智能家居控制系统的设计与实现

摘要

　　随着科技的不断进步，社会信息化的脚步也在加快，通讯、信息科技与人们的工作和生活的联系日益紧密。人们在信息化社会大环境下，生活方式与工作习惯也在不断发生改变。在家居环境方面，不仅满足于住得舒适，对家居的智能控制成为时下人们对生活质量提高的一种新的需求。人们对家居的关注更多的是一个安全、方便、舒适、可控制的智能居家环境。智能家居已经成为人们对美好生活的向往的表达方式。

　　智能家居控制系统是以有线和无线的形式连接起来的信息传输网络为硬件平台，各种网络技术为软件支撑平台，通过现场总线把家庭生活中使用的通信设备、家居设备、家庭安全防范设备连接成一个完整的、能够实现自动控制的一个控制系统。通过这个控制系统将整个家庭中能够连接到网络是的所有电气设备有机的整合到一起，并对这些设备进行有效的控制，形成功能完善的智能家居系统。

　　本文通过对不同用户的走访，从人们对智能家居的使用和期望中分析用户的使用需求。从人们对智能家居控制系统使用的实际需要出发，在对国内外以物联网技术发展为基础智能家居控制系统技术的发展和应用深入研究后，提出了一套基于物联网智能家居控制系统的解决方案。给出了该智能家居控制系统终端的设计和实现方法，详细阐述了基于 RS-485 和 GPES 通信方式的智能家居控制终端的总体设计方案、相关关键技术的研究、硬件实现及软件的设计等内容。系统采用嵌入式 ARM 芯片 LPC2378 ARM作为 RS-485 控制总线控制单元，使用 SN75176 芯片将单片机中的串行接口转变成RS-485 接口，以便组合成一个共同的总线传输网络。系统 GPRS 模块采用 SIMCOM 公司生产的 SIM300CZ 模块，远程报警网络和 RS-485 总线网络结合设计起到远程报警和控制的功能。由于其成本低，传输距离远等特点，可以更良好的满足普通家庭用户对智能家居常用家用电器互联控制的需求，具有高实用性和经济性。

　　通过研究和探索，完成了整个硬件的设计和软件系统的开发，实现了一个功能相对完善的智能家居控制系统。本系统在硬件元件的选择上，采用了成本比较低廉、性价比相对较高的元件。因此，系统具有成本低、使用价值高，易于推广的特点。实现了将不同类型的家用电器系统互联，可远程监控和远程报警于一体的智能家居控制系统。

　　通过实验测试，结果表明系统具有良好的通用性和可扩展性，并且低成本，低功耗，性能独特，因此具有很强的市场竞争力和推广价值。

　　关键词：智能家居，物联网，以太网，RS-485，ARM，GPRS

　　目 录
　　
　　第一章 绪 论
　　
　　1.1 研究背景
　　1.2 研究目的和意义
　　1.2.1 物联网智能家居与传统智能家居的区别
　　1.2.2 ZigBee 智能家居产品与传统智能家居产品的比较
　　1.3 现状与发展趋势
　　1.3.1 智能家居现状
　　1.3.2 智能家居发展趋势
　　1.4 论文的组织结构
　　
　　第二章 系统需求与总体设计
　　
　　2.1 系统功能需求
　　2.1.1 互联控制多种类型家用设备
　　2.1.2 远程监控系统多样化
　　2.1.3 报警系统安全可靠
　　2.1.4 和谐的人机交互功能
　　2.2 相关网络技术概述
　　2.2.1 基于 RS-485 总线的家居设备物联网络技术
　　2.2.2 基于以太网的远程监控网络技术
　　2.2.3 基于 GPRS 的远程报警网络技术
　　2.3 总体框架设计
　　2.3.1 总体结构和模块
　　2.3.2 主要硬件的选型
　　2.4 本章小结
　　
　　第三章 系统的软件设计
　　
　　3.1 RTX 内核
　　3.2 系统软件设计
　　3.3 通信控制协议的设计
　　3.3.1 RS-485 通信控制协议
　　3.3.2 GPRS 报警和控制协议设计
　　3.4 主要模块的程序设计
　　3.4.1 RS-485 总线程序设计
　　3.4.2 以太网远程监控程序设计
　　3.4.3 GPRS 短消息程序设计
　　3.4.4 外部中断
　　3.5 本章小结
　　
　　第四章 系统实现与调试
　　
　　4.1 开发过程
　　4.2 系统实现与调试
　　4.2.1 RS-485 物联控制模块
　　4.2.2 以太网通信模块
　　4.2.3 GPRS 短消息模块
　　
　　第五章 结 论
　　
　　参考文献