智能家居开题报告最终版

中国科学技术大学软件学院软件工程实验项目环节开题报告项目名称：基于ARM-μC/OS的智能家居远程控制系统成员名单：熊亚平、孙海安、李启超马达、张雅晴导师：李春杰工程领域：研究方向：开题时间：中国科学技术大学软件学院填表日期：2010年11月25日2一、简况名称中文基于ARM-μC/OS的智能家居远程控制系统英文RemotecontrolsystemforsmarthomebasedonARM-μC/OS项目组成员名单姓名学号项目中的分工签章张雅晴SA10225114系统总体设计及远程控制程序设计李启超SA10225163μC/OS-II操作系统的修改和移植马达SA10225094μC/OS-II操作系统的修改和移植孙海安SA10225301短距离无线网络的设计熊亚平SA10225207远程控制的设计3中英文摘要摘要“智能家居”（SmartHome），又称智能住宅。通俗地说，它利用先进的计算机、嵌入式系统和网络通讯技术，将家中的各种设备（如照明系统、环境控制、安防系统、网络家电）通过家庭网络连接到一起。一方面，智能家居将让用户有更方便的手段来管理家庭设备，比如，通过无线遥控器、电话、互联网或者语音识别控制家用设备，更可以执行场景操作，使多个设备形成联动；另一方面，智能家居内的各种设备相互间可以通讯，不需要用户指挥也能根据不同的状态互动运行，从而给用户带来最大程度的高效、便利、舒适与安全。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间；还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交互功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。AbstractSmartdomicileisanothersayingofSmartHome.Generallyspeaking,itconnectseverykindsofequipmentsathomesuchaslightingsystem,circumstancecontrolling,securitydefendsystem,familyinstrumentslinkedtonetworkbyfamilynetwork,usingadvancedcomputers,embeddedsystemandnetworkcommunicationtechnologies.Ontheonehand,userscanmanagefamilyinstrumentswithmoreconvenientmeansbySmartHome.Forinstance,wecancontrolfamilyinstrumentsbywirelesscontrolimplement,telephone,internetorsound-identifyandexcutessceneoperationinordertomakeseveralinstrumentslinkedtogetherandactionatonetime.Onanotherhand,everysortsoffamilyinstrumentsbelongingtoSmartHomecancommunicatewitheachother.Itcancirculateamongtheinstrumentsaccordingtodifferentstateswithoutuser’scommands,consequently,itbringsthemostfurthesthigneffects,convenience,comfortandsecurity.Comparedwithcommonhome,SmartHomehasthetraditionalinhabitationfunctionsandprovidescomfortable,safe,highappreciativelevesandpleasanthomelifespace.Itdivertsitspassiveandstaticconstrctintosapientialinstruments,providegerneralinformationalternationfunctions,helpfamilytokeepintouchwiththeouter,optimizethehumanlifetypeandhelpthemtoarrangetimeavailably,enforcethethesecurityofhomelifeandeveneconomizefundforeverykindsofenergyfees.主题词中文智能网络通信英文Smart/Network/Communication4二、选题依据1．阐述该选题的研究意义，或工程设计的价值和意义，国内外概况和发展趋势，选题的先进性和实用性，技术难度及工作量。智能家居是指利用先进的计算机技术，网络通信技术，综合布线技术，将与家居生活有关的各种子系统，有机的结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。智能家居的目标是使用多种方法和设备来提高人们的生活质量，使家庭生活变得更加舒适、安全和有效。智能家居已经涉及对家庭网络内的智能设备和系统的操作、管理，以及微电子技术的应有。这也给智能家居软件系统的开发设计带来许多挑战，既在计算资源和单位计算成本的约束下，系统功能越来越丰富，系统结构越来越复杂，开发成本越来越低，这就要求在智能家居系统的开发和实现过程中，设计灵活的软件体系结构，实现构件化软件功能模块，提高软件系统的柔性功能的复用水平。近年来，随着网络通讯技术、电子技术、计算机技术的迅猛发展，人们对生活质量提出了更高的要求，现代化的家居环境也备受人们关注。信息化、智能化的浪潮正在席卷世界的每个角落，使人们的生活发生了翻天覆地的变化。如何将计算机技术、控制技术、通信技术融合到传统的家电中去，使其智能化，并连接到Internet网络中去，实现家用电器的网络化和智能化，已成为研究的热点。目前大多数嵌入式系统还处于单独应用的阶段，既以MCU为核心，与一些监测、伺服、指示设备配合实现一定的功能。如果嵌入式系统能够远程登录，则可方便、低廉的将信息传送到可以接收的地方。嵌入式技术的不断进步和更广泛的运用，也为嵌入式系统在智能家居中的运用提供了广阔的发展前景。运用先进的ARM嵌入式控制思想结合现代移动终端通信设备遥控家电的智能技术正处于研发阶段。目前市场上还没有较成熟的产品，因此此项产品的研究与开发具有良好的市场前景。这种情势下，32位嵌入式微处理器的出现，使嵌入式Web的实现成为现实，人们可以通过Internet远程监控，通过手机短信远程监控家居各单元，和传统的家居中央控制器比较，本系统完全抛弃了PC代理，降低了系统成本。在技术上，主要从硬件和软件方面进行分别实现。硬件上，STR710是整个系统核心。它作为一个嵌入式网关，将外部网络与所有网络家电连接在一起，是整个系统运行平台。首先，在远程操纵家电方面，STR710负责从GPRS模块—MC35i接收到短消息，并且从网络控制器CS8900A接收到以太网数据中提取出用户指令，然后根据该指令操纵相应网络家电或者查询其运行情况，最后将执行结果反馈到用户终端。其次，在网络家电工作模式设置方面，STR710任务主要是在LCD上显示相应菜单以及帮助信息，通过良好界面指导用户完成设置。STR710还定时查看家用电器工作情况。一旦出现紧急或危险状况时，及时采取必要保护措施，并向用户终端报警。软件方面，我们打算采用分层设计，包括硬件设备驱动层、操作系统层、应用程序接口层和应用软件层。52、参考文献。[1]张喜民，张建国，周利华.微嵌入式系统Web服务器技术.西安电子科技大学学报.[2]李驹光.ARM应用系统开发详解.北京：清华大学出版社，2004[3]徐峰，刘欣.智能家居远程控制系统设计[J].低压电器，2009（4）：21-24[4]赵静.嵌入式智能家居控制系统的研究与设计[D].武汉：武汉理工大学，2008[5]周洪.智能家居控制系统[M].北京：中国电力出版社，2006[6]黄涛.嵌入式无线互连系统开发从实践到提到[M].北京：中国电力出版社，2007[7]周立功.ARM嵌入式系统基础教程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008[8]朱华生，冯祥胜.基于ARM智能家居控制器设计与实现[J].ARM开发与应用，2007,23（1）：186[9]林旭东.智能家居系统相关技术及发展趋势[J].科技创新导报，2008，（7）：6[10]李剑雄，张策，杨军.基于ARM和DM9000的网卡接口设计与实现[j].微计算机信息，2008,24（5）：123-1246三、课题内容及具体方案1．课题内容智能家电网络管理系统能够实现家用电器网络化、智能化管理。通过该系统将家中网络电器与互联网和GPRS网络相连，这样无论何时何地，用户都可以通过该系统远程操纵家用电器2、系统需求分析市场需求：由于智能家居终端和网络服务不完善等限制，目前国内处于智能家居的初级起步阶段。随着生活水平和技术的提高，智能家居系统必然会走入大众的家中。功能需求：以嵌入式操作系统为核心，搭配丰富的外设，通过短信等手机服务和网络通讯，做到远程控制电器，安全防范等功能。2．系统概要设计智能家居远程控制系统核心部分是一个嵌入式Web服务器，系统集有线和无线Web服务器于一体，用户可以利用办公室PC或者手机登录家中Web服务器，在通过用户名和密码验证后，便可以查看并控制家用电器；系统带有LCD和键盘，具有良好人机界面；用户还可以通过键盘来设定系统任务；系统留有丰富功能扩展接口，通过这些扩展接口将来还可以实现防火防盗和智能抄表等应用。3．拟采用的开发方法、环境，测试方案等系统软件的开发方法采用分层设计，包括硬件设备驱动层、操作系统层、应用程序接口层和应用软件层。开发的软件环境选择小型实时操作系统μC/OS-II，它是基于以下几方面考虑：完全免费内核、公开源代码、系统内核实用性强、可靠性高，操作系统内核对处理器以及ROM、RAM资源要求不高，利于在16位微处理器上移植。TCP/IP协议分为4层：链路层（ARP协议）、网络层（IP协议、ICMP协议）、传输层（TCP协议、UDP协议）、应用层（HTTP协议）。本系统TCP/IP协议栈选择uIP1.0；图形用户界面选择μCGUI。开发的硬件环境是基于arm9的sumsungS3C2410试验箱。测试方案拟为分模块测试，然后从应用程序层开始，逐步加载各模块测试直至全部加载成功。4．技术难度及特色分析稳定性：由于网络和短信存在不稳定性，有可能出现误操作甚至遗漏操作。同时，嵌入式系统长时间运行，也给项目提出考验。整体性：方案设计的合理性以及整体的最优设计思路都是项目组同学所欠缺的，在提出设想后逐步验证，改进，再验证。7特色分析：查询资料发现，以前的智能家居由于功能要求不高，大多数都以单片机为核心。随着各种家居电器的普及以及网络通讯的强大，项目组决定采用ARM处理器搭配μCos嵌入式操作系统，这从根本上将智能家居的性能与实用性提高了一个很大的层次，由定时控制变为实时远程控制，由单任务串行变为可多任务并行，加上终端可视化界面，完成一整套功能性强大，界面友好，易于控制的智能家居远程控制系统。8四、工作进度的大致安排11月20日到25日：完成工程实践的开题报告，确定设计思路与方案。11月25日到29日：根据导师的相关建议，修改毕业设计的开题报告，进一步确定出最可行的设计方案。12月10日到15日：最终提交开题报告，然后进行开题报告的相关答辩。1月3日到20日：仔细查阅大量的相关材料和书籍，进行理论分析。1月1日到3月1日：软硬件设计，得出完整的系统。3月2日到3月25日：仪器设备的研制和调试，得出最终的实物。3月26日到4月10日：和导师交换意见并撰写论文。4月底：准备论文答辩