智能家居系统的研究与设计.rar

摘 要:随着科技的发展与生活水平的提高，人们对生活环境与生活质量的要求也越来越高。智能家居的出现可以改善传统的生活方式，为人们提供现代化、智能化的生活环境。对提高人们的生活水平，改善居民的家居环境有着重要的现实意义和应用前景。

智能家居又称智能住宅，它是将自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术融合为一体的网络化智能化的家居控制系统。智能家居能够让住户用更方便的手段来管理家庭设备，比如只通过一块触摸屏就可以控制家中的各种家居设备；另一方面，智能家居内的各种设备可以在相互之间进行通讯，不需要住户指挥也能根据不同的状态互动运行，从而给住户带来最大程度的高效、便利、舒适与安全。

本文结合了ARM处理器与Zigbee无线网络技术，以S3C2440开发模块和嵌入式Linux系统为基础进行家庭网关控制平台的设计。内部网络通信通过CC2430芯片实现Zigbee无线网络技术部分的设计，外部通过GSM移动通信网络实现利用手机短消息对家庭内部家居状态的监控，并且在Web服务器和CGI通用网关接口程序的基础上进行家庭网关的设计，实现了网络远程监控。

 文中对智能家居系统的研究背景、国内外研究现状以及相关技术进行了分析研究，在理论上设计实现了包含家庭网关、内部网络控制、外部网络监控三部分的智能家居系统。实现了包括门窗及窗帘模块、家电控制模块、室内环境监测模块、用电情况监测模块、非法入侵报警模块在内的各种功能模块。理论上实现了各个模块与家庭网关之间的通信控制，以及在外部网络的条件下对各个模块进行远程监控的目的。

关键词：智能家居；Zigbee；ARM；远程控制；嵌入式系统

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论-1

1.1 课题来源及研究背景-1

1.2 国内外研究现状及发展趋势-1

1.2.1 国外发展现状-1

1.2.2 国内发展现状-2

1.2.3 发展趋势与前景-2

1.3 论文的主要内容-2

1.4 论文组织结构安排-3

第二章 智能家居系统整体研究设计-5

2.1 智能家居介绍-5

2.2 设计智能家居需要考虑的因素-5

2.3 智能家居系统的总体设计方案-5

2.3.1 功能介绍-6

2.3.2 系统设计思路-7

2.4 本章小结-8

第三章 家庭网关的研究与设计-9

3.1 家庭网关硬件选择-9

3.1.1 ARM微处理器-9

3.1.2 S3C2440处理器-9

3.2 家庭网关硬件设计-10

3.2.1 电源电路设计-11

3.2.2 串口电路设计-12

3.2.3 JTAG接口电路设计-13

3.2.4 语音功能设计-13

3.3 家庭网关软件选择-14

3.3.1 嵌入式软件选择依据-14

3.3.2 嵌入式Linux操作系统-14

3.2.3 Boa嵌入式Web服务器-15

3.4 家庭网关软件设计——嵌入式Linux操作系统的设计-15

3.4.1 交叉编译环境的搭建-16

3.4.2 Bootloader引导程序-17

3.4.3 Linux内核移植-17

3.4.4 文件系统移植-18

3.5 家庭网关软件设计——嵌入式Web服务器的设计-18

3.6 本章小结-19

第四章 家庭网关的功能设计与实现-21

4.1 ZIGBEE模块-21

4.1.1 Zigbee无线通信技术-21

4.1.2 CC2430开发模块-21

4.1.3 Zigbee模块硬件设计-22

4.1.4 Zigbee模块软件设计-22

4.2 GSM模块-23

4.2.1 GSM通讯技术-23

4.2.2 GSM模块设计-24

4.3 CGI模块-24

4.3.1 CGI网络接口-24

4.3.2 CGI模块设计-25

4.4 本章小结-25

第五章 各功能模块设计-27

5.1 门窗及窗帘控制模块-27

5.1.1 硬件设计-27

5.1.2 软件设计-27

5.2 家电控制模块（包括电源、电灯、电视等电器）-28

5.2.1 硬件设计-28

5.2.2 软件设计-28

5.3 用电情况监测模块-28

5.3.1 硬件设计-28

5.3.2 软件设计-29

5.4 室内环境监测模块（火灾烟雾、煤气泄漏报警）-30

5.4.1 硬件设计-30

5.4.2 软件设计-30

5.5 入侵检测报警模块-31

5.6 本章小结-32

第六章 结论与展望-33

6.1 论文总结-33

6.2 研究展望-33

参考文献-34

致谢-36