基于GSM和电力线载波的智能家居控制系统的研究与设计

论文摘要

随着科技的飞速发展及生活水平的不断提高,人们对智能化家居生活的需求也逐渐增大。智能家居利用先进的网络技术、无线通信技术、计算机技术、电力线载波技术,将与家居生活相关的各种电器有机地结合在一起,通过网络化的控制,让家居生活更优质、高效、舒适、安全。本课题以普通家庭的实际需求为基础,研究与设计一套完整的基于GSM网络和电力线载波的智能家居控制系统。首先,本课题根据智能家居的概念,分析了智能家居的背景、意义和发展趋势,重点研究了电力线通信方式中窄带通信和扩频通信及正交频分多路复用(OFDM)技术,并结合研究GSM网络下语音通话平台的按键双音多频(DTMF)解码技术,从而实现远程实时控制,构建了基于电力线载波通信技术的智能家居控制系统的总体方案。其次,从系统的角度细化智能家居控制系统的技术原理,给出系统模型,分析系统工作流程,同时从工程实现的角度分析系统硬件模型,并根据模型设计硬件电路,在Altium Designer软件平台绘制电路原理图,设计PCB印制电路板。在硬件电路平台的基础上,分析软件工作流程,同时从实际编程的角度分析软件模型,并利用C语言编写系统的程序代码,在keil编译软件平台编译通过,并进行软、硬件联合调试,实现智能家居控制系统协调工作。最后,对智能家居控制系统进行测试,结果表明整个系统在软硬件上基本达到各项功能指标。本文综合运用电力线载波通信技术、GSM网络和微控制器技术,实现了基于GSM网络和电力线载波的智能家居控制系统,其中GSM网络解决了远程、实时控制的难题,而电力线载波技术则解决了家居布线的难题,尝试构建一套完整的、低成本、易于操作、适合普通家庭使用的智能家居控制系统。本系统设计简单、成本低、实用性强、功能灵活、使用方便,不需要改变家庭的布线,可广泛应用于家用电器的远程实时控制,有较好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外现状
• 1.2.2 国内现状
• 1.3 课题研究工作与论文结构
• 1.3.1 研究工作
• 1.3.2 论文结构
• 1.4 本章小结
• 第二章 系统总体设计方案及关键技术介绍
• 2.1 系统总体设计方案
• 2.2 电力线载波技术
• 2.2.1 窄带通信
• 2.2.2 扩频通信
• 2.2.3 正交频分多路复用
• 2.2.4 电力线载波模块通信方式
• 2.3 双音多频编解码技术
• 2.4 本章小结
• 第三章 系统硬件电路设计
• 3.1 系统硬件电路总体设计方案
• 3.2 系统主机硬件电路设计
• 3.2.1 系统主机硬件电路总体设计方案
• 3.2.2 单片机最小系统与显示模块电路
• 3.2.3 手机模块接口电路
• 3.2.4 双音多频解码电路
• 3.2.5 语音提示电路
• 3.2.6 电力线载波电路
• 3.2.7 电源管理电路
• 3.3 系统从机硬件电路设计
• 3.3.1 系统从机硬件电路总体设计方案
• 3.3.2 电力线载波与电源电路
• 3.3.3 控制电路
• 3.4 硬件抗干扰设计
• 3.4.1 电源的分配
• 3.4.2 去耦电路
• 3.4.3 印制电路板的抗干扰措施
• 3.5 本章小结
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 系统软件的结构
• 4.2 系统通信协议设计
• 4.3 主机软件设计
• 4.3.1 主机软件流程
• 4.3.2 液晶显示模块程序设计
• 4.3.3 手机模块语音通话程序设计
• 4.3.4 双音多频解码程序设计
• 4.3.5 语音提示模块程序设计
• 4.3.6 电力线载波模块程序设计
• 4.4 从机软件设计
• 4.4.1 从机软件流程
• 4.4.2 灯光和空调控制程序设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 系统实现及测试
• 5.1 测试方法
• 5.2 测试内容
• 5.2.1 硬件电路测试
• 5.2.2 软件测试
• 5.2.3 软硬件联合测试
• 5.3 现场功能测试
• 5.3.1 测试环境与设备
• 5.3.2 系统性能测试
• 5.4 测试结论
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件