CS模型的智能家居电源控制系统.docx
CS模型的智能家居电源控制系统摘要几年前一些经济比较发达的国家提出了“智能住宅”的概念，住宅智能化是智能家居的先导，智能家居是住宅智能化的核心。智能家居是利用计算机、通讯与网络、自动操纵、IC卡技术，通过有效的传输网络，将多元信息服务与管理、物业管理与安防、住宅智能化系统集成，为住宅小区的服务与管理提供高技术的智能化手段，以期实现快捷高效的超值服务与管理，提供安全舒适的家居环境”。随着计算机技术，通信技术与嵌入式系统的进展，智能家居正逐步走进人们的生活。一个典型的现代智能家居系统提供安防、家电操纵、远程抄表与信息服务等功能。低功率与高性能CPU的进展，为开发智能家居提供了现实可能性。其内部构成包含嵌入式处理器、有关支持硬件、嵌入式操作系统与应用层的软件包等。针对智能家居需求，本文设计并实现了智能家居中的操纵系统。使用计算机网络操纵方式，结合了基于ARM的嵌入式系统、单片机系统、计算机网络、WIN32编程等技术，实现了对开关型家电的操纵。本文的智能家居操纵系统设计方案是：以Phi1ips1PC2103实验板为硬件平台，建立了嵌入式系统开发环境，移植了uc/os内核；开发的应用软件分为单片机子系统、PC客户端与PC服务端三个模块。最终完成有关软硬件设计、调试，经测试，完全实现预期功能。最后提出系统改进的方案与措施。在硬件方面着手于Phi1ips1PC2103芯片的数据手册，通过对其针脚的定义,进行有关电路的设计，实现了单片机串口的通讯、电脑数据的接收与处理、继电器电路的开关与复位电路的实现。在软件方面，在DeIPhi2007中实现了PC服务端与客户端的数据收发与处理，并使服务端在接收到特定字符后发送相应的指令到串口。基于1PC2103的智能家居远程操纵系统提供了一种对家庭普通家用电器进行远程操纵的新思路，是嵌入式的一项有效的尝试与应用。关键词：1PC2103,Indy1O,智能家居，远程操纵AbstractAfewyearsagoanumberofeconomica11ydeve1opedcountriesputforwardthe,'smarthouse"concept;domesticinte11igenceisa1eaderinsmarthome,inte11igenthome,thedomesticinte11igencecore.SmartHomeistheuseofcomputer,communicationsandnetworks,se1f-contro1,ICcardtechno1ogy,throughaneffectivetransportnetwork,mu1ti-infbrmationservicesandmanagement,propertymanagementandsecurity,homeinte11igentsystemintegrationfortheresidentia1districtofhigh-techservicesandmanagementinte11igenttoo1sinordertoachievefastandefficientva1ueformoneyservicesandmanagement,providingasafeandcomfortab1ehomeenvironment."Withcomputertechno1ogy,communicationtechno1ogyandembeddedsystemdeve1opment,inte11igenthomeisgettingintopeop1e's1ives.Atypica1modernsmarthomesecuritysystems,homeapp1iancecontro1,remotemeterreadingandinformationservicesfunctions.1ow-powerandhigh-performanceCPUdeve1opment,forthedeve1opmentofinte11igenthomeoffersarea1possibi1ity.Itsinterna1composition,inc1udingembeddedprocessors,re1atedsupporthardware,embeddedoperatingsystemandapp1ication1ayersoftwarepackagesandsoon.Inresponsetothisphenomenon,thispaperdesignedandimp1ementedoneoftheinte11igenthomecontro1system.Contro1methodusingacomputernetwork,combinedwithARM-basedembeddedsystem,microcontro11ersystems,computernetworks,WIN32programmingtechniquestorea1izetheswitching-typeapp1iancecontro1.Thisartic1esystemthroughacombinationofsoftwareandhardwareinordertoexperimentboardforthePhi1ips2103hardwarep1atform,theestab1ishmentoftheembeddedsystemdeve1opmentenvironment,transp1antationofuc/os-core;deve1opedapp1icationsoftware,isdividedintomicrocontro11ersubsystem,PCc1ientandPCserver-sidethreemodu1es.Fina1izationofthere1evanthardwareandsoftwaredesign,debug,tested,fu11yachievethedesiredfunctiona1ity.Conc1udeswithsystemimprovements,programsandmeasures.OnthehardwaresidetoprecedeonthePhi1ips1PC2103datasheet,throughitspindefinitionofthere1atedcircuitdesign,imp1ementationofthemicrocontro11erseria1portcommunication,computerdatareceptionandprocessingcircuitre1ayswitchandresetcircuitimp1ementation.Onthesoftwareside,intheDe1phi2007toachieveaPCserverandc1ientfordatatransmissionandprocessing,toenab1etheservicetoaspecificcharacteronthereceivingend,aftersendingtheappropriatecommandstotheseria1port.1PC2103-basedRemoteContro1SystemforSmartHomeprovidesafami1yforcommonhouseho1dapp1iancesforremotecontro1ofnewideasisaneffectiveattempttoembedandapp1ications.KeyWords:1PC2103,Indy10,smarthomes,remotecontro1目录摘要iiAbstractiii图目录III表目录1第1章绪论11.1 课题背景11.2 本文研究的内容11.3 项目软硬件分析11.3.1 硬件分析21.3.2 软件分析21.4 本文组织结构21.5 本章小结2第2章系统设计方案42.1 设计流程42.2 硬件设计方案52.3 软件设计方案62.4 单片机软件的设计62.5 拟解决的关键问题62.6 本章小结7第3章硬件系统的设计83.1 CPU电路设计93.2 继电器电路设计143.3 串行接口设计153.4 电源电路设计163.5 复位电路设计173.6 本章小结17第4章软件系统的设计184.1 软件功能分析184.2 软件设计流程184.3 PC端远程操纵软件184.4 Pe机服务端接收软件214.5 本章小结25第5章单片机软件设计265.1 单片机软件功能分析265.2 软件设计流程275.3 单片机指令接收与处理285.4 本章小结33第6章测试356.1 测试方案的设计356.2 测试流程设计356.2.1 硬件测试356.2.2 软件设计合理性测试366.2.3 系统设计的合理性测试386.3 本章小结38第7章总结39图目录图11项目设计方案2图2.1智能家居系统的总体结构4图2.2系统整体设计流程5图2.3硬件电路设计6图2.4软件设计方案6图3.1中央处理器及各针脚定义9图3.2继电器电路设计14图3.3串口RS232电路设计15图3.4电源电路设计16图3.5复位电路设计17图4.1软件功能模块图18图4.2De1phi2007中的Indy10插件18图4.3PC机客户端操作界面19图4.4服务端PC数据接收、处理过程22图4.5PC机服务端接收界面23图5.1单片机数据接收、处理流程27图6.1硬件测试模块36表目录10表3.1CPU各针脚定义第1章绪论1.1 课题背景目前，一些经济比较发达的国家提出了“智能住宅”的概念，住宅智能化是智能家居先导，智能家居是住宅智能化的核心。最近国家建设部住宅产业化办公室提出了关于住宅小区智能化的基本概念，即：“住宅小区智能化是利用4C（即计算机、通讯与网络、自控、IC卡）技术，通过有效的传输网络，将多元信息服务与管理、物业管理与安防、住宅智能化系统集成，为住宅小区的服务与管理提供高技术的智能化手段，以期实现快捷高效的超值服务与管理，提供安全舒适的家居环境”。随着计算机技术，通信技术与嵌入式系统的进展，智能家居正逐步走进人们的生活。一个典型的现代智能家居系统提供安防、家电操纵、远程抄表与信息服务等功能。低功率与高性能CPU的进展，为开发智能家居提供了现实可能性。其内部构成包含嵌入式处理器、有关支持硬件、嵌入式操作系统与应用层的软件包等。国内的数码屋，在这方面走得比较领先，能够实现6项基本功能，包含家庭安全防范、照明系统操纵、环境操纵、家电操纵、智能化操纵、多种途径操纵，能够通过手机短信或者GPRS功能实验对家用电器的远程操纵，智能家居以嵌入式系统的形式走入了我们的生活。根据国内的智能家居的进展趋势，完成本课题的研究。1.2 本文研究的内容本文设计并实现了其中的智能家电操纵系统。使用计算机网络操纵方式，结合了基于ARM的嵌入式系统、单片机系统、计算机网络、WIN32编程等技术，实现了对开关型家电的操纵。系统以PhiIiPS2103实验板为硬件平台，建立了嵌入式系统开发环境，移植了uc/os内核；开发了应用软件，分为、单片机子系统、PC客户端与PC服务端三个模块。最终完成有关软硬件设计、调试，经测试，完全实现预期功能。最后提出系统改进的方案与措施。1.
