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1、西北工业大学本科毕业设计（论文）开题报告专业：电子科学与技术班级：学号姓名指导教师报 告 题 目基于 Cortex-A8 智能家居系统的设计与实现题目来源（划）科研生产实验室专题研究企业联合论文类型（划）工程设计类实验研究类软件开发类其 他 报 告 日 期2015 年 3 月 22 日报告地点开题报告（不少于1000 字）一、选题背景及意义近年来 , 随着信息技术、通信技术、计算机技术的发展, 在新的房地产领域 , 智能家居控制系统已经得到了一定程度的应用, 它作为一个智能化及物联化的新型领域, 对现在家居安全及家居智能化的管理具有非常重要的意义。大量与智能家居有关的技术逐渐兴起， 而当前智能
2、家居系统还并未发展成熟, 存在诸多问题 , 如布线繁杂、不美观、功耗大、对Internet依赖性强。经过对国内外智能家居控制系统的深入分析, 针对国内现状 , 选择将 Android 操作系统、 ARM 平台、Cortex-A8 数据采集模块和 ZigBee 无线通信技术相结合来实现智能家居系统。 本系统的设计和使用 , 如果得到广泛的应用 , 可以极大地提高人们的生活质量 , 真正的实现住宅智能化, 这也为将为推动中国物联网的发展起到一定作用。二、研究内容及方案1. 系统总体方案设计本系统软件设计由智能网关程序设计、Android 用户控制程序设计以及Zigbee节点控制程序设计三部分组成。
3、其整体框图如图1 所示。智能网关既是互联网和家庭网络之间的桥梁，也是智能家居控制系统的主控设备，可以对系统进行统一集中管理与控制。ZigBee 节点组成的无线局域网中的协调器接收智能网关应答的远程消息，并发送给相应的路由器节点或终端节点，以监控家电设备和监测家居环境。集成了 Zigbee 模块的家电设备控制器和各种传感器模块可作为ZigBee 无线传感器网络中的终端。控制终端又可以称为手持操控设备，它包括平板电脑或者智能手机等任可以安装Android 操作系统的终端设备，本智能家居系统特别开发了基于Android 系统的家居环境控制软件，可以安装在手持操控设备上，来满足手持操控名师资料总结 -
4、 - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 设备对家电网络的状态的实时监控和远程遥控; 同时也可以通过发送GSM 短消息远程控制家中电气设备，或者接收到关于家居环境信息的GSM 短消息。图 1 智能家居系统整体框图2. 方案选择（1）组网方式选择Zigbee 技术以 IEEE 802.15.4 通信标准为基础发展起来 ,IEEE 802.15.4定义了通信网络的物理层和媒体控制子层规范, 确定了物理通信信道、传输速率以及如何共享无线通信信道
5、 , 各个厂商都可以根据IEEE 802.15.4制作符合标准的硬件产品。Zigbee 的 Phy物理层和 MAC 媒体控制子层规范其实就是IEEE802.15.4 标准。Zigbee 联盟在 IEEE 802.15.4的基础之上定义了Zigbee 技术的高层协议 , 包含了NwK 网络层和 APP应用层框架协议。Zigbee 的网络层负责传感器节点组建和加入离开网络、数据帧的安全管理和数据帧的路由。Zigbee 的应用层则提供了一个高层应用框架 , 用户可以在框架下建立自己的应用程序。（2）硬件平台选择本设计选择的微处理器是德州仪器公司出的最新的一款ARM芯片Cortex-A8 。它具有以下
6、优点：(1) 处理速度快。 Cortex 系列是 ARM 最新的一个系列 , 处理速度是 ARM-11 的 3 倍。因此本系统整体运行起来非常流畅。(2) 功耗也比较低。本处理器作为嵌入式终端设备来使用, 非常合适 , 为智能家居里的节电起到很好的作用。(3) 兼容性好。可以支持各种外设, 因此在扩展方面是非常好的。(4) 软件支持丰富。就嵌入式操作系统來说 , 本处理器支持 Windows CE 、 Linux 、 UC/OS等多种操作系统。因此开发起来非常方便。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 -
7、 - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - （3）操作系统选择Android 平台的系统框架从高到低可分为应用程序、用户空间、内核空间和硬件系统 4 个层次。智能家居系统控制软件处于最高的应用程序层，故在进行软件开发之前，需要移植相关硬件设备的Linux 内核驱动到 Android 系统中。本项目中需要移植的设备驱动包括液晶屏、触摸屏、网卡、串口等。在控制软件系统开发过程中，只需要调用用户空间的Java 框架和 Android 框架，并不需要直接访问硬件设备。 3. 系统实现原理（1）嵌入式家庭网关图 2 嵌入式家庭网关系统结构框图智能网关程序是连接a
8、ndroid 系统与 Zigbee 无线网络的桥梁，运行在android系统服务层，智能网关程序通过3G、Wifi 或以太网与 Android 用户控制程序相连，然后将用户控制程序发过来的指令通过串口发给zigbee 网络协调器， Zigbee 网络协调器解析相应的指令然后发给各个传感器节点实现控制。其系统结构框图如图2所示。（2）ZigBee 节点控制端Zigbee 节点控制程序运行在每个传感器节点上，根据不同的传感器类型，设计不同的传感器控制程序。 所有节点控制程序都是基于Zstack 协议栈的， 并且都是在SampleApp 的基础上修改而来。 (3)用户智能控制端用户控制程序运行于an
9、droid 系统应用层，采用JAVA 开发。用户控制程序通过接收用户的输入操作， 生成相应的控制指令然后通过3G、 wifi 或以太网发送到智能网关系统。同时，用户控制程序还接收智能网关程序发送过来的告警指令，并生成相应的告警信息，产生告警。Android 用户控制程序框架如图3 所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 图 3 用户控制程序框架【参考文献】1、赵建华、师振伟。嵌入式Web 服务器在智能家居控制系统的
10、实现J.计算机技术与发展，2013 2、彭昭亮、陈殿生、王田苗。智能居室系统J. 机器人技术与应用，2013. 3、蒲路萍、付蔚。基于 Android 系统的智能家居控制终端研究与实现J.世界电子元器件，2013. 4、麻孜宁。集中式家居智能控制系统的研究与实现D. 贵州大学 ,2007. 5、贾伟。无线传感器网络在智能家居中的应用研究D. 江苏大学 ,2009. 6、 Davidoff S, Lee M K, Yiu C,et al. Principles of smart home controlM.UbiComp,2006. 7、胡曙辉、陈健。几种嵌入式实时操作系统的分析与比较J.单片机
11、与嵌入式系统应用,2007. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 指导教师意见：签名：年月日开题评议小组成员：开题评议小组意见：（包括对论文的选题、难度、进度、工作量、论文形式意见）：1. 论文选题 : 有理论意义；有实用价值；有理论意义与实用价值； 意义不大。2. 论文的难度 : 偏高；适当；偏低。3. 论文的工作量: 偏大；适当；偏小。4. 进度 : 可行；不可行；5. 学生开题报告中反映出的综合能力和表达能力:
12、 好； 较好；一般；较差。6. 论文形式意见：可行；不可行；7. 对论文选题报告的总体评价: 好；较好；一般；较差。（在相应的方块内作记号“”）组长签名：评议结论是否同意论文选题报告：同意；需重做（在相应的方块内作记号“”）评议小组组长签名：年月日学院意见教学副院长：年月日备注：本科生毕业设计论文开题报告要求1. 本科生选题报告内容应包括：选题目的与背景、主要研究内容和方案、预期达到的目标。2. 本科开题报告由各专业负责安排，公开进行；开题小组人员3 人以上。3. 学生在规定的时间内，写出选题报告初稿，经指导教师审阅同意后，由各专业安排开题报告时间；开题学生自述5 分钟，提问5-10 分钟。开题报告未通过者，需重新开题。4. 开题报告必须按期完成；如有问题应及时向所在专业或导师提出。5. 开题报告统一用A4纸、正反两面打印。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -
