基于嵌入式的智能家居系统设计与实现

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基于嵌入式Linux的智能家居控制系统设计

基于嵌入式Linux的智能家居控制系统设计

基于嵌入式Linux的智能家居控制系统设计近年来智能家居系统已经成为人们生活中越来越重要且不可或缺的一部分。

随着科技的发展,人们逐渐适应了这种「自动化生活方式」,为了满足用户不断增长的需求,嵌入式 Linux 技术在智能家居控制系统中应用得越来越广泛。

本文将基于嵌入式 Linux,介绍智能家居控制系统的设计及其实现过程,主要分为硬件和软件两部分,其中硬件部分包括系统架构和物联网通信,软件部分则包括应用程序和用户界面。

硬件部分1. 系统架构设计智能家居控制系统的第一步是确定系统架构。

系统由两个主要部分组成:网关和设备端。

在本系统中,网关负责数据收集和分发,设备端则负责数据处理和执行。

为了避免单个部件失效带来的整体系统崩溃,这种分位架构应该使用分布式计算方式。

即将部分计算、控制和存储任务分配给较小和相互独立的计算节点。

网关的更新频率比设备端低,因此应该优先考虑使用低功耗设计。

设备端的控制精度更高,因此通用计算机设备也可以用于网络传输。

2. 物联网通信物联网通信是智能家居控制系统的核心。

物联网是互联网的扩展,致力于将智能物品与互联网连接。

为了实现这一目标,该系统应该使用 ZigBee、Z-wave、Bluetooth、Wi-Fi 和 NFC 等协议来进行通信。

使用 ZigBee 和 Z-wave 协议时可使设备对等通信,并在数据传输方面提供更佳的可靠性,但具有高功耗特性。

Wi-Fi 协议则更适合一些高性能应用。

需要注意,运行智能家居控制系统所需的通信成本取决于所需的资源,如通信频率、范围和传输质量等。

此外,设备在使用通讯连接的同时也需要考虑保护用户数据隐私,保障网关和设备的数据传输安全。

软件部分1. 应用程序应用程序是控制智能家居系统的核心组成部分。

应用程序应该能够收集数据并将其分发给各个不同的设备,为用户提供一个友好的界面来监视和控制整个系统。

在本系统中,应用程序应该提供以下特性:1. 支持实时控制系统状态的监视。

基于嵌入式系统的智能家居控制系统设计

基于嵌入式系统的智能家居控制系统设计

基于嵌入式系统的智能家居控制系统设计智能家居控制系统是利用嵌入式系统技术,将传感器、执行器以及通信技术融入家居系统中,实现对家居设备的自动化控制和远程监控。

该系统可以大大提升家居安全性、舒适度和能源利用效率,给用户带来更加便捷的生活方式。

本文将对基于嵌入式系统的智能家居控制系统设计进行详细探讨。

一、系统架构设计智能家居控制系统通常包括以下组件:传感器、执行器、控制中心和用户界面。

传感器用于感知环境中的各种信息,如光线、温度、湿度等。

执行器用于控制家居设备,如灯光、空调、窗帘等。

控制中心负责接收传感器数据并根据用户设定的规则进行决策控制,同时将控制指令发送给执行器。

用户界面则提供给用户操作设备、监控家庭状态的接口,可以通过手机应用程序或者网页实现。

在系统架构设计中,需要考虑以下要点:1. 通信方式:智能家居控制系统需要通过网络与用户进行远程通信,可以选择Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等不同的通信方式。

Wi-Fi通信速度较快,适用于传输大量数据;蓝牙通信距离较近,适用于短距离传输;Zigbee通信消耗少,适合用于节能环保的家居系统。

2. 安全性考虑:智能家居控制系统需要采取安全措施,以防止黑客入侵或者信息泄露。

可以使用加密技术对通信进行保护,如SSL/TLS协议,同时采用身份验证机制,确保只有授权用户才能访问系统。

3. 软硬件平台选择:在嵌入式系统中,需要选择适合的硬件平台和操作系统。

常用的硬件平台有Arduino、Raspberry Pi 等,操作系统可以选择Linux、RTOS等。

选择合适的平台和操作系统可以简化系统的开发和维护工作。

二、系统功能设计1. 远程控制:用户可以通过手机应用程序或者网页远程控制家居设备。

例如,用户在外出时可以通过手机应用程序打开或关闭家中的灯光、电视等设备,以此增强家居安全性。

2. 定时控制:用户可以根据需要设置定时开关家居设备。

例如,可以设定某个时间自动打开空调、关闭窗帘,以提前为用户创造一个舒适的家居环境。

基于嵌入式技术的智能家居系统设计

基于嵌入式技术的智能家居系统设计

基于嵌入式技术的智能家居系统设计第一章:引言随着科技的不断发展,智能家居系统成为了现代家庭中的一种新趋势。

智能家居系统通过嵌入式技术和物联网的结合,可以实现家居设备和家庭成员之间的智能化互动。

本文将介绍基于嵌入式技术的智能家居系统的设计。

第二章:智能家居系统的概述智能家居系统是通过各类传感器、执行器和嵌入式技术相结合,实现对家庭设备的智能化控制。

它可以监测环境状态、识别家庭成员,进而根据用户需求自动控制家电、灯光、空调等设备的开关与调节。

智能家居系统可以提高生活的舒适度、安全性和便利性。

第三章:嵌入式技术在智能家居系统中的应用嵌入式技术是智能家居系统设计中不可或缺的关键技术之一。

通过将各类传感器和执行器嵌入到家居设备中,可以实现智能家居系统的功能。

嵌入式技术可以实现设备之间的无线通信,使得家庭成员可以通过手机应用或语音命令来控制家居设备。

同时,嵌入式技术可以实现对家庭环境的监测和分析,从而实现智能化的自动控制。

第四章:智能家居系统的关键组件智能家居系统中的关键组件包括传感器、执行器、通信模块和控制中心。

传感器可以监测环境的温度、湿度、光照等参数,执行器可以控制灯光、空调、窗帘等设备的开关与调节。

通信模块用于实现无线通信,控制中心则负责处理传感器的数据并做出相应的决策。

第五章:智能家居系统的功能设计智能家居系统的功能设计应根据家庭成员的需求和生活习惯来进行。

例如,可以设置自动化的定时控制功能,根据家庭成员的作息时间自动调节灯光和温度。

同时,可以通过传感器监测家庭成员的位置和活动状态,实现智能化的安全报警和监控功能。

另外,智能家居系统还可以集成语音助手,通过语音命令来控制家居设备。

第六章:智能家居系统的优势与挑战智能家居系统的优势在于提高家庭生活的舒适度和便利性,增强家庭成员的安全感。

智能家居系统可以根据家庭成员的需求自动进行控制,避免了繁琐的手动操作。

然而,智能家居系统的设计还面临一些挑战,主要包括系统的复杂性、安全性和隐私保护等方面。

面向智能家居的嵌入式系统设计与实现

面向智能家居的嵌入式系统设计与实现

面向智能家居的嵌入式系统设计与实现1. 引言智能家居已经逐渐融入了人们的生活中,为人们提供了更加方便、舒适、安全的居住环境。

而智能家居的核心就是嵌入式系统,它通过各种传感器和控制器实现对家庭环境的感知和控制。

本文将介绍面向智能家居的嵌入式系统的设计和实现。

2. 智能家居的嵌入式系统概述嵌入式系统是一种特殊的计算机系统,它通常集成在其他设备中,具有低功耗、高可靠性、强实时性等特点。

智能家居的嵌入式系统需要具备多种功能,包括数据采集、数据处理、通信控制、人机交互等方面,同时还需要具备较高的性能和稳定性。

智能家居的嵌入式系统通常包含以下几个组成部分:1) 传感器智能家居需要感知家庭环境的各种参数,如温度、湿度、光照等。

这些数据可以通过各种传感器实现采集,例如温度传感器、湿度传感器、光感传感器等。

2) 控制器控制器是智能家居嵌入式系统的核心部分,它负责对传感器采集到的数据进行处理和分析,以及根据用户的要求控制各种设备的开关、亮度等。

控制器需要具备较高的运算速度和稳定性,以保证系统的实时性和可靠性。

3) 网络模块智能家居需要支持远程控制和信息交互,因此需要包含网络模块。

网络模块可以通过有线或无线方式连接到网络,实现对智能家居设备的远程控制和数据交换。

4) 人机交互界面为了方便用户使用和管理智能家居设备,嵌入式系统需要具备人机交互界面,例如触摸屏、语音控制等。

3. 面向智能家居的嵌入式系统设计智能家居的嵌入式系统设计需要从以下几个方面考虑:1) 功能需求需要根据用户的需求确定嵌入式系统的功能,包括数据采集、数据处理、控制等方面。

例如,如果用户希望实现智能家庭安防系统,嵌入式系统需要具备人脸识别、视频监控、报警等功能。

2) 性能需求嵌入式系统需要具备较高的性能,保证系统的实时性和可靠性。

因此需要根据应用场景和用户数量确定嵌入式系统的核心处理器和存储器容量等参数。

3) 硬件接口设计嵌入式系统需要支持各种传感器和控制器的接口,例如USB、SPI、I2C等接口。

基于嵌入式系统的智能家居控制方案设计与实现

基于嵌入式系统的智能家居控制方案设计与实现

基于嵌入式系统的智能家居控制方案设计与实现智能家居是指利用物联网、传感器技术、人工智能等先进技术,将家庭各种设备、电器等联网并互相协调工作的智能化系统。

嵌入式系统作为智能家居控制方案的核心技术之一,能够实现智能家居的高效、便捷和安全控制。

本文将针对基于嵌入式系统的智能家居控制方案的设计和实现进行详细讨论。

一、设计原理:在设计基于嵌入式系统的智能家居控制方案时,首先需要明确系统的设计原理。

智能家居系统主要由三个模块组成:感知模块、控制模块和应用模块。

1. 感知模块:感知模块通过传感器等设备,实时感知家居环境的各种数据,如温度、湿度、照明等。

这些数据通过传感器采集,并传输到控制模块进行处理。

2. 控制模块:控制模块是智能家居系统的核心部分,它负责接收感知模块传来的数据,并根据预设的规则和用户需求,通过无线通信技术控制家居设备的开关、调节等功能。

控制模块可以根据不同的需求,采用不同的嵌入式控制芯片,比如Arduino、Raspberry Pi等。

3. 应用模块:应用模块是智能家居系统与用户交互的界面,可以实现手机APP或者网页端的远程控制功能。

用户可以通过应用模块,随时随地对家居设备进行控制和监控。

二、硬件选型:基于嵌入式系统的智能家居控制方案的实现,需要选择适合的硬件设备。

根据系统需要,需选择包括传感器、嵌入式开发板、通信模块等硬件设备。

1. 传感器选型:根据不同的环境需求,选择合适的传感器进行数据采集。

如温湿度传感器、光照传感器、烟雾传感器等。

传感器的选型需要考虑数据的准确性、稳定性和功耗等因素。

2. 嵌入式开发板选型:嵌入式开发板是智能家居控制系统的核心,它提供了处理器和各种接口,能够实现数据采集和控制功能。

常用的嵌入式开发板包括Arduino、Raspberry Pi等。

选择开发板需要考虑性能、功耗和可扩展性等因素。

3. 通信模块选型:通信模块是实现智能家居系统与用户交互的重要组成部分。

常用的通信模块有Wi-Fi模块、蓝牙模块、Zigbee模块等。

基于嵌入式系统的智能家居电器控制系统设计

基于嵌入式系统的智能家居电器控制系统设计

基于嵌入式系统的智能家居电器控制系统设计智能家居电器已经成为现代家庭中不可或缺的一部分,它的出现为人们的生活带来了极大的便利和舒适。

现在的智能家居电器控制系统已经更加智能化和便捷化,让人们的家居生活更加简单、舒适和高效。

本文将介绍基于嵌入式系统的智能家居电器控制系统设计,以及该系统的操作和特点。

一、系统功能和设计原理该智能家居电器控制系统是基于嵌入式系统的,在系统中采用了具有高性能的嵌入式处理器和各种传感器。

系统可以通过Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等无线通信方式与网络连接,实现诸如远程控制、时间计划、自动防盗等功能。

系统的设计原理是建立在将传感器、嵌入式系统和各种智能电器相连接并进行通信的基础上,实现对家居电器的远程控制、智能化的时间计划、能源管理等。

系统采用了贪心算法、动态规划等多种算法实现互联和数据分析。

所以用户可以通过手机或电脑等客户端,对家居电器进行各种操作。

同时,该系统具有智能化的电费计算和节能功能,可以大大节约家庭用电的费用,减少能源消耗。

二、系统结构和工作流程智能家居电器控制系统主要由三部分构成:客户端、服务器和嵌入式设备。

客户端主要提供用户与系统之间的交互界面,可以通过手机APP或者Web端进行操作;服务器主要负责储存和处理用户的各种命令和信息数据;嵌入式设备包括对家庭各个电器的控制模块和各种传感器,负责家居电器的操作和传感器的数据采集和传输。

系统工作流程如下:1. 用户下达指令:在客户端上选择需要控制的家居电器或调节相应的参数指令。

2. 服务器接收指令:服务器将接收用户下达的指令,并相应的处理。

3. 指令传输到嵌入式设备:将指令传输到相应的嵌入式设备中,它将会识别指令并按照指令控制家庭电器。

4. 传感器数据采集:嵌入式设备将实时采集传感器所产生的数据,并传输到服务器中进行数据处理。

这个过程中需要采集的数据比如电器温度、湿度,电器开关状态等等。

5. 数据分析和响应:通过采集得到的传感器数据进行分析和处理,判断出电器运行效率和节能程度。

基于嵌入式的智能家居系统设计与实现

基于嵌入式的智能家居系统设计与实现

基于嵌入式的智能家居系统设计与实现随着科技的不断进步,物联网技术得到了突飞猛进的发展。

智能家居是物联网技术的典型应用领域之一。

智能家居系统将独立家用电器、安防设备连接成一个具有思想的整体,实现家居设备的智能管理和远程监控。

本课题的嵌入式平台采用WinCE操作系统,硬件设备采用ARM10架构的Intel XScale270核心处理器的实验箱作为技术支撑。

系统设计与实现使用Keil、VS2005和Delphi三种集成开发工具实现代码的编写与调试。

软件部分主要涵盖硬件网关设备的WinCE操作系统相关功能设计、嵌入式设备平台服务端软件设计、计算机客户端应用软件的设计及家电控制端底层的设计。

智能家居系统与用户数据交互采用GSM系统,通过短信的方式实现。

家居设备之间的数据通信采用TCP/IP网络协议,建立三次握手机制,保证数据传输稳定可靠。

系统对WinCE系统内核进行裁剪定制,提高数据的处理能力。

在网关内设计开发用于WinCE系统的控制中心,即嵌入式服务端,实现硬件设备与软件系统数据握手通信。

计算机客户端的应用软件设计,即视频采集查阅软件,是基于Delphi可视化界面开发语言编写进行设计。

客户端应用软件用于异地及时通过视频画面掌握家居状态环境。

本课题基于嵌入式的智能家居系统的设计与实现,使用嵌入式平台作为核心控制器能够提高整个系统的稳定性,数据传输采用TCP/IP协议能够很好解决目前一些系统中存在的数据传输不稳定问题。

基于嵌入式的方式能够降低智能家居系统的成本,大大降低市场中由于智能家居价格较高无法普及现象,使智能家居能够走入普通百姓家中。

关键字:智能家居系统,物联网,嵌入式技术,WinCE系统,DelphiDesign and Implementation of Smart Home System Based onEmbedded SystemWith the constant progress of science and technology, Internet of things (IOT) technology develops by leaps and bounds. Smart home is one of the typical applications of IOT. Smart home system links home appliances and security equipment as a whole with the soul, implementing intelligent management and remote monitoring of the household equipment.In this project, the embedded platform adopts the WinCE operating system, and the hardware device uses an experiment box with Intel XScale270 core processor based on ARM10 architecture as the technical support. System design and implementation uses Keil, VS2005, and Delphi integrated development tools to edit and debug the codes. Software mainly covers the WinCE operating system function design of the hardware gateway device, platform server client software design of the embedded devices, the computer client application software design and the household appliance control bottom program design.Interaction of smart home system with the user uses GSM system with short message service. Data communications between household equipment adopts TCP/IP network protocol, setting up a three-way handshake mechanism, to ensure stable and reliable data transmission. The system truncates and customizes the WinCE system core to improve data processing ability. In the gateway, the control center for the WinCE system, namely embedded server, can be developed to realize the data communication between the hardware and software system. Computer client application software design, namely the video acquisition carried out based on Delphi visualization interface development language. The client application software is used in mastering the household environment timely by video images in the remote places. The design and implementation of intelligent Home Furnishing system based on embedded system, using the embedded platform as the core controller can improvethe stability of the whole system, data transmission using TCP/IP protocol can solve data transmission system exists the unstable problem. Embedded system can reduce the cost of smart home system, greatly reducing the market because of the high price of smart home can’t be universal phenomenon, so that smart home can go into the homes of ordinary people.Keywords:smart home system, IOT, embedded technology, WinCE system, Delphi目录第1章绪论 (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 智能家居研究现状与发展 (3)1.2.1 智能家居国内外发展现状 (3)1.2.2 智能家居发展趋势 (4)1.3 本课题研究内容 (5)1.4 论文结构 (6)第2章系统设计方案 (8)2.1硬件总体设计框图 (8)2.2控制核心选择 (10)2.3家电控制板 (11)2.3.1串行端口电路 (12)2.3.2家电控制电路 (14)2.3.3传感器接口电路 (15)2.4 GSM通信模块 (15)2.5视频监控模块 (16)2.6总体软件设计方案 (17)2.7本章小结 (18)第3章操作系统的定制 (19)3.1 BSP的安装 (19)3.2添加平台特征和配置平台 (20)3.3串口部分设置与调试 (22)3.4操作系统的生成与下载 (24)3.5本章小结 (24)第4章应用软件设计 (26)4.1应用程序编写环境 (26)4.2智能家居人机接口设计 (26)4.3串口通信功能设计 (30)4.3.1串口通信协议 (30)4.3.2软件的实现 (31)4.3.2.1打开串口与配置串口 (32)4.3.2.2关闭串口 (35)4.3.2.3串口读线程 (36)4.3.2.4串口实现数据的写入 (37)4.3.2.5串口类的调用 (38)4.3.2.6串口的监听 (38)4.4 GSM无线数据传输模块 (39)4.4.1 GSM无线数据传输的基础 (39)4.4.1.1 PDU编码规则 (39)4.4.1.2 AT指令 (41)4.4.2 软件的实现 (42)4.4.2.1 PDU编码解码 (42)4.4.2.2 CEncode类成员函数详解 (44)4.4.2.3 收发短信 (53)4.5 图像采集模块 (55)4.5.1 摄像头驱动程序 (55)4.5.2 视频捕捉和视频信息传送 (56)4.6 以太网通信模块 (57)4.6.1 TCP/IP协议 (57)4.6.2 软件实现 (58)4.7 客户端视频监控软件 (61)4.8 家电控制及传感器模块 (63)4.8.1 单片机串口使用及参数设置 (63)4.8.2 串口通信的自定义约定 (64)4.8.3 单片机程序流程 (65)4.8.4 ARM端控制和报警流程 (68)4.9本章小结 (68)第5章系统测试 (70)5.1测试环境 (70)5.2 测试步骤 (70)5.3本章小结 (75)第6章总结与展望 (77)6.1本文的总结 (77)6.2 对本课题前景的展望 (78)参考文献 (79)作者简介及在学期间所取得的科研成果 (82)致谢 (83)第1章 绪论1.1 研究背景及意义我国伴随经济化建设的步伐持续加快与深入,中国百姓生活逐渐面向全面小康化方向前进,使得寻常百姓生活质量也随之提升一个层次。

基于嵌入式系统的智能家居安防监控系统设计与优化

基于嵌入式系统的智能家居安防监控系统设计与优化

基于嵌入式系统的智能家居安防监控系统设计与优化智能家居安防监控系统的设计和优化一直是智能家居领域研究和应用的热点之一。

本文将介绍基于嵌入式系统的智能家居安防监控系统的设计和优化方法。

智能家居安防监控系统旨在保护家庭和物品的安全,并提供实时监控和警报功能。

为了实现这个目标,设计者需要考虑系统的硬件和软件设计,以及优化传感器、算法等方面。

首先,系统的硬件设计是关键一步。

在智能家居安防系统中,常用的设备包括摄像头、传感器、控制器等。

摄像头用于拍摄实时画面,传感器用于检测入侵、火灾等异常情况,控制器用于数据处理和决策。

在硬件设计中,需要考虑设备的性能和稳定性,确保其能够正常工作并长期稳定运行。

此外,还要考虑设备与系统的互联互通,以便实现数据的传输和控制。

其次,软件设计在系统的功能实现中起着重要作用。

智能家居安防监控系统的软件设计通常包括前端和后台两个部分。

前端软件是指用户界面,用于显示设备的实时画面和提供用户操作界面。

后台软件是指系统的数据处理和决策部分,用于分析传感器数据、控制设备和生成报警通知。

在软件设计中,需要考虑系统的实时性、稳定性和可扩展性,保证系统能够及时准确地响应用户的操作和检测到异常情况。

此外,优化传感器和算法也是智能家居安防监控系统设计中不可忽视的方面。

传感器是系统的重要组成部分,用于检测入侵、火灾等异常情况。

为了提高传感器的准确性和可靠性,可以采用优化算法、增加传感器数量等方法。

同时,算法的优化也可以提高系统的实时性和响应能力,如采用高效的图像处理算法、优化数据分析算法等。

在智能家居安防监控系统的设计和优化过程中,还需要考虑系统的能耗和安全性。

为了延长设备的使用寿命和节省能源,可以采用低功耗的硬件设计和优化的软件算法。

而在安全性方面,需要考虑系统的防护措施,如数据传输加密、身份验证等,以保护用户和系统的安全。

最后,对智能家居安防监控系统进行优化是非常重要的。

优化可以从多个方面进行,如性能优化、能耗优化和成本优化等。

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基于嵌入式的智能家居系统设计与实现
摘要:伴随着人们工作节奏的加快和工作环境的不确定性,人们越来越注重居住环境的安全,希望能在第一时间知道家中的安全情况,因此,设计一种智能家居远程控制系统具有良好的实际意义。

本文浅析基于嵌入式的智能家居系统设计与实现。

关键词:嵌入式;智能家居;远程控制]
引言
电子技术、智能控制技术以及物联网技术的融合,使得传统住宅家居体系已经无法满足居住要求,对于智能化以及安全性的要求逐渐提升。

虽然当前视频监控已经逐渐被重视,但在具体操作中相对复杂。

这种状况的产生,使得对嵌人式智能家居系统的研究热度逐渐上升,成为引领远程控制的重要方式。

目前,大多数嵌入式系统都以处理器为核心,与一些检测、监控设备配合实现一定的功能,但是由于视频图像传输的影响以及监控界面的问题,客户端的远程监控效果并不理想。

如果嵌入式智能家居系统能够连接到Internet 和GPRS模块,则用户可以通过远程登录界面来了解家居环境信息。

因此,本文提出了一款具有网络功能的智能家居控制系统的实现方案,使用火狐浏览器作为上位机,采用JPEG
高效压缩算法对视频图像进行压缩,用户不仅可以通过浏览器监测家居环境信息,还可以访问Web服务器中的视频,同时,GPRS通信模块还能将异常信息以短信方式通知用户,提高了智能家居控制的灵活性。

1嵌入式智能家居系统总体设计
基于智能家居制品监控的角度分析,主要需要借助当前计算机技术,设计并构成智能家居子系统,将各个技术融合之后实现统一管理。

站在智能家居系统的角度,主要包括视频服务、客户端、服务端等部分。

硬件设计。

此次设计采用TX2440A开发板进行设计,将S3C2440处理器作为主控制芯片,主频已经能够达到400MHz,具有单独的管理单元、控制器以及存储器等。

LCD显示部分包括3.5英寸真彩色液晶屏,具备USB接口。

在开发板方面具备多种结构,便于对系统的调试与测试需求;视频采集模块运用ZC301摄像头,可实现Linux提供摄像头视频数据的采集;包括DS18B20
室内温度的传感器;GPRS通信模块。

至此,用户端通过移动终端,向监控中心发送请求,监控中心在接受请求之后进行处理并进行解析,将现场监控终端发送操作指令,现场终端提交反馈,得出操作结果。

2系统架构
2.1硬件设计
2.1.1嵌入式微处理器
本设计使用TX2440A开发板进行设计。

采用S3C2440处理器作为主控芯片,主频可以达到400MHz,具有MMU 管理单元、控制器、支持外部存储器,板载64MBSDRAM,256MBNANDFlash,LCD显示部分为3.5英寸TFT真彩色液晶屏,网络芯片为DM9000,1个10M以太网RJ-45接口,4个USBHost,1个USBSlaveB型接口。

TX2440A开发板上还扩展了丰富的接口,如蓝牙接口、CAN接口、ZigBee接口等,方便进行软件调试以及系统测试。

2.1.2视频采集模块
采用了ZC301摄像头,利用Linux提供的
Video4LinuxAPI函数对USB摄像头采集视频数据,然后将视频数据通过内部总线发送到视频流服务器MJPG-streamer 上,视频流服务器将视频图像数据进行压缩后,采用TCP/IP 协议进行远程传输,再通过CGI函数集实现客户端与服务器的之间的交互,远端客户机通过浏览器就可以查看现场监控画面。

2.1.3传感器模块
本系统采用DS18B20温度传感器采集室内温度;采用HIH-4000湿度传感器采集室内的湿度;采用DSM501A粉尘传感器来检测室内粉尘浓度;采用PIP探头LH1778为核心的检测电路来检测是否有人员入侵,并利用蜂鸣器进行本地报警和GSM短信报警。

这些传感器模块通过S3C2440的I/O
口接到控制中心,并把采集到的信息发送到Web服务器上。

2.1.4GPRS通信模块
GPRS通信模块选用西门子电气公司生产的MC35i,该模块可以提供语音传输、彩信业务和数据传输业务等接口,内置了彩信MMS协议和TCP/IP协议。

该模块与处理器
S3C2440采用串型端口进行数据通信,MC35i上的TXD0端口主要用于接收处理器发送的数据;GPRS模块上的RXD0端口用于向处理器发送数据。

通信模块将GPRS网络和Internet网络链接起来,通过与监控中心建立通信链路来进行双向的数据通信。

2.2软件设计
2.2.1环境检测模块的软件设计
该模块设计主要是检测室内的温度、湿度、和粉尘浓度,整个流程是先由传感器获取室内的状态信息,然后通过网络将信息传输到服务器平台上。

用户通过操作平台就可以查看室内环境信息,当达到危险值时,蜂鸣器进行报警,同时微处理器通过串口向GSM短信模块发送命令,通知用户家中有危险。

2.2.2照明模块的软件设计
该模块主要设计室内照明,系统采用开发板上的
LED1~LED3灯分别来模拟室内照明灯。

在/www/Leddate
目录下建立一个文本文件:led.txt,保存LED灯的状态信息,
将每次对LED灯的操作进行数据实时更新。

2.2.3视频监控模块的软件设计
视频监控实现分为三个部分:视频图像采集、视频数据传输、视频图像显示。

通过Linux系统内部的V4L对视频图像采集,将采集到的原始图像数??通过JPEG压缩输出给客户端进行实时播放,网络传输中应用层采用TRTP/RTCP协议配合来保证传输的质量,传输层与网络层采用TCP/IP协议。

同时移植BoaWeb服务器,通过CGI监听客户端的请求,从而实现与客户端的网络交互。

2.3监测界面的实现
根据CGI程序的工作原理,监控页面主要分两部分组成:静态表单页面设计和动态Web页面设计,使用HTML 来设计静态页面,使用CGI技术制作动态页面。

当用户通过浏览器访问Web服务器时,访问的第一个文件是index.html,将弹出一个对话框要求用户输入登录信息,进行身份验证,由login.cgi对用户的登陆信息进行验证,通过认证之后,用户才能进入系统的主页面main.html,在main.html主页面里为用户提供三种功能:家居环境检测;室内电灯控制;网络视频监控。

其中家居环境检测、报警信号、照明灯由main.cgi 程序进行控制,每个模块利用CGI传输数据和操作指令,完成照明灯的操作和数据保存;网络视频由视频流服务器Mjpg-streamer通过网络传输到浏览器。

当鼠标点击视频查看
按钮时,该页面会链接到stream.html上,显示视频监控画面,在此界面上,点击左侧的菜单可以进行远程画面拍照,点击控制菜单将进入视频参数调整界面。

3嵌入式智能家居系统实现
3.1现场监控实现
现场监控终端在完成监控中心的监控命令的同时,还需要具备识别与应答功能,更主要的是需要完成具体硬件操作。

主要包括设备配置、开关设备、查询设备参数、调节家居等。

3.2服务器端实现
服务端的实现,需要借助SQLServer数据库,在服务端,主要具备用户登录与注销、用户管理、家庭管理、设备管理以及系统配置等不同的操作,用户在通过登录服务器端,发送指令,满足远程监控的需求。

用户登录界面需要用户输人验证码与密码,验证完成之后执行操作;用户管理功能实现,具备注册、增加、删除以及修改等功能;家庭管理包括财务管理与物品管理,用户提供特殊权限才能够访问;设备管理,能够实现设备参数配置,修改设备信息;系统配置是协调控制端与客户端的关系,随时监控系统的各个状态。

结语
在此次研究与设计的过程中,针对嵌人式智能家居系统提供设计方案,在分析整体组织框架之后,确保对硬件与软
件方面的设计,完成监控界面与系统终端的交互过程,确保对室内环境信息的采集,满足安防检验、照明控制以及对视频信息的处理。

研究结果表明,嵌人式智能家居系统的应用效果良好。

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