毕业论文-基于S3C2440的智能家居监控系统设计6312638.docx
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1、郑州科技学院本科毕业设计(论文) 题 目 基于S3CC2440的的智能家 居监控系系统设计 学生姓名 徐徐汝存 专业班级 电电子科学与技技术2班 学 号 2008331035 院 (系) 电气工工程学院 指导教师 黄东(教教授 ) 完成时间 22012年 5 月 115 日 基于S3C24440的智能能家居监控系系统设计摘 要 智能家居又称称为数字家庭庭, 一般是指以以计算机接口口技术和网络络技术为基础础,将各种家家用数字化设设备有机结合合为一体的智智能化的网络络系统。这些些家用数字化化设备包括电电话、计算机机、数字化的的视听设备、数数字化的家用用电器及安全全监控设备等等, 通过有线或或无线的
2、方式式将这些设备备连接起来, 为家庭用户提供简单、安全、可靠、智能化的综合服务。本课题以Web 技术为核心, 在基于S3C2440 微处理器和嵌入式Linux 操作系统的软硬件平台上构建了Web 服务器和视频服务器,Web 服务器采用Boa, 视频服务器采用Mjpg-streamer, 结合CGI 技术处理HTML 表单, 完成用户认证、温湿度调节、红外监控、灯光控制等家居监控功能。 关键词 智能能家居/Web技术/S3C24440/Linuxx系BASED OON S3CC2440 INTELLLIGENNT HOUUSEHOLLDMONITORRING SSYSTEMM DESIIGNAB
3、STRACCTSmart hhome iis alsso knoown ass the digittal hoome,geenerallly reefers to thhe commputerr inteerfacee and netwoork teechnollogy, basedd on aa variiety oof diggital devicces too orgaanic ccombinnationn as oone off the only netwoork syystem.Thesee homee digiital ddevicees,inccludinng phoones,c
4、computters,ddigitaal homme apppliancces annd seccurityy moniitorinng equuipmennt,etcc,th-rough wwired or wiirelesss wayy to cconnecct theese deevicess for home userss to pprovidde simmple,ssafe,rreliabble,inntelliigent serviice.Thhis suubjectt baseed on the WWeb teechnollogy,bbas-ed S3C22440 mmicrop
5、processsor aand emmbeddeed Linnux opperatiing syystem softwware aand haardwarre plaatformm to bbuild a Webb servver annd viddeo seerver,Web sserverr usinng thee Boa,the vvideo serveer to adoptt Mjpgg-streeamer,combiined wwith CCGI teechnollogy tto hanndle HHTML fform,ccompleete thhe useer autthentii
6、catioon,temmperatture aand huumiditty adjjustmeent,innfrareed Monnitoriing,liightinng conntrol and hhome ccontrool funnctionn.Keywordd Smaart hoome, Web ttechnoology, S3CC2440, Linnux syystem目 录摘 要IABSTRACCTII1 绪论11.1 课题题背景11.2 物联网网概念的起源源21.3智能家居居系统概述21.4 研究目目的及意义31.5系统设计计主要任务42 方案论证52.1 系统方方案论证52.1
7、.1控制制部分52.1.2显示示部分52.1.3服务务器部分52.2 系统统总体设计和和分析62.2.1 远远程控制62.2.2 本本地控制72.2.3 总总体分析72.3系统框图图83 硬件电路设设计93.1 硬件资资源和模块介介绍93.1.1 CCPU-S33C24400介绍93.1.2 GGPRS无线线模组的介绍绍113.1.3温湿湿度传感器(SHT10)的介绍133.1.4 红红外传感器的的介绍15 3.22 5伏开开关电源电路路设计164 软件平台174.1 linnux操作系系统介绍174.2 Boaa服务器184.2.1 BBoa简介184.2.2 BBoa服务器器的实现机制制1
8、84.3 CGII工具194.3.1 CCGI简介194.3.22 CGI的的实现194.4 Qt的的介绍204.5 AT命命令214.5.1 AAT命令集简简介214.5.2 GGPRS电话话功能的实现现224.5.3 GGPRS短信信功能的实现现234.6 boaa服务器的搭搭建244.6.1编译译boa程序244.6.2配置置boa254.6.3 bboa配置264.7 HTMML的简介264.7.1什么么是HTMLL264.7.2 HHTML标签签274.7.3 HHTML文件件274.7.4 HHTML文件件构成元素274.7.5 HHTML文件件结构274.7.66 HTMLL中调
9、用CGII程序的方法法284.8 CGII程序的编写写294.9 mjppg-strreamerr视频服务器器简介294.9.11 mjpgg-streeamer概概述294.9.2使用用mjpg-streaamer304.10 GPPRS的编程程315 系统制作与与调试325.1 系统硬硬件调试325.2 软件及及联机调试325.2.1 主主控程序调试试325.2.2 GGPRS程序序调试325.2.3 bboa服务器器调试335.2.4 CCGI程序调调试35总 结366致 谢377参考文献388附 录1339附 录24441 绪论1.1 课题背背景21 世纪是信信息时代,各各种电信新技技
10、术推动了人人类文明的进进步。自从11876 年年Alexaander Grahaam Belll(贝尔)发发明电话以来来,世界各国国的电话网络络发展非常迅迅速,近十年年来,中国的的固定电话业业务呈现出举举世瞩目的快快速增长。11997 年年8 月局用电电话交换机总总容量突破11 亿门,网网络规模跃居居世界第二位位,20122年4月中国工业业和信息化布布披露数据称称,截止3月末中国大大陆电话用户户突破13亿户,其其中移动电话话为10.22亿户,3G用户突破破1.5亿户,宽宽带用户接入入数达1.557亿户,移移动互联网用用户6.7亿户。从从以上的最新新数据可以看看出未来的网网络化的发展展趋势。正是
11、因为通信技技术、计算机机技术、网络络技术、控制制技术的迅猛猛发展与提高高,促使了家家庭实现了生生活现代化,居居住环境舒适适化、安全化化。这些高科科技已经影响响到人们生活活的方方面面面,改变了人人们生活习惯惯,提高了人人们生活质量量,家居智能能化也正是在在这种形势下下应运而生的的。智能家居居控制系统的的主要功能包包括通信、设设备自动控制制、安全防范范三个方面。随着新技术和自自动化的发展展,传感器的的使用数量越越来越大,功功能也越来越越强,各种传传感器都已经经标准化、模模块化这给智智能家居控制制系统的设计计提供极大方方便。嵌入式的智能家家居使系统的的处理能力大大大增强,可可以带来更加加逼真的图象象
12、以及更加真真实的语音等等。根据系统统定制的实时时操作系统不不仅可以最大大限度的利用用硬件资源而而且还避免了了过于庞大的的系统造成的的系统冗余。一一般只有一颗颗主处理芯片片,系统架构构更加清晰简简捷。软件采采用分层设计计,方便维护护和升级,大大大提高了代代码利用率,缩缩短开发周期期。因为嵌入入式技术是伴伴随着Intternett 而生的,所所以它具有更更加卓越的网网络性能,可可以增加更多多的网络应用用,很显然嵌嵌入式类智能能家居产品在在应用方面具具有相当的优优势,应该是是未来中国家家庭智能化技技术主流发展展方向。家居生活的智能能化是当今计计算机网络与与通讯技术最最人性化的应应用,给人们们的家居生
13、活活带来了全新新的感受。今今天,借助电电话控制或互互联网,您几几乎可以在任任何地方、任任何时候监控控您的家居状状况,为您的的家居生活带带来前所未有有的方便。随随着社会全面面的信息化、智智能化和自动动化,家庭智智能化必将成成为未来家居居装饰潮流发发展的最新方方向!1.2 物联网网概念的起源源早在1995年年比尔盖茨在未未来之路中中提到了物联联网的概念,然然而到了19998年的时时候美国的麻麻省理工学院院(MIT)的的Kevinn Ashtton,把非非接触式无线线识别技术(RRFID)与与传感器技术术应用于日常常物品中才形形成一个真正正所谓的“物联网”。当时的物物联网的概念念就是利用产产品电子代
14、码码EPC,还还有我们的射射频识别技术术,通过网络络,当时的网网络还仅限于于互联网来实实现物品的互互联互通。在在任何时候任任何地点对任任何物品识别别和管理,这这就是原来的的物联网。在在1999年年的时候EPPC gloobal的AAuto-IID中心提出出:物联网就就是成千上万万的物品采用用无线方式接接入了intternett的网络。这这是物联网概概念真正的提提出。在20008年IBBM提出:互互联网+物联联网=智慧地地球,就是把把传感器设备备安装到电网网、铁路、桥桥梁、隧道、供供水系统、大大坝、油气管管道等各种物物体中,并且且普遍链接成成网路,及“物联网”。至此最新新的物联网概概念形成了。新
15、技术:网络技技术,传感技技术、数据库库技术、云计计算、移动计计算等使得物物联网发生了了很大的变换换,内含增多多增大。所谓谓的物不仅仅仅是物理实体体,网络不仅仅仅是各类信信息的网络,还还包括互联网网、传感网、移移动网,技术术也把条码、射射频、传感器器包含了进来来。广义的物联网概概念就是利用用自动识别技技术,这里包包括条码、射射频、全球定定位等按照标标准的协议实实现人与物、物物与物在任何何时候任何地地点的链接,显显著的特点就就是智能化、进进行信息交换换和通信、以以实现智能识识别、定位、跟跟踪、监控、管管理,构建成成为一个庞大大的网络体系系。1.3智能家居居系统概述 随着社会信信息化的加快快,人们的
16、工工作、生活和和通讯、信息息的关系日益益紧密。信息息化社会在改改变人们生活活方式与工作作习惯的同时时,也对传统统的住宅提出出了挑战,社社会、技术以以及经济的进进步更使人们们的观念随之之巨变。人们们对家居的要要求早已不只只是物理空间间,更为关注注的是一个安安全、方便、舒舒适的居家环环境。家居智智能化技术起起源于美国,它它是以家为平平台进行设计计的。 智能家居控控制系统是以以HFC、以以太网、现场场总线、公共共电话网、无无线网的传输输网络为物理理平台,计算算机网络技术术为技术平台台,现场总线线为应用操作作平台,构成成一个完整的的集家庭通信信、家庭设备备自动控制、家家庭安全防范范等功能的控控制系统。
17、 智能家居居控制系统的的总体目标是是通过采用计计算机技术、网网络技术、控控制技术和集集成技术建立立一个由家庭庭到小区乃至至整个城市的的综合信息服服务和管理系系统,以此来来提高住宅高高新技术的含含量和居民居居住环境水平平。大型的智能家居居控制系统通通常由系统服服务器、家庭庭控制器(各各种模块)、各各种路由器、电电缆调制解调调器头端设备备CMTS、交交换机、通讯讯器、控制器器、无线收发发器、各种探探测器、各种种传感器、各各种执行机构构、打印机等等主要部分组组成。1.4 研究目目的及意义智能家居控制制系统可以定定义为一个过过程或者一个个系统。利用用先进的计算算机技术、网网络通讯技术术、综合布线线技术
18、、将与与家居生活有有关的各种子子系统,有机机地结合在一一起,通过统统筹管理,让让家居生活更更加舒适、安安全、有效。与与普通家居相相比,智能家家居不仅具有有传统的居住住功能,提供供舒适安全、高高品位且宜人人的家庭生活活空间。还将将原来的被动动静止结构转转变为具有能能动智慧的工工具,提供全全方位的信息息交换功能,帮帮助家庭与外外部保持信息息交换畅通,优优化人们的生生活方式,帮帮助人们有效效安排时间,增增强家居生活活的安全性,甚甚至为各种能能源费用节约约资金。系统的网络化功功能可以提供供遥控:家电电(电视,空空调,热水器器等)控制、照照明控制、室室内外遥控、窗窗帘自控、防防盗报警、电电话远程控制制、
19、可编程定定时控制及计计算机控制等等多种功能和和手段。使生生活更加舒适适、便利和安安全。因智能能家居控制系系统简单、功功能灵活,扩扩展容易而被被人们广泛接接受和应用。家居生活的智智能化是当今今计算机网络络与通讯技术术最人性化的的应用,给人人们的家居生生活带来了全全新的感受。今今天,借助电电话控制或互互联网,您几几乎可以在任任何地方、任任何时候监控控您的家居状状况,为您的的家居生活带带来前所未有有的方便。随随着社会全面面的信息化、智智能化和自动动化,家庭智智能化必将成成为未来家居居装饰潮流发发展的最新方方向!1.5系统设计计主要任务本文利用凌阳AARM9嵌入入式实验箱,SS3C24440 CPUU
20、核心板和装装有Linuux系统或装装有Linuux虚拟机的的PC机一台台。本设计包包括:系统硬硬件的设计与与调试和控制制软件的编写写与调试。硬件部分:智能家居控制系系统其硬件部部分主要由五五大部分构成成,即GPRRS模组、以以太网模块、AD转换模块、S3C2440 CPU板模块与接口和电源部分。用户可以通过GPRS模组上的RS232接口和PC机直接相连接使用,通过AD转换模块检测温度变化,电源部分则为各个部分提供工作电源。软件部分:软件设计部分主主要由五大部部分构成:即即Boa服务器器搭建、Qtt编程、CGII程序编写,AAT命令集,GPPRS初始化化驱动和各个个驱动程序编编写。2 方案论证2
21、.1 系统方方案论证2.1.1控制制部分方案一: 采用用普通MCSS-51单片片机作为总的的控制元件和和信号处理单单元。方案二: 采用用凌阳ARMM9处理器作作为总的控制制元件和信号号处理单元。比较论证: 方方法一MCSS-51单片机功功能较少,不不含有模数转转换等功能,因此需增加加一些外围电电路来实现模模数转换功能能,使电路复复杂化,精确确度不高,且且采样速率偏偏低。而方案案二简化了电电路,增加了了系统稳定性性。凌阳ARRM9处理器器在设计方面面提供了极大大的方便,它它的好处在于于,功能较多多。因为它不不仅囊括了普普通单片机的的所有功能,而而且还有普通通单片机所不不具有的许多多新的功能,如如
22、: A/DD、D/A转转换, 语音音等,另外还还提供了便利利的编程环境境。2.1.2显示示部分方案一: 采用用数码管显示示。方案二: 用LLCD显示器器显示。比较论证: 就就我们的需要要而言LEDD显示内容单单一,不易产产生生动具体体的图文,而而LCD显示示器则给我们们提供了更大大的发挥空间间,看起来舒舒服自然,而而且能增加显显示的美观性性与直观性。最最重要的是提提供了友好的的人机界面。2.1.3服服务器部分 方案一: 采用TCPP或UDP服服务器。 方案二:采采用boa服服务器。比较论证:方案案一虽然可行行,虽搭建容容易但移植和和执行比较困困难,而方案案二则不同,BBoa 是一一款单任务的的
23、HTTP 服务器, 与其他传统统的Web 服务器不同同的是,当有有连接请求到到来时, 它它并不为每个个连接单独创创建进程, 也不通过复复制自身进程程来处理多链链接, 而是是通过建立HHTTP 请请求列表来处处理多路HTTTP 连接接请求, 同同时它只为CCGI 程序序创建新的进进程, 这样样就在最大程程度上节省了了系统资源, 这对嵌入入式系统来说说至关重要。2.2 系统总总体设计和分分析2.2.1 远远程控制利用IE浏览器器访问boaa服务器,通通过在浏览器器终端点击不不同buttton,使boa服务器器调用不同的的cgi脚本程程序,完成对对住宅内设备备信息的读取取及控制等操操作,从而完完成对
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