寬帶接入技術(shù)是為了實現(xiàn)千家萬戶接入互聯(lián)網(wǎng)，讓家庭不再是信息社會中的“孤島”。通常，家庭網(wǎng)絡(luò)和外聯(lián)網(wǎng)這兩個不同網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)是通過一個網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，即家庭網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)的。整體結(jié)構(gòu)如圖 3-1 所示。圖 3-1 家庭網(wǎng)絡(luò)總體

26、結(jié)構(gòu)3.2 嵌入式家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在智能家居系統(tǒng)中，大量的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和終端會出現(xiàn)在家庭部門。雖然這些設(shè)備的功能和形式各不相同，但如果要接入家庭網(wǎng)絡(luò)，數(shù)字化將是它們共同的發(fā)展趨勢。隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，每個聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都是一個具有計算、存儲和通信能力的智能節(jié)點。其結(jié)構(gòu)如圖 3-2 所示。圖 3-2 家庭聯(lián)網(wǎng)設(shè)備結(jié)構(gòu)控制單元由處理器單元和存儲單元組成，通信單元負責從節(jié)點致和接收數(shù)據(jù)并將其連接到家庭網(wǎng)絡(luò)，執(zhí)行單元負責執(zhí)行特定的任務(wù)。根據(jù)節(jié)點所執(zhí)行功能的復(fù)雜程度，控制單元本身可以是包括嵌入式處理器和嵌入式操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)。該系統(tǒng)以藍牙無線收發(fā)模塊為通信單元，將藍牙模塊嵌入到家電等家庭聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中。3.3 家庭

27、網(wǎng)關(guān)家庭網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)與外網(wǎng)的互聯(lián)互通，完成協(xié)議轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)防火墻等功能。在這個系統(tǒng)中，家庭網(wǎng)關(guān)還提供了一個統(tǒng)一的平臺，對各種聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進行集中管理和控制，稱為家庭服務(wù)器。為了降低實現(xiàn)的復(fù)雜度，開發(fā)了快速原型系統(tǒng)，并以基于X86的PC機作為家庭服務(wù)器的硬件仿真實驗平臺。以開源Linux為操作系統(tǒng)，以C語言和Java為主要軟件開發(fā)語言。3.4 智能家居遙控系統(tǒng)整體架構(gòu)根據(jù)以上分析，基于家庭服務(wù)器的智能家居遠程控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。該系統(tǒng)由家庭服務(wù)器、智能模塊、藍牙網(wǎng)絡(luò)電器和PDA組成。智能模塊通過串口與家庭服務(wù)器相連，本地電話網(wǎng)與本地機通過線路連接；網(wǎng)絡(luò)電器通過藍牙連接到家庭服務(wù)器； P

28、DA也通過藍牙連接到家庭服務(wù)器；家庭服務(wù)器通過寬帶連接到 Internet。每個家庭聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及其家庭服務(wù)器內(nèi)嵌藍牙無線收發(fā)模塊，組成藍牙微微網(wǎng)（Pico net），組成無線家庭網(wǎng)絡(luò)，家庭網(wǎng)絡(luò)通過家庭服務(wù)器的網(wǎng)關(guān)功能連接到互聯(lián)網(wǎng)。這樣就可以將網(wǎng)絡(luò)家電的故障等運行狀態(tài)信息通過互聯(lián)網(wǎng)致到家電廠商的技術(shù)維修中心，進行遠程故障診斷和遠程維修。遙控。在家庭部門，用戶還可以通過嵌入藍牙模塊的PDA，隨時隨地對家電等家庭聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進行集中控制和管理。圖3-3 基于家庭服務(wù)器的智能家居遠程控制系統(tǒng)整體架構(gòu)4各功能模塊設(shè)計4.1智能系統(tǒng)除了常用的基本通話功能外，智能系統(tǒng)還可以實現(xiàn)以下功能： 1、實現(xiàn)自動撥號、交互式

29、語音接聽和錄音，以及留言、錄音、播放等功能。 2、PSTN網(wǎng)絡(luò)作為遠程控制的重要手段，用于對家電等家庭聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進行監(jiān)控。 3、用戶可以通過PDA管理通話記錄、錄音記錄、用戶留言和用戶名片；他們還可以進行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置、升級管理和系統(tǒng)數(shù)據(jù)維護。 4、可作為家庭安防系統(tǒng)的報警通道，提供報警接口。圖3中帶箭頭的虛線表示通過網(wǎng)絡(luò)遠程控制家電的過程。智能系統(tǒng)由硬件模塊和軟件系統(tǒng)組成。硬件模塊為圖3中的智能模塊，連接PSTN本地電話線的入口和家庭本地機，通過RS-232接口與家庭服務(wù)器連接，可以看作是家庭的外圍設(shè)備服務(wù)器 7。智能模塊完成的功能主要包括：語音編解碼、FSK調(diào)制解調(diào)、各種電信信令及線路狀態(tài)檢測

30、、DTMF檢測與生成。智能系統(tǒng)的軟件建立在家庭服務(wù)器之上，包括四部分，即主控模塊、負責與智能硬件通信的模塊、負責與PDA通信的模塊、交互式語音應(yīng)答模塊。與智能硬件通信的模塊主要負責家庭服務(wù)器與本機的數(shù)據(jù)傳輸；與PDA通訊模塊完成機器狀態(tài)信息到PDA的傳輸和顯示，以接收來自PDA的用戶設(shè)置命令。交互式語音接聽模塊，主要完成系統(tǒng)的自動接聽記錄；主控模塊主要完成軟件系統(tǒng)中各模塊之間的協(xié)調(diào)。4.2網(wǎng)絡(luò)遠程控制家庭服務(wù)器還作為家庭網(wǎng)關(guān)，可以訪問互聯(lián)網(wǎng)，因此用戶在家外也可以通過互聯(lián)網(wǎng)訪問家庭服務(wù)器。在家庭服務(wù)器上搭建了WWW服務(wù)器，通過普通瀏覽器瀏覽網(wǎng)頁即可實現(xiàn)對家庭服務(wù)器的遠程控制。遙控空調(diào)的設(shè)計方案如

31、圖4-1所示。圖 4-1 遠程控制網(wǎng)絡(luò)電器設(shè)計遠程控制網(wǎng)絡(luò)電器的設(shè)計，用戶通過遠程的瀏覽器（Browser）以瀏覽網(wǎng)頁的形式訪問家庭服務(wù)器上的Web Server，通過協(xié)議向家庭服務(wù)器致控制或查詢命令， Web Server調(diào)用腳本語言提供的socket接口。功能將封裝有用戶控制或查詢命令的數(shù)據(jù)提交給運行在家庭服務(wù)器上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備代理軟件（Bridge），Bridge將使用受控網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所需格式（由相應(yīng)的控制協(xié)議定義）的數(shù)據(jù)，通過藍牙致到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的處理單元對該指令進行解釋執(zhí)行，并將執(zhí)行結(jié)果沿相反方向返回給遠程瀏覽器，瀏覽器再將結(jié)果顯示給用戶。家庭服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間使用藍牙無線數(shù)據(jù)傳輸

32、需要相應(yīng)的藍牙硬件模塊和協(xié)議棧。家庭服務(wù)器使用 Blue Z 藍牙協(xié)議棧。4.3藍牙網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本系統(tǒng)以取暖器為例，說明藍牙單片機在網(wǎng)絡(luò)家電中的應(yīng)用。加熱器的控制功能包括：開、關(guān)、3檔溫度調(diào)節(jié)和15檔定時。另外，針對藍牙雙向通信的特點，增加了讀取加熱器當前狀態(tài)的功能。藍牙子系統(tǒng)的硬件設(shè)計原理框圖如圖4-2所示。硬件整體設(shè)計分為藍牙部分、MCU部分和調(diào)試部分三個模塊。使用的藍牙芯片是CSR的BC02，選擇AT89S8252作為MCU。圖4-2 藍牙子系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖在家庭服務(wù)器端，藍牙模塊通過串口與家庭服務(wù)器相連，家庭服務(wù)器作為藍牙主機。在網(wǎng)絡(luò)家電端，通過藍牙模塊的串口擴展的MCU作為藍牙主機，也作

33、為網(wǎng)絡(luò)家電控制信號的處理中心。藍牙模塊接收到家庭服務(wù)器的控制信號后，將其傳送給MCU，經(jīng)過MCU處理后對家電進行相應(yīng)的操作。通過家庭服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)家電之間的通信協(xié)議，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)家電的命令控制和狀態(tài)查詢。4.4 PDA無線、集中遙控PDA是用戶在家庭部門進行集中遠程控制和管理操作的無線終端，是主要的人機交互界面。掌上電腦用于實現(xiàn)PDA的功能。采用Windows CE 3.0操作系統(tǒng)，具有CF（Compact Flash）卡擴展接口。藍牙模塊采用Socket com的Socket藍牙連接套件，以CF卡的形式與Pocket PC連接。它的硬件部分完成了藍牙無線層、基帶、鏈路管理器和主機控制器層的藍牙協(xié)議

34、。并以CF卡的形式提供給掌上電腦用戶，其軟件部分實現(xiàn)了藍牙協(xié)議棧的核心協(xié)議部分。家庭服務(wù)器與Pocket PC 之間的藍牙通信采用客戶端-服務(wù)器模式。主服務(wù)器作為服務(wù)器，可以隨時等待客戶端的連接請求；作為客戶端，Pocket PC 可以隨時向服務(wù)器致請求。家庭服務(wù)器先建立一個socket，然后一直監(jiān)聽，等待來自操作面板的連接請求。當操作面板向家庭服務(wù)器致連接請求時，服務(wù)器接收請求并建立接收線程來處理與操作面板的通信。5 軟件設(shè)計為避免同頻干擾問題，系統(tǒng)采用時分TDMA復(fù)用技術(shù)，將系統(tǒng)上位機與任一下位機之間的通信通過時分分離，上位機與各下位機之間通過掃描進行通信。用于點對點通信。5.1無線通信數(shù)

35、據(jù)幀傳輸格式無線通信協(xié)議的主要任務(wù)是能夠識別噪聲和有效數(shù)據(jù)。噪聲出現(xiàn)在隨機字節(jié)中，沒有明顯的組合。噪聲源可能產(chǎn)生任意字節(jié)組合。在無線通信的過程中，最好傳遞字節(jié)的組合。一種有效抑制或降低噪聲的協(xié)議。本系統(tǒng)的通信方式主要是藍牙模塊之間的無線通信和上位機與PC機之間的串行通信格式。該圖顯示了系統(tǒng)的無線通信數(shù)據(jù)格式。圖 5-1(a) 是上位機發(fā)出命令時的數(shù)據(jù)幀格式。通常與傳感器相連的下位機處于“待機”狀態(tài)。各下位機接收到引導(dǎo)字后，準備分析地址信息。如果接收到的地址信息與本地地址匹配，則執(zhí)行命令字，否則繼續(xù)待機。如果需要遠程控制某個家電，則對應(yīng)的下位機執(zhí)行控制任務(wù)，執(zhí)行結(jié)果上傳上位機確認后，結(jié)束當前控制

36、任務(wù)。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，為了準確地建立與時間的通信鏈路，并且考慮到數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)往往容易丟失，我們將傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)包前的前導(dǎo)字定義為“oxff+oxff +oxaa”。接收協(xié)議規(guī)定只接收以 oxff 開頭后跟 oxaa 的數(shù)據(jù)包。圖5-1(b)是上位機接收“三表”數(shù)據(jù)時的數(shù)據(jù)幀格式。當需要操作手表時，上位機向下位機致“數(shù)據(jù)傳輸”指令和對應(yīng)的地址，下位機收到指令后上傳實時數(shù)據(jù)和本地地址。上位機校驗后，如果接收到的上傳地址與下載地址匹配。 ，訪問成功，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有效并保存。數(shù)據(jù)包字節(jié)包括數(shù)據(jù)包的類型和長度。圖5-1(c)是上位機收到報警信息時的數(shù)據(jù)幀格式。報警信息可由控制中心（主機）通過公共網(wǎng)絡(luò)

37、（PSTN）或互聯(lián)網(wǎng)向設(shè)置對象報警，并保存本次報警的類型和地址。圖5-1（d）和圖（e）是藍牙通信中主機控制器接口（HCI）的兩個數(shù)據(jù)包格式。(a) 來自主機的命令(b) 接收三張數(shù)據(jù)表(c) 接收報警數(shù)據(jù)(d) 藍牙 HCICAL 數(shù)據(jù)包格式(e) HCISCO 數(shù)據(jù)包格式圖 5-1 無線通訊數(shù)據(jù)格式5.2軟件結(jié)構(gòu)控制中心（主機，也稱家庭網(wǎng)關(guān)）主程序流程圖如圖5-2所示?？刂浦行牟粌H負責各類子網(wǎng)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，還完成家庭智能控制和上網(wǎng)等功能。它通過各種渠道（互聯(lián)網(wǎng)、有線、手機等）接收來自各種外部網(wǎng)絡(luò)的通信信號，實現(xiàn)遠程信息交換。圖5-3是下位機藍牙數(shù)據(jù)處理程序流程圖。在初始化階段，模塊首先致

38、HCI命令，實現(xiàn)藍牙設(shè)備的復(fù)位、啟動、地址查詢、自動檢測和跳頻算法等初始化操作，并與上位機建立藍牙物理鏈路和L2CAP鏈路。藍牙設(shè)備之間的無線數(shù)據(jù)通信是通過HCI包（包括數(shù)據(jù)包、命令包和事件包）實現(xiàn)的。初始化程序還通過 MCU 向藍牙設(shè)備致命令分組。 MCU致HCI命令包后，必須接收藍牙設(shè)備返回的事件包，判斷命令，分析命令執(zhí)行情況，直到初始化操作完成。數(shù)據(jù)到程序圖 數(shù)據(jù)接收程序圖圖 5-2 上位機主程序流程圖 圖 5-3 藍牙數(shù)據(jù)處理流程圖5.3 數(shù)據(jù)包處理程序由于傳感器網(wǎng)絡(luò)中除了數(shù)字（開關(guān)）傳感器之外還有模擬傳感器，因此數(shù)據(jù)在傳輸前需要進行相應(yīng)的處理。需要將主要數(shù)據(jù)分割成一定格式的數(shù)據(jù)，并添

39、加一些額外的信息（開銷位）如糾錯，這個過程稱為打包。解包是將有效數(shù)據(jù)與噪聲和隨機數(shù)據(jù)區(qū)分開來的過程。解包程序的好壞直接影響系統(tǒng)識別有效數(shù)據(jù)的能力。解包過程應(yīng)能有效區(qū)分正確數(shù)據(jù)，降低誤碼率，提高系統(tǒng)通信速率。圖 5-4 (a) 和圖 (b) 顯示了數(shù)據(jù)致和接收過程的流程圖。該程序是用 C51 微控制器語言編寫的。(a) 數(shù)據(jù)傳輸流程圖 (b) 數(shù)據(jù)接收流程圖圖5-4 數(shù)據(jù)收發(fā)流程5.4 數(shù)據(jù)融合處理對于“三表”數(shù)據(jù)，每個單傳感器經(jīng)過信號調(diào)理電路后，MCU首先對測量數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，然后將處理結(jié)果送控制中心存儲，計算機進行融合運算。因為數(shù)據(jù)比較簡單，所以采用傳統(tǒng)的“最近鄰法NN”進行處理。當上位機發(fā)

40、現(xiàn)測量數(shù)據(jù)發(fā)生劇烈變化時，會向上位機致提示信息，提示可能漏電、漏水或漏氣，上位機會“判斷”并致提示信息給主人。對安防得到的數(shù)據(jù)，傳感器（如人體熱釋電傳感器、紅外傳感器、門磁開關(guān)、氣體和煙霧傳感器等）進行決策級融合處理，如果確定為報警數(shù)據(jù)，則將通過有線（或移動）或互聯(lián)網(wǎng)向設(shè)置對象致報警信息。結(jié)束語本文提出了一種新的智能家居遙控系統(tǒng)設(shè)計方案。利用藍牙技術(shù)實現(xiàn)家庭部門的無線聯(lián)網(wǎng)，可以通過網(wǎng)絡(luò)控制家中的家電等家庭聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，利用家中的無線PDA實現(xiàn)對家庭聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的集中管理和控制。構(gòu)建的智能家居遙控系統(tǒng)簡單易用、穩(wěn)定可靠、成本低、擴展性好。低功耗、低成本、易組網(wǎng)、易維護的家庭智能系統(tǒng)的研發(fā)已成為涉及自動控

41、制、計算機、通信等多學(xué)科的研究課題。本文設(shè)計的系統(tǒng)旨在為人們提供一個安全、便捷、高效、快捷、智能化、具有個性化獨特魅力的智能家居系統(tǒng)?？傊?，智能家居的發(fā)展和推廣對人們的生活和經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義，其發(fā)展必然會給我們工作和生活的方方面面帶來積極的影響。學(xué)習枯燥乏味，只有真正感興趣的人才能夠堅持到最后。我之所以選擇這個主題方向，是因為我想學(xué)習一些相關(guān)的知識。通過不斷的學(xué)習，我對自己的專業(yè)方向產(chǎn)生了極大的興趣，也對未來的工作充滿了信心。我相信我會認真完成的。畢業(yè)論文將使我受益終生，也將體現(xiàn)我未來工作和學(xué)習的重要價值，是我人生畫卷中的一抹濃墨重彩。至畢業(yè)論文期間，我得到了許多老師、同學(xué)、朋友和親戚的指

42、導(dǎo)、幫助、關(guān)心和鼓勵。在此向他們表示衷心的感謝。首先感謝我的導(dǎo)師夏教授。教師具有深厚的專業(yè)知識和豐富的實踐經(jīng)驗，對專業(yè)方向有獨到的見解。本論文是在她的悉心指導(dǎo)和關(guān)懷下完成的。老師嚴謹?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度、淵博的學(xué)識和無私的工作熱情，對我的人生產(chǎn)生了深遠的影響，激勵著我繼續(xù)學(xué)習努力，朝著更高的人生目標努力！很多人讓我分享了他們寶貴的經(jīng)驗和知識我的老師、同學(xué)和朋友，他們?yōu)槲业恼撐牡耐瓿商峁┝嗽S多寶貴的建議和見解，這些都將在我的余生中受益。教師將成為我終身學(xué)習的榜樣。其次，感謝學(xué)院老師和領(lǐng)導(dǎo)給予的幫助。此外，感謝所有在工作和生活中給予我關(guān)心和幫助的同學(xué)和朋友。還要感謝我的父母，在我漫長的求學(xué)生涯中，他們給予了我最大的關(guān)心、理解、支持和鼓勵。最后，向?qū)忛啽疚牡膶＜冶硎咀钌钋械闹x意！參考1 徐順成.實用電子技術(shù)與電子產(chǎn)品匯編。電子工業(yè), 19932 郝建國.英杰。通用集成電路百科全書。人民郵電，19973 徐愛軍.秀華。單片機高級語言C51應(yīng)用程序設(shè)計：電子工業(yè)，19994 黃麗.家庭網(wǎng)絡(luò)藍牙技術(shù)研究與實踐。理工大學(xué)計算機與信息學(xué)院, 20035 姜紅，黃莉，李，等。家庭網(wǎng)絡(luò)中藍牙技術(shù)的研究與實現(xiàn)。理工大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），20036 金春，徐廣臣，芮。藍牙技術(shù)。電子工業(yè), 20017 Satio T, Tomoda I, Takabataka