基于蓝牙模块的智能家居网络设计38

青岛理工大学毕业设计（论文）I摘要随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，人们越来越注重自己生活环境的舒适、安全与便利。近年来兴起的智能家居系统满足了人们的这种需求，它有效地在家居环境中组建家庭信息网络，将各种家电产品结合成一个有机整体，对家电设备进行集中或异地的智能化控制与管理，并且能够与外界进行信息交流。蓝牙技术作为一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，可提供低功耗、短距离的无线空中接口，在各种固定与移动设备之间实现无线通信。在移动通信、无线数据采集、无线遥控与遥测、计算机网络及自动控制等多种领域，蓝牙技术都有着广泛的应用。应用设计的蓝牙软硬件接口，本文开发了一个基于蓝牙模块的智能家居控制系统，在该系统中，上位机端通过USB控制蓝牙适配器，其发送的控制指令由下位机端蓝牙模块接收后传给单片机，并在单片机端编写了一个基本的蓝牙及模拟家电控制程序，从而实现了PC与模拟家电的无线控制功能。本文提供的蓝牙软硬件接口方案及数据传输模块，不仅可以用来进一步开发蓝牙高层协议，而且还可作为通用的接口函数和模块应用到多种无线场合。关键字：蓝牙技术；智能家居；蓝牙模块青岛理工大学毕业设计（论文）IIABSTRACTWiththedevelopmentofscienceandtechnology,andtheimprovementofpeople’slivingstandards,peoplearepayingmoreandmoreattentiontothecomfortablity,safetyandconvenienceoftheirlivingenvironment.Theemergenceofsmarthomesysteminrecentyears,justmeetstheneedsofpeople.Iteffectivelyconstitutesappliancesintoahomeinformationnetworkandmakesallkindsofappliancescombinedintoanorganicwhole.Itcanintelligentlycontrolapplianceslocallyorremotely,andexchangeinformationwiththeoutsideworld.AsagloballyopenwirelessdataandspeechcommunicationspecificationBluetoo—thtechnologycanprovidelow-power、shortdistancewirelessairinterfaceandimplementwirelesscommunicationbetweenvariousfixedandmobileequipments．Bluetoothtechnologyhasawiderangeofapplicationsinmobilecommunications，wirelessdatacollections，wirelessremotecontrolandsensingComputernetworkandautomaticcontrolandotherareas．Usingthebluetoothhardwareandsoftwareinterfacedesigned，ThispaperdevelopedansmarthomefurnishingcontrolsystembasedonBluetoothmodule．Inthesystem，ThePCsideiscontrolledbyUSBbluetoothadapter．It’scontrolinstructionisreceivedbythelowerendofBluetoothmodulewhichsentittothemicrocontroller.AbasicbluetoothandhomeappliancecontrolsimulationprogramwaspreparedintheMCU.So,thesystemcanrealizewirelesscontrolfunctionofPCandsimulationofelectricalappliances.Andthen，datacanbetransmittedbetweenthetwoparts．Afterthat，afurtherdevelopmentwhichisfiletransmissionisimplemented．Keywords:Bluetoothtechnology;smarthome;Bluetoothmoudule青岛理工大学毕业设计（论文）III目录前言.....................................................................1第一章绪论............................................................21.1课题研究背景......................................................21.2智能家居的发展状况................................................21.3未来智能家居的发展趋势............................................31.4研究的目的和意义..................................................31.5课题研究的内容....................................................4第二章蓝牙技术介绍.......................................................52.1蓝牙系统组成......................................................52.2蓝牙协议栈........................................................62.3蓝牙控制器接口(HCI)分析...........................................62.3.1HCI概述.....................................................62.3.2HCI传输层...................................................72.3.3HCI分组格式.................................................8第三章设计方案及模块介绍................................................103.1蓝牙家居控制系统组成结构.........................................103.2主要硬件模块介绍.................................................10第四章系统硬件设计......................................................144.1下位机模块设计...................................................144.2PC机与蓝牙模块的连接...........................................164.3单片机与家用电器的连接...........................................174.3系统电源模块原理图..............................................17第五章系统软件设计......................................................195.1单片机端软件设计.................................................195.2PC端软件设计.....................................................24第六章系统测试与分析....................................................29结论....................................................................31致谢....................................................................32参考文献.................................................................33附录....................................................................34青岛理工大学毕业设计（论文）1前言随着科学技术的发展和人们生活水平的提高，人们越来越注重自己生活环境的舒适、安全与便利。近年来兴起的智能家居系统满足了人们的这种需求，它有效地在家居环境中组建家庭信息网络，将各种家电产品结合成一个有机整体，对家电设备进行集中或异地的智能化控制与管理，并且能够与外界进行信息交流。首先，在研究蓝牙SPP应用模型和我国《家庭控制子网通信协议规范》的基础上，经过比较当前各种家庭内部组网技术的优劣，选择了基于蓝牙协议的家庭控制子网的实现方案。该方案使用蓝牙SPP模型来承载通用设备控制协议，降低了家庭控制子网组网过程中的难度，符合实际应用场景。其次，研究并提出了智能家居系统实现过程中处于核心地位的智能家居控制器的软硬件设计方案。在硬件方面，选用Samsung公司具有较高性价比的ARM9芯片S3C2410作为其CPU，完成了智能家居控制器的电源、显示、输入、存储以及无线蓝牙和GPRS的模块的电路设计；在软件方面，成功地将U-boot、嵌入式Linux内核和蓝牙协议栈BlueZ移植到了智能家居控制器目标板上，并在Linux内核中为系统各个硬件模块添加了相应的驱动程序。最后，对蓝牙模块进行了测试，实现了蓝牙的点对点通信，并且为系统开发了部分常用的界面。对研究工作做了总结，列出了所实现的研究成果以及有待实现的智能家居控制系统的功能。青岛理工大学毕业设计（论文）2第一章绪论1.1课题研究背景智能家居，或称智能住宅，在英文中常用SmartHome、Intelligenthome，与此含义相近的还有家庭自动化(HomeAutomation)、电子家庭(ElectronicHome、E-home)、数字家园(Digitalfamily)、网络家居(NetworkHome)，智能建筑(IntelligentBuilding)。智能家居是以住宅为平台，兼备建筑、网络通讯、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。智能家居是在家庭产品自动化、智能化的基础上，通过网络按拟人化的要求而实现的。智能家居可以定义为一个过程或者一个系统，利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、无线技术、将与家居生活有关的各种子系统，有机地结合在一起。与普通家居相比，由原来的被动静止结构转变为具有能动智能的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通。智能家居强调人的主观能动性，要求重视人与居住环境的协调，能够随心所欲地控制室内居住环境。1.2智能家居的发展状况智能家居从上世纪八十年代兴起于日本和欧美，九十年代末引入中国