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1、基于基于 GSM 和电力线载波的智能家居控制系统的研究与设计和电力线载波的智能家居控制系统的研究与设计摘要摘要】：随着科技的飞速发展及生活水平的不断提高,人们对智能化家居生活的需求也逐渐 增大。智能家居利用先进的网络技术、无线通信技术、计算机技术、电力线载波技术,将与 家居生活相关的各种电器有机地结合在一起,通过网络化的控制,让家居生活更优质、高效、 舒适、安全。本课题以普通家庭的实际需求为基础,研究与设计一套完整的基于 GSM 网络 和电力线载波的智能家居控制系统。 首先,本课题根据智能家居的概念,分析了智能家居的 背景、意义和发展趋势,重点研究了电力线通信方式中窄带通信和扩频通信及正交频分
2、多路 复用(OFDM)技术,并结合研究 GSM 网络下语音通话平台的按键双音多频(DTMF)解码技术, 从而实现远程实时控制,构建了基于电力线载波通信技术的智能家居控制系统的总体方案。 其次,从系统的角度细化智能家居控制系统的技术原理,给出系统模型,分析系统工作流程,同 时从工程实现的角度分析系统硬件模型,并根据模型设计硬件电路,在 Altium Designer 软件 平台绘制电路原理图,设计 PCB 印制电路板。在硬件电路平台的基础上,分析软件工作流程, 同时从实际编程的角度分析软件模型,并利用 C 语言编写系统的程序代码,在 keil 编译软件 平台编译通过,并进行软、硬件联合调试,实现
3、智能家居控制系统协调工作。 最后,对智能家 居控制系统进行测试,结果表明整个系统在软硬件上基本达到各项功能指标。 本文综合运 用电力线载波通信技术、GSM 网络和微控制器技术,实现了基于 GSM 网络和电力线载波的 智能家居控制系统,其中 GSM 网络解决了远程、实时控制的难题,而电力线载波技术则解决 了家居布线的难题,尝试构建一套完整的、低成本、易于操作、适合普通家庭使用的智能家 居控制系统。 本系统设计简单、成本低、实用性强、功能灵活、使用方便,不需要改变家 庭的布线,可广泛应用于家用电器的远程实时控制,有较好的应用前景。第一章 绪论11-171.1 课题研究的背景与意义11-121.2
4、国内外研究现状12-141.2.1 国外现状12-131.2.2 国内现状13-141.3 课题研究工作与论文结构14-161.3.1 研究工作14-151.3.2 论文结构15-161.4 本章小结16-17第二章 系统总体设计方案及关键技术介绍17-242.1 系统总体设计方案17-192.2 电力线载波技术19-222.2.1 窄带通信192.2.2 扩频通信19-212.2.3 正交频分多路复用212.2.4 电力线载波模块通信方式21-222.3 双音多频编解码技术22-232.4 本章小结23-24第三章 系统硬件电路设计24-413.1 系统硬件电路总体设计方案24-253.2
5、系统主机硬件电路设计25-363.2.1 系统主机硬件电路总体设计方案253.2.2 单片机最小系统与显示模块电路25-273.2.3 手机模块接口电路27-303.2.4 双音多频解码电路30-313.2.5 语音提示电路31-333.2.6 电力线载波电路33-353.2.7 电源管理电路35-363.3 系统从机硬件电路设计36-383.3.1 系统从机硬件电路总体设计方案36-373.3.2 电力线载波与电源电路373.3.3 控制电路37-383.4 硬件抗干扰设计38-403.4.1 电源的分配38-393.4.2 去耦电路393.4.3 印制电路板的抗干扰措施39-403.5 本
6、章小结40-41第四章 系统软件设计41-544.1 系统软件的结构41-424.2 系统通信协议设计42-444.3 主机软件设计44-524.3.1 主机软件流程44-454.3.2 液晶显示模块程序设计45-464.3.3 手机模块语音通话程序设计46-484.3.4 双音多频解码程序设计484.3.5 语音提示模块程序设计48-514.3.6 电力线载波模块程序设计51-524.4 从机软件设计52-534.4.1 从机软件流程52-534.4.2 灯光和空调控制程序设计534.5 本章小结53-54第五章 系统实现及测试54-625.1 测试方法545.2 测试内容54-585.2.1 硬件电路测试55-565.2.2 软件测试56-585.2.3 软硬件联合测试585.3 现场功能测试58-605.3.1 测试环境与设备58-595.3.2 系统性能测试59-605.4 测试结论60-615.5 本章小结61-62第六章 总结与展望62-656.1 工作总结62-636.2 研究展望63-65
