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1、齐 齐 哈 尔 大 学毕业设计（论文）题 目 物 联 网 智 能 家 居 控 制 系 统 _学 院 _ 计 算 机 与 控 制 工 程 学 院_ _专业班级 _ 学生姓名 _ 指导教师 _ 成 绩 _ _2011年 6月 13 日摘 要物联网智能家居控制系统是由智能家居终端、客户端、智能家居控制中心三部分组成。设计主要是利用嵌入式系统的ARM-Linux平台及GPRS技术实现对家居的远程监控与控制，利用无线短距离通信Zigbee模块的CC2430芯片构成家庭内部的局域网络实现对家庭内的温湿度传感器、烟雾传感器、指纹识别门控系统、热水器控制系统、空调控制系统进行数据的采集，同时可以实现对相应智能
2、控制器终端实施控制。控制器节点的控制芯片采用了用AT89C51单片机，采用中断控制方式进行相应的控制。GPRS模块、中央控制器ARM S3C2440、Zigbee模块之间都通过串口通信方式实现的，而且实现了整个系统中各个节点及模块的无线通信功能，使家居生活有关的各种子系统（传感器或是家电控制器）有机的结合在一起，通过统筹管理和调整设置，从而满足用户对传统家居的各种需求。用户可以通过该系统利用互联网或者手机随时随地控制家居中的家用电器和获得家居中的各种数据信息。 关键词：Zigbee；GPRS；智能家居AbstractThis design things of the networking in
3、telligent household control system is by intelligent household terminals, client, intelligent household control center of three parts. The design of the embedded system is the main ARM - Linux platform and GPRS technologies to achieve the remote monitoring and control household ,use short distance c
4、ommunication Zigbee wireless module of CC2430 chip constitute the family internal LAN to achieve the temperature and humidity sensor in the family, smoke sensors, fingerprint identification gating system, water heater control system, air conditioning control system and the corresponding data collect
5、ion and control. Controller of the node control chip with AT89C51 single-chip microcomputer, the control mode for the corresponding interrupt control .GPRS module, the central controller ARM S3C2440, Zigbee module through serial communication between way realization ，and realized the entire system o
6、f various nodes and module of wireless communication function, Make household life relevant subsystems (sensors or appliances controller) organic unifies in together, Through the overall management and adjust Settings, thereby satisfy user of traditional household each kind of demand。Users can throu
7、gh this system, using the Internet or mobile anytime control of household appliances and obtain various data of household. Keywords：Zigbee; GPRS; Intelligent household 目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 物联网智能家居概述及其发展现状21.2.1 物联网智能家居概述21.2.2 物联网智能家居发展概况21.2.3 物联网智能家居在国内外的发展及应用现状31.3 本课题研究内容3第2章 总体设计
8、方案42.1 系统方案概述42.2 硬件选型42.2.1 主控芯片的选择42.2.2 无线短距离传输模块的选择52.2.3 GPRS模块的选择62.2.4 智能家电终端控制器芯片的选择72.2.5 温湿度传感器的选择72.2.6 烟雾传感器的选择82.3系统硬件电路框图9第3章 系统硬件设计113.1 Zigbee模块外围电路连接113.2 GPRS模块与ARM中央控制模块的电路连接123.3 S3C2440与CC2430之间的接口电路133.4 传感器节点设计143.4.1 温湿度传感器节点设计143.4.2 烟雾传感器节点设计153.4.3 烟雾传感器TGS813连接及报警图设计及说明15
9、3.4.4 指纹识别传感器节点设计163.4.5 空调控制器终端设计173.5 热水器控制器终端设计193.5.1 热水器的水温监测电路193.5.3 热水器的自动加热上水和声光报警电路设计213.5.4 热水器的电源电路21第4章 软件设计234.1 系统软件概述234.2 串口应用程序设计234.3 系统主程序流程图244.4 Zigbee无线收发模块程序设计25结论28参考文献29附录130附录233致谢3535第1章 绪 论 1.1 课题背景随着人们收入水平及生活质量的提高，智能家居已越来越多地出现在人们的生活当中，越来越好地服务和满足用户的需求。物联网智能家居使用户的家居不仅具有传统
10、的居住功能，而且还能提供舒适安全、高品位、高个性化且宜人的家庭生活空间；由于智能家居系统的统筹和管理不仅可以使家居由原来的被动静止的结构模式转变为具有能动智慧的工具，而且全方位的信息交换功能也可以提供，可以保证家庭与外部时刻保持信息交流通畅，优化了人们的生活方式，同时满足了现代人们快节奏的生活节奏，帮助人们有效的安排时间，增强家居生活的安全性，保证了用户的财产安全，节省了生活开支，避免了资源的浪费。如今，随着嵌入式技术和无线通信技术的发展，智能家居越来越智能化、多元化。嵌入式无线网络控制系统已经成为现代智能家居网络控制体统的发展方向。多年以来，人们对物联网智能家居的研究和追求始终没有停止过。智
11、能家居在改变人们生活方式和工作方式的同时，还牵动着与智能家居相关联的技术、众多产业、以及涉及的技术标准体系的发展，如电子、通信、建筑业、家电等几个领域。总的来说，我国物联网智能家居产业有着需求旺盛、产业链长、渗透性广、带动性强等特点。近年来，物联网成为全球关注的热点领域，被认为是继互联网之后最重大的科技创新。物联网通过全球定位系统、射频识别（RFID）、激光扫描器、红外传感器等信息传感器设备，按约定的协议把任何物品与互联网连接起来进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。随着信息时代的来临、互联网知识的普及、无线网络的发展、嵌入式微处理器处理速度的加快以及物联网的发展为智能
12、家居引入了新的概念及发展空间，智能家居可以被看作是物联网的一种重要应用。利用物联网智能家居控制系统，人们可以通过对中央控制模块的设置利用手机或互联网联系到家中的中央控制模块并传达自己的指令。同时，人们也可以通过家居中的温湿度传感器、烟雾传感器、监控设备所提供的相关短信息图像资料或视频资料随时随地了解家中情况。智能家居所能提供的安防监控系统、灯光、窗帘控制系统、家电控制系统不仅提高了人们的生活质量而且也改变了人们的生活习惯。因此，物联网智能家居控制系统对改善现代人类的生活质量、创造快节奏、舒适、安全、便利、高效率的生活空间，低碳、节能、环保的生活环境有着非常重要的意义而且智能化家庭网络正向着集成
13、化、智能化、协调化、规模化、平民化方向发展。1.2 物联网智能家居概述及其发展现状1.2.1 物联网智能家居概述智能家居的概念在WiFi百科中的定义如下：是以住宅为设计平台，以兼备建筑、网络通信或者是无线通信、智能家电或者是信息家电、设备自动化为基础的，旨在建立一个集系统、结构、服务和管理为一体的舒适、健康、安全、便利、低碳、环保、和谐的家庭居住环境。智能家居（Smart Home）也常被人们成为智能住宅，智能家居概念的起源很早：在20世纪80年代初期，随着那些大量采用电子技术的家用电器的面市，进而住宅电子化开始实现；在80年代中期，将家用电器、通信相关设备以及安全防范设备等器件相结合，使各自
14、独立的功能模块综合为一体后由此形成了住宅自动化的概念；直至80年代末期，随着通信技术与信息技术的发展，出现了基于通信总线技术的商用系统，这种商用系统对住宅中各种家电、安防、通信设备进行管理和监控，这在美国被称作Smart Home，也就是现在智能家居的原型。1.2.2 物联网智能家居发展概况总体而言，智能家居的发展可大致分为4代。第一代的智能家居主要是基于两芯线或者同轴线进行组网，实现窗帘、灯光控制以及少量安防等功能。第二代的智能家居主要是基于RS485总线也有部分基于IP技术进行组网的，以实现可视对讲、安防等功能。第三代的智能家居实现了集中化的家庭智能控制，控制主机同时产生，业务主要包括安防
15、、控制、计量等。进入21世纪后，随着相关技术的进步，智能家居的发展也变得更加多样化，技术方面的实现也变得更加丰富。第四代的智能家居是基于全IP技术，基于射频识别等技术的末端设置，业务方面智能家居提供了采用“云”技术，定制化、个性化的用户需求也可以基本实现。如今，计算机技术以及微型计算机嵌入式系统技术已处于先进水平，网络通信技术（无线网络通信技术）也已发展到一定高度，这些技术与家居生活有关的各种子系统有机的结合在一起，通过统筹管理和调整设置，从而满足用户对传统家居的各种要求。基于物联网的智能家居，表现为利用信息传感器设备（同居住环境中的各种物品松耦合或紧耦合）将家居生活有关的各种子系统有机的结合在一起，并与互联网连接起来，进行监控、管
