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1、 一种智能家居网关系统的设计与实现 摘要随着社会经济的快速发展,家庭家居要求的档次也越来越高，而在我们生活必用的家居中则充满了人性化和智能化。其中在现实生活中物联网的智能电子产品和技术在智能家居的电子产品当中得到了广泛认知和应用。通讯技术与计算机网络之间的相互应用，则给人们的家居生活带来一种全新感受。智能家居实现了对家庭设备间之间的互通互联以及全方位的监控和控制。 智能家居网关作为智能家居内外连接通信的核心，是进行远程控制、多媒体通信等的载体，是实现智能家居系统与 Internet相连的关键设备。本文在分析了现有的家庭网关方案和家庭短距离通信技术的基础上，提出了利用ARM微处理器(S3C241
2、0)和一种基于Zigbee技术构建嵌入式智能家居网关的方案。这种方案是根据ZigBee技术在低速率、耗能小等无线通信方面的优势，利用Chipcon公司的射频芯片CC2430，实现远程网络监控和数据采集。通过对智能家居系统的技术要求分析，采用ZigBee技术来实现智能家居是一个比较理想的解决方案。 在实际应用当中，根据用户摆放的电器位置的不同来分布，设计一个比较理想的家居网关系统，实现控制器对Zigbee通信模块进行相应配置并无线接收Zigbee终端节点的数据。 关键词： ZigBee；嵌入式；S3C2410；智能家居；网关； Abstract AbstractWith the rapid de
3、velopment of social economy, the family Home Furnishing requirements are increasingly high grades,but the Home Furnishing where we live is full of humanization and intelligent.In the real life of IOT intelligent electronic products and technologies in the electronic products of intelligent Home Furn
4、ishing has been widely recognition and application.The use of each other between communication technology and computer network, to the peoples Home Furnishing life brings a new feel.Smart home realized the interconnection between family between the equipment and a full range of monitoring and contro
5、l.As the core of smart home gateway connecting communication smart home inside and outside, is the carrier of remote control,multimedia communication, is the key equipment for realizing smart home system connected with Internet.Based on the analysis of the scheme of existing home gateway and home fo
6、r short distance communication technology, proposes the use of ARM microprocessor (S3C2410) and an embedded smart home gateway technology scheme based on Zigbee.This scheme is based on the ZigBee technology in the low rate, low consumption of wireless communication advantages,Using the Chipcon RF ch
7、ip CC2430, the realization of remote network monitoring and data collection. Through the smart home system requirements analysis, to realize the smart home is a relatively ideal solution by using ZigBee Technology.In practical application, according to the user display appliance in different positio
8、n to distribution, design a more ideal smart home gateway system,realize the controller to carry out the corresponding configuration and wireless receiving terminal Zigbee node to the Zigbee communication module data.Keywords: ZigBee; embedded system; S3C2410; smart home; gateway; 目录第一章 绪论61.1 课题研究背
9、景及意义61.2智能家居的简介61.3国内外现状及发展趋势61.3.1国外发展现状61.3.2国内发展现状71.4智能家居网关发展趋势81.5本论文的主要工作和章节安排9第2章 嵌入式及ZigBee技术92.1嵌入式系统概述102.1.1嵌入式系统定义102.1.2物联网嵌入式系统102.1.3嵌入式系统的特点102.2几种短距离无线通讯技术概况112.2.1 ZigBee技术12第3章 本系统的总体设计方案173.1本系统解决方案173.2 整个系统数据流程图设计方案17第4章 智能家居系统的硬件设计214.1系统硬件框图简介21IV4.2器件选型和单元电路设计214.2.1嵌入式微处理器2
10、11.微处理器的选择212.S3C2410的简介214.2.2电源模块224.2.3 Nand Flash存储系统234.2.4 SDRAM设计244.2.5串口电路254.2.6晶振及复位电路254.2.7 CC2430协调器26第5章 智能家居系统的软件设计与调试285.1本课题的软件框架设计285.2 ZigBee节点软件设计295.2.1软件开发环境295.2.2 ZigBee软件设计295.2.3主要程序代码32第6章 实验结论与展望34致谢35参考文献36V 第一章 绪论1.1 课题研究背景及意义当人类发明蒸汽机的时候，则预示着人类进入了新工业时代，而网络的出现无疑将信息化深深地刻
11、印在人类文明丰富多彩的画卷上。随着电子信息技术，控制技术的日益提高，社会信息化进程正在步步加快。人们在工作、生活、学习和交流的方面日益密切，在改变人们的生活习惯的同时，它也对我们的传统住宅带来新的挑战。看看周围很容易的发现，我们对家居的理解不再仅仅是一个简单的物理空间，更为关注的是一个安全，舒适，美观和方便的生活环境。现在人们日益膨胀的需求使得家居智能化已成为一种新趋势。近年来，随着我国房地产的火爆局面，给国内的一些智能化带来了发展的机遇。众所周知，中国人口基数大，城市住房建设相对多的选择在更密集的住宅区，许多房地产开发商基于小区智能化的角度，也出现了目前一统天下，无所不包的“智能化住宅”模式
12、。“智能化住宅”是一个系统的功能，这个系统的各个功能可都以单独的使用。许多子系统的功能还需要有足够的协调能力。这些住户在能够使用的智能系统仅仅是一小部分。而致力于家庭智能化系统的开发的，这就是所谓的智能家居。1.2智能家居的简介智能家居与普通家居比起来的话更好，智能家居不但拥有了传统家居的居住功能，而且还是个具备舒适安全、品味高和气氛温馨的家庭生活空间。原来的结构是比较古板，而现在是变成可以移动智能的工具，拥有各方面的信息交换的功能，保证能在外面可以和家庭信息进行流畅的交流，提高家庭生活的方式，帮助人们能够更好的、合理的安排时间，提高生活的舒适性，也可以为各种能源减少不必要的费用。智能家居还能
13、够自动管理和控制家电设备，对家庭环境的安全进行监控报警，并且能够为住户提供高效便利、安全舒适的学习生活及工作的环境。家居智能化系统将家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器以及家庭保安装置通过有线或无线的方式连接起来，并进行集中或者异地的管理、监控，保持家庭住宅环境的协调、舒适。1.3国内外现状及发展趋势1.3.1国外发展现状 自从世界上第一智能大厦1984在美国出现，发达的美国，加拿大，欧洲，澳大利亚和南洋经济的国家已经提出了多种智能家居方案。智能家居的广泛应用于美国，德国，新加坡，日本和其他国家。智能家居系统包括三个复制功能，新加坡模型的安全报警，视频对讲功能，监控中心的功能，家电控制功能
14、，有线电视接入，家庭信息留言功能，智能家居控制面板，智能布线箱，宽带互联网接入和系统软件配置等。几年前，一些经济发达的国家，提出了“智能住宅”的概念，住宅智能化是领先的智能家居，智能家居是智能住宅的核心。以什么样的标准可以被称为智能家庭？智能家居和智能大厦的概念和定义为还没有达成共识。电气设计标准的第一个适用于家庭住宅的1988美国电子工业协会，即“家庭自动化系统和通信标准”也被称为家庭总线系统标准（HBS）；中国也已开始从1997年初制定的“小康住宅电气设计（标准）指南（草案）中的“指南“在小康住宅电气设计规定应满足下列要求：一个高水平的安全、舒适的环境，便利的交通，综合信息服务，家庭智能化
15、系统。目前市场上出现更多的智能家居控制系统主要包括：（1） X-10（美国），该系统是电力线作为网络平台的使用，集中控制方式的实现。这套系统的功能更加强大，和其他家居控制系统如ABB，c_bus上升更容易接受，使用也比较简单。因为实现同样的功能，X-10家居控制系统是220V电源线X-10信号传输使用传输从发射机到接收机，从而实现智能化控制，使系统不需要额外的布线，这一优势也是大多数这样的系统，因为其他系统基本需要低线布在墙上或地面，开槽，钻井，施工难度大，成本高，建设周期长。但由于国内缺乏市场条件和价格昂贵，该系统在国内应用的罕见。（2）EIB系统（德国），系统采用了嵌入式总线和中央控制的方式实现控制功能。但由于其复杂
