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1、 . . . 摘 要随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，人们越来越注重自己生活环境的舒适、安全与便利。近年来兴起的智能家居系统满足了人们的这种需求，它有效地在家居环境中组建家庭信息网络，将各种家电产品结合成一个有机整体，对家电设备进行集中或异地的智能化控制与管理，并且能够与外界进行信息交流。蓝牙技术作为一种无线数据与语音通信的开放性全球规，可提供低功耗、短距离的无线空中接口，在各种固定与移动设备之间实现无线通信。在移动通信、无线数据采集、无线遥控与遥测、计算机网络与自动控制等多种领域，蓝牙技术都有着广泛的应用。应用设计的蓝牙软硬件接口，本文开发了一个基于蓝牙模块的智能家居控制系统，在该系统
2、中，上位机端通过USB控制蓝牙适配器，其发送的控制指令由下位机端蓝牙模块接收后传给单片机，并在单片机端编写了一个基本的蓝牙与模拟家电控制程序，从而实现了PC与模拟家电的无线控制功能。本文提供的蓝牙软硬件接口方案与数据传输模块，不仅可以用来进一步开发蓝牙高层协议，而且还可作为通用的接口函数和模块应用到多种无线场合。关键字：蓝牙技术；智能家居；蓝牙模块ABSTRACTWith the development of science and technology, and the improvement of peoples living standards, people are paying mo
3、re and more attention to the comfortablity, safety and convenience of their living environment. The emergence of smart home system in recent years, just meets the needs of people. It effectively constitutes appliances into a home information network and makes all kinds of appliances combined into an
4、 organic whole. It can intelligently control appliances locally or remotely, and exchange information with the outside world.As a globally open wireless data and speech communication specification Bluetooth technology can provide low-power、shortdistance wireless air interface and implement wireless
5、communication between various fixed and mobile equipmentsBluetooth technology has a wide range of applications in mobile communications， wireless data collections， wireless remote control and sensing Computer network and automatic control and other areasUsing the bluetooth hardware and software inte
6、rface designed，This paper developed an smart home furnishing control system based on Bluetooth moduleIn the system，The PC side is controlled by USB bluetooth adapterIts control instruction is received by the lower end of Bluetooth module which sent it to the microcontroller. A basic bluetooth and ho
7、me appliance control simulation program was prepared in the MCU.So,the system can realize wireless control function of PC and simulation of electrical appliances .And then，data can be transmitted between the two partsAfter that，a further development which is file transmission is implementedKeywords:
8、 Bluetooth technology; smart home; Bluetooth moudule / 目 录前言1第一章绪论21.1 课题研究背景21.2 智能家居的发展状况21.3 未来智能家居的发展趋势31.4 研究的目的和意义31.5 课题研究的容4第二章蓝牙技术介绍52.1 蓝牙系统组成52.2 蓝牙协议栈62.3 蓝牙控制器接口(HCI)分析62.3.1 HCI概述62.3.2 HCI传输层72.3.3 HCI分组格式8第三章设计方案与模块介绍103.1 蓝牙家居控制系统组成结构103.2 主要硬件模块介绍10第四章系统硬件设计144.1 下位机模块设计144.2PC机与蓝牙
9、模块的连接164.3 单片机与家用电器的连接174.3系统电源模块原理图17第五章系统软件设计195.1 单片机端软件设计195.2 PC端软件设计24第六章系统测试与分析29结论31致32参考文献33附录34前 言随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，人们越来越注重自己生活环境的舒适、安全与便利。近年来兴起的智能家居系统满足了人们的这种需求，它有效地在家居环境中组建家庭信息网络，将各种家电产品结合成一个有机整体，对家电设备进行集中或异地的智能化控制与管理，并且能够与外界进行信息交流。首先，在研究蓝牙 SPP 应用模型和我国家庭控制子网通信协议规的基础上，经过比较当前各种家庭部组网技术的优劣
10、，选择了基于蓝牙协议的家庭控制子网的实现方案。该方案使用蓝牙 SPP 模型来承载通用设备控制协议，降低了家庭控制子网组网过程中的难度，符合实际应用场景。其次，研究并提出了智能家居系统实现过程中处于核心地位的智能家居控制器的软硬件设计方案。在硬件方面，选用 Samsung 公司具有较高性价比的 ARM9 芯片 S3C2410 作为其 CPU，完成了智能家居控制器的电源、显示、输入、存储以与无线蓝牙和 GPRS 的模块的电路设计；在软件方面，成功地将 U-boot、嵌入式 Linux 核和蓝牙协议栈 BlueZ 移植到了智能家居控制器目标板上，并在 Linux 核中为系统各个硬件模块添加了相应的驱
11、动程序。最后，对蓝牙模块进行了测试，实现了蓝牙的点对点通信，并且为系统开发了部分常用的界面。对研究工作做了总结，列出了所实现的研究成果以与有待实现的智能家居控制系统的功能。第一章 绪 论1.1 课题研究背景智能家居，或称智能住宅，在英文中常用 Smart Home、Intelligent home，与此含义相近的还有家庭自动化(Home Automation)、电子家庭(Electronic Home、E-home)、数字家园(Digital family)、网络家居(Network Home)，智能建筑(Intelligent Building)。智能家居是以住宅为平台，兼备建筑、网络通讯、
12、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。智能家居是在家庭产品自动化、智能化的基础上，通过网络按拟人化的要求而实现的。智能家居可以定义为一个过程或者一个系统，利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、无线技术、将与家居生活有关的各种子系统，有机地结合在一起。与普通家居相比，由原来的被动静止结构转变为具有能动智能的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通。智能家居强调人的主观能动性，要求重视人与居住环境的协调，能够随心所欲地控制室居住环境。1.2 智能家居的发展状况智能家居从上世纪八十年代兴起于日本和欧美，九十年代
13、末引入中国，目前美国有7000万家庭依靠智能家庭网络设备生活。近年来，以美国微软公司与摩托罗拉公司等为首的一批国际知名企业先后进入智能家庭网络的研究与开发领域，分辨开发了“梦幻之家”、“家庭主任”、“居所之门”等家庭智能设备，3COM公司研发出家用无线网关等网络产品，并与Microsoft 联手开发通用式即插即用的家庭网络系统。该系统方便地连接家电与网络，可以高速传输文字、语音、视听等咨询。这套产品也适用于小型办公室。国厂商也在进行智能化家庭网络产品的研发和生产，一大批大型IT企业利用自身在资金与技术等方面的优势，在低端市场上已占据了相当重要的地位。清华同方在智能化家庭网络领域与建设部智能化专
14、家委员会共同设立了智能住宅开放实验室，还取得了著名综合布线厂商西蒙、百通全线产品在中国的总代理资格。德达创先科技集团先后开发了LDM-2000,智能家居控制器、HomeNet网络化综合管理系统，并开通了中国智能建筑服务网络提供智能化建筑的在线咨询与在线技术支持该已成为国建筑化领域的权威。1.3 未来智能家居的发展趋势如何使家居环境变得便利、舒适、人性化、智能化，真正提高人们的生活品质，才是智能家居系统的发展方向，其发展趋势主要有以下几个方面：(1) 向个性化方向发展 人们可以根据自己的需要和喜好，选择不同的功能，智能家居发展将不断满足人们要求个性化的需求。(2) 向系统高度集成化方向发展 信息
15、家电控制功能、呼叫对讲功能、自动化管理功能、安防监控功能、设备自检功能等多种功能将被集成在一起，统一调度，从而降低成本。随着科学技术的不断发展，系统的集成度将越来越高。(3) 向网络化方向发展 网络化是计算机、通讯、电子和物联网等多种技术发展的必然趋势，也是智能家居智能化的一个重要体现。(4) 向绿色环保方向发展 环保是全球的要求，智能家居如何利用现有技术减少功耗、降低对社区和家庭的环境污染，提高生活环境的质量，是智能化的一个重要目标。1.4 研究的目的和意义随着经济的发展和后 PC、物联网时代的到来，人们对自身居住环境的要求在不断地提高，智能化家居将逐渐成为中国家居市场的主流。目前，在、等经
16、济比较发达的地区都已经建立了一批智能型住宅小区，并且正飞速地向其他地区辐射。智能家居将大大改变人们的日常生活和工作方式，带动传统家电制造业、房屋智能化装修、社区信息服务、以与房地产业等相关产业的蓬勃发展。家居智能化、建筑信息化以与相关技术产品正在得到飞速地发展，智能化家居将很快将会走入人们的生活。建设部已将智能化住宅小区列为国家重点发展方向，智能化小区包括了智能家居的设计，智能家居建设是智能小区建设的一部分。目前，国家已经投入了大量的财力和人力在设计和开发符合中国国情的智能家居，因此嵌入式智能家居项目的应用前景非常广阔的。但是，由于智能家居市场的发展还处于初级阶段，智能家居的中的信息设备之间的通信还不是很规。为此早在 200
