基于嵌入式平台的智能家居系统的设计与实现

发布时间：2017-10-31 21:23

  本文关键词：基于嵌入式平台的智能家居系统的设计与实现

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【摘要】：随着经济和科技的发展,人们更加期待一个舒适、环保、安全、便利和智能的家居生活环境。智能家居系统是利用计算机技术、嵌入式技术、无线传感器技术、网络通信技术、自动控制技术以及安全防范技术等将与家居生活有关的设备连接在一起,实现远程监控家庭日程事务,家电控制、安防控制、照明控制、环境监测、多媒体娱乐、网络连接等功能于一体,提供全方位的信息交互功能,优化了人们的生活方式,也增加了家居生活的安全性同时也有利于节能环保。智能家居系统在美国、欧洲等发达国家起步比较早,技术也相对成熟,国内的起步比较迟,但发展非常迅速,有着很大的潜在市场,因此,对于智能家居系统的研究有很重要的意义。 本课题设计并实现了一种基于嵌入式平台的智能家居系统,该系统以一个高性能的嵌入式ARM9处理器为核心,配以系统所需的外围模块、Zigbee模块以及GPRS模块,通过运行在其上的Linux多任务实时操作系统和Zigbee协议栈以及各种应用软件,实现对家庭内部网络家居设备的管理和控制,并且通过Internet网络接口和GPRS网络接口,可以实现对家居设备的远程监控。本课题主要研究内容如下： (1)研究了ARM9处理器以及所需的外围设备构建的嵌入式系统。在此硬件基础上进行了Linux操作系统、Linux根文件系统、Web服务器以及嵌入式数据库的移植。 (2)研究了Zigbee无线网络,设计Zigbee协调器和Zigbee终端节点的硬件和软件部分,利用Zigbee无线网络建立了家居内部网络系统,实现了Zigbee网络在智能家居中的应用。 (3)研究了嵌入式Web服务器Boa、通用网关程序CGI和嵌入式数据库SQLite的原理,并在此基础上结合嵌入式系统的相关技术完成了嵌入式家庭网关的设计,实现了对家庭内部设备的远程监控。
【关键词】：智能家居 家庭网关 Linux操作系统 Zigbee网络 嵌入式Web服务器
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP368.1;TU855
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目录8-11
• CONTENTS11-14
• 1 绪论14-20
• 1.1 引言14-15
• 1.2 智能家居国内外发展现状15-17
• 1.3 传统智能家居系统特点及不足17-18
• 1.4 课题研究的意义和内容18-19
• 1.5 本章小结19-20
• 2 智能家居系统的总体结构20-24
• 2.1 智能家居系统的简介20-21
• 2.2 智能家居系统总体设计21-23
• 2.3 本章小结23-24
• 3 智能家居系统硬件设计24-48
• 3.1 家庭网关硬件设计24-31
• 3.1.1 电源电路设计25-26
• 3.1.2 系统复位电路26
• 3.1.3 系统时钟电路26-27
• 3.1.4 串口通信电路27
• 3.1.5 USB接口电路27-28
• 3.1.6 以太网卡接口电路28-30
• 3.1.7 GPRS接口电路设计30-31
• 3.2 ZigBee协调器的硬件设计31-44
• 3.2.1 无线收发芯片CC2530的介绍32-36
• 3.2.2 相关硬件电路设计36-44
• 3.3 终端节点的硬件设计44-47
• 3.3.1 电源电路44-45
• 3.3.2 温度传感器电路45-47
• 3.3.3 节点电路总体设计47
• 3.4 本章小结47-48
• 4 智能家居系统软件设计48-62
• 4.1 ARM嵌入式Linux环境搭建48-52
• 4.1.1 建立交叉编译环境48-49
• 4.1.2 U-boot移植49-50
• 4.1.3 内核修改与配置50
• 4.1.4 Linux文件系统建立50-52
• 4.2 嵌入式Web服务器简介52-54
• 4.2.1 嵌入式WEB服务器选择52-53
• 4.2.2 Boa服务器介绍53-54
• 4.3 嵌入式Web服务器的建立54-55
• 4.4 Boa服务器中的CGI程序设计55-58
• 4.5 移植CGIC库58-60
• 4.5.1 设置环境变量59
• 4.5.2 配置编译条件59
• 4.5.3 编译并优化CGIC库59
• 4.5.4 CGIC程序测试举例59-60
• 4.6 嵌入式数据库SQLite60-61
• 4.6.1 SQLite介绍60-61
• 4.6.2 SQLite移植61
• 4.7 本章小结61-62
• 5 系统性能测试62-64
• 6 总结与展望64-66
• 6.1 总结64
• 6.2 展望下一步研究工作64-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-72
• 作者简介及读研期间主要科研成果72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 杨菁,余成波,胡晓倩;GPRS技术及其应用探析[J];重庆工学院学报;2004年01期

2 叶庆云;陈华兵;;基于ARM的无线家庭网关的设计[J];武汉理工大学学报(信息与管理工程版);2006年07期

3 宋玉锋;嵌入式Linux在数字化家庭信息系统中的应用研究[J];中国有线电视;2002年Z1期

4 张琦;曹庆年;;UC/OS-Ⅱ操作系统在AT91SAM7X系列芯片中的移植[J];科技资讯;2008年08期

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本文编号：1123833