智能家居控制系统的设计与开发

论文摘要

智能家居利用先进的网络技术、无线通信技术、计算机技术、电力自动化技术,将与家居生活相关的各种设备有机的结合在一起,通过网络化的管理,让家居生活更优质、高效、舒适、安全。进入数字时代,“智能家居”的概念炒得炙手可热,但是至今,它离普通百姓家庭仍很遥远,因为存在“系统复杂、价格昂贵、不切实际”等问题。无论是以电脑为核心还是以感应器和供电控制中心为核心构建的智能家居系统,存在标准不统一、实用性差、操作复杂不够人性化的现实问题。领先的无线移动和不依靠PC的独立形态,将使家居真正“智能”。无线技术可以避免重新布线的烦扰,因此是最佳的选择。为了抢占市场的先机,追踪国外技术,本论文以目前国际上比较典型的HBS智能家居系统为研究对象,对其系统技术特点、工作原理、网络的拓扑结构、系统的传输协议、软硬件设计等进行了全面的剖析,深入了解了智能家居控制领域的先进技术和机理,为智能灯光系统的研制做好了理论基础。在此基础上,结合作者多年的学习工作经验,总结国内大多数用户的实际需要,开发出了符合普通家庭需要的智能家居子系统——智能灯光控制系统。本文从系统的角度分析了智能灯光控制的技术原理,给出了系统模型,分析了系统的工作流程,同时从工程实现的角度分析了系统硬件模型和软件模型,并根据模型开发出了三个重要设备:一是智能开关,这是系统的核心部分,完成无线和PTSN控制命令的识别,并根据控制命令对灯光系统进行实时控制。其次是遥控设备,包括无线遥控和红外遥控,本文分析了遥控的原理以及实现方式,给出了实现电路,编制了相关软件程序。最后根据国内的需求,开发了PSTN接入控制,用户可以在远程利用语音提示完成对灯光系统的控制。实践证明,基于PSTN的智能灯光控制系统的设计是可行的,它具有成本较低、可靠性较高、使用方便、节约能源等优点。满足国内市场的需求,具有广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出及意义
• 1.1.1 应用背景
• 1.1.2 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 我国智能家居的发展
• 1.2.2 我国智能家居产业目前存在的问题
• 1.3 论文研究的主要内容
• 1.4 本章小结
• 2 智能家居协议及HBS 系统介绍
• 2.1 智能家居协议简介
• 2.1.1 X-10 协议
• 2.1.2 CEBus 协议
• 2.1.3 EIB 协议
• 2.1.4 HBS 协议
• 2.1.5 LonTalk 协议
• 2.1.6 BACnet 协议
• 2.2 HBS 协议及系统架构
• 2.2.1 系统的组成和性能指标
• 2.2.2 HBS 通信协议
• 2.2.3 系统工作时的总线信号实例
• 2.3 基于HBS 协议的智能家居系统的设计
• 2.4 本章小结
• 3 系统设计
• 3.1 系统模型
• 3.2 系统工作流程
• 3.3 系统硬件设计
• 3.3.1 电话远程控制器
• 3.3.2 遥控器
• 3.3.3 智能控制开关
• 3.4 系统软件设计
• 3.4.1 系统的软件架构
• 3.4.2 系统通讯协议
• 3.5 本章小结
• 4 智能开关
• 4.1 设计需求
• 4.1.1 智能开关需求设计
• 4.1.2 无线射频收发系统需求设计
• 4.2 智能开关硬件电路
• 4.2.1 智能开关的硬件电路框图
• 4.2.2 CPU
• 4.2.3 智能开关的电源
• 4.2.4 输出控制电路
• 4.2.5 单片机过零比较电路
• 4.2.6 存储器
• 4.2.7 无线接收模块
• 4.2.8 其他电路
• 4.3 智能开关软件设计
• 4.3.1 智能开关软件架构
• 4.3.2 智能开关单片机程序设计
• 4.3.3 开关子程序
• 4.3.4 渐亮和渐暗子程序
• 4.3.5 机械调光
• 4.3.6 遥控调光
• 4.3.7 情景选择
• 4.3.8 智能开关配置程序
• 4.4 本章小结
• 5 遥控器
• 5.1 遥控器功能需求
• 5.2 遥控器硬件设计
• 5.2.1 遥控器硬件电路框图
• 5.2.2 CPU
• 5.2.3 遥控电路
• 5.2.4 按键电路
• 5.3 遥控器软件设计
• 5.3.1 遥控器软件架构
• 5.3.2 调光程序流程
• 5.4 本章小结
• 6 电话远程控制器
• 6.1 电话远程控制器基本原理介绍
• 6.2 电话远程控制器连接方式
• 6.3 电话通讯协议
• 6.4 电话远程控制器的操作流程
• 6.5 本章小结
• 7 全文总结
• 7.1 本论文所完成的基本工作
• 7.2 调试与试验说明
• 7.2.1 智能开关试验结果
• 7.2.2 遥控器试验结果
• 7.2.3 电话远程控制器试验结果
• 7.3 续研展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录