毕业设计(论文)-智能家电设备物联网络核心控制平台的设计与实现.doc
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1、黑龙江东方学院黑龙江东方学院 本本 科科 生生 毕毕 业业 论论 文(设文(设 计)计) 智能家电设备物联网络核心控制平台的设计与实现智能家电设备物联网络核心控制平台的设计与实现 学 部 计算机科学与电气工程学部 专 业 计算机工程 姓 名 学 号 班 级 07 级 1 班 指导教师 答辩日期 2011 年 5 月 14 日 黑黑龙龙江江东东方方学学院院本本科科生生毕毕业业论论文文(设设计计)任任务务书书 姓名学号专业班级计算机科学与技术 1 班 毕业论文(设计)题目:智能家电设备物联网络核心控制平台的设计与实现 毕业论文(设计)的立题依据 在信息时代的今天,电子设备的不断普及,信息的控制已成
2、为不可回避的问题 大到互联网的断电控制,小到家庭电器的物联网络控制都突出了控制的作用,好 的控制可以使事物井然有序,使用户便于操作、便于快速理解。如今家电在逐渐 智能化,种类在不断增多,因此给用户也带来了很多不便、操作的繁琐甚至是潜在 的安全隐患。因此需要一个合理设计的、具有安全隐患检测功能的智能控制终端来管 理控制家庭设备的有效工作,保证生活便捷、舒适、安全! 主要内容及要求 1、 跨平台通用程序语言的选择; 2、 接口设计的关键技术; 3、 功能模块设计的实现; 4、 程序功能扩展的设计; 进度安排 2010 年 9 月 20 日 选题 2010 年 9 月 21 日2011 年 5 月
3、13 日 接受指导教师的指导 2010 年 9 月 21 日2010 年 9 月 30 日拟定论文大纲 2010 年 10 月 1 日2010 年 10 月 31 日搜集、查阅、整理相关资料 2011 年 3 月 1 日2011 年 3 月 28 日初稿形成 2011 年 3 月 29 日2011 年 4 月 5 日 初稿审定 2011 年 4 月 6 日2011 年 4 月 10 日 第一次修改 2011 年 4 月 11 日2011 年 4 月 14 日 第一次审定 2011 年 4 月 15 日2011 年 4 月 20 日 第二次修改 2011 年 4 月 21 日2011 年 5 月
4、 4 日 定稿 2011 年 5 月 5 日2011 年 5 月 13 日 论文评阅小组评审论文(设计) 2011 年 5 月 14 日 毕业论文(设计)答辩 学生签字: 指导教师签字: 年 月 日 本表一式三份,学生本人、指导教师、学部各一份。 黑龙江东方学院本科生毕业论文(设计) I 智能家电设备物联网络核心控制平台的设计与实现智能家电设备物联网络核心控制平台的设计与实现 摘 要 随着嵌入式领域技术不断的发展、成熟,电子设备不断的更新换代,电子设备不 断在向智能化的方向发展,设备的智能化研究在我国还处于初期阶段,智能化已经走 进到我们生活,大到人工智能的机器人设计,小到儿童的玩具遥控汽车,
5、遥控飞机等 都是些智能化控制的例子,智能化的到来会给我们的生活带来更多的便利,使我们的 工作效率大大的提高,生活更加舒适、幸福。 此文章的研究题目来源于家庭电子设备的不断增多带来操作上的繁琐,为了实现 对跟中家用电器的有效的组织、控制,本文研究实现了对家庭设备物联网络的核心控 制,物联网络主控软件,本软件充分考虑了跨平台性,可以运行在 arm 设备或 pc 设 备上,linux 或 windows 系统上,选用了具有通用的,跨平台的 QT 编程语言实现,而 且 QT 在 arm 上的性能也比较好,作为图形用户界面设计更是较好的候选语言。软件详 细设计上的接口设计更为突出,设计了三个层次,上层,
6、中间层和底层的实现,其中 上层作为用户的交互接口响应用户的各种请求,中间层最为承上启下层,负责获取用 户的请求,进行解析,形成响应请求的数据包和对底层日志的记录,发送控制数据进 行最终的设备控制。程序考虑到了些用户的请求,针对 arm 上的使用,主要是体现对 设备的控制,对于 pc 的用户,由于 pc 机的性能比较高,所以除了给用户提供了节本 的控制设备外,还增加了一些扩展的模块,这些模块可根据编译选项有选择的进行编 译进程序,给用户带来了更多的体验,更多的选择。设计此软件的时候遇到了些问题, 如对硬件的控制接口设计,通信接口的选择,是用过无线网络还是通过蓝牙,或是通 过串口,或是通过路由器有
7、线网络进行传输来控制。 本软件已初步完成,不过一个成熟的产品是必须经过一系列的测试、长期的使用 才能确定它的性能与暴露的问题,本软件现在还未经过特殊的测试与使用,因此可能 会有潜在的问题存在,这些有待日后的不断研究与完善。 关键词关键词:QTQT;ARMARM 平台;接口;蓝牙;串口平台;接口;蓝牙;串口 黑龙江东方学院本科生毕业论文(设计) II Intelligent home appliance equipment content couplet network core control platform of design and implementation Abstract Alo
8、ng with the development of embedded field technology constantly, mature, electronic equipment constantly upgrading, electronic equipment unceasingly in the direction of the development, to the intelligence of the intelligent research in our equipment is still in the initial stage, the intelligent ha
9、d entered into our life, big to artificial intelligence robot design, small to childrens toys remote cars, remote control plane, etc are some examples of intelligent control, intelligent arrival will bring to our daily life more convenient, make our work efficiency greatly enhanced, the life more co
10、mfortable, and happiness. This article from the research topics of the electronic equipment increasing family brought operational trival, in order to realize the effective in household appliances with the organization, control, this paper studies that realized to family equipment the core control, a
11、l network that master software, the al network software fully considered cross-platform-ability, can run in the arm equipment or PC devices, Linux or Windows system, chose has universal, cross-platform QT programming language to be, and the performance of the arm on QT is also good, as a graphic use
12、r interface design is better candidate language. The detailed design of the software on the interface design is more outstanding, designed three levels, upper middle and bottom, the realization of the upper as users, including various respond to user interaction interface layer, layer is most essent
13、ial request, retrieve the users request, responsible 黑龙江东方学院本科生毕业论文(设计) III for the system, and formed the packet and request of response to the record, send log bottom final equipment control data control. Program takes into consideration some users request, according to the use, mainly on the arm
14、is reflected on the equipments for PC users control, because the PC performance is higher, so in addition to give users the control equipment provides overall- control outside, still have added some extended module, these module can be according to compile options have choice of compiled into the pr
15、ogram, to the user has brought more experience, more choices. When designing the software had some problems, such as the control interface to the hardware design, the communication interface choice, is used or through bluetooth wireless network, or through a serial port, or through the router cable
16、network for transmission to control. This software is preliminary already completed, but a mature product is must go through a series of tests, long-term use can make sure its performance and exposed problems, this software is not yet by the special test and use, so there may be potential problems,
17、these remains to be continued research and improvement. Keywords:QT;ARM platform;Interface;Bluetooth;serial 目 录 摘摘 要要I ABSTRACT.II 第第 1 章章 绪论绪论1 1.1 课题背景.1 1.2 智能家庭网络的概念及功能.1 1.3 智能家庭网络的国内外研究现状.2 1.4 课题的主要研究内容和安排.3 1.4.1 课题的具体研究内容.3 1.4.2 人员及任务安排.4 1.5 本文的主要研究内容.4 第第 2 章章 功能模块设计功能模块设计6 2.1 开发环境的选择.6
18、 2.1.1 硬件平台分析.6 2.1.2 ARM 系列平台6 2.1.3 通用 PC 平台.6 2.1.4 程序语言分析比较.6 2.2 接口设计.8 2.2.1 界面接口.8 2.2.2 中间层控制.8 2.2.3 日志接口.9 2.2.4 串口.10 2.2.5 程序功能扩展的设计.11 第第 3 章章 功能模块设计的实现功能模块设计的实现12 3.1 用户界面实现.12 3.2 中间层控制器功能实现.13 3.3 串口操作实现.15 3.4 日志功能实现.22 3.5 控制信息数据包定义.27 3.6 程序功能扩展的设计.30 第四章第四章 总结总结30 4.1 家庭网络主控 V1.0
19、 版本分析总结.30 4.2 变动性需求分析预测.31 4.3 发展趋势.32 参考文献参考文献33 致致 谢谢34 黑龙江东方学院本科生毕业论文(设计) 1 智能家电设备物联网络核心控制平台的设计与实现智能家电设备物联网络核心控制平台的设计与实现 第 1 章 绪论 1.1 课题背景 伴随着网络技术的发展和全球的信息化,人们的家居生活正面临着重要的改革。 网络极大地便利了人们的各种活动,给社会带来了巨大的进步。信息技术和网络技术 的触角已经深入到普通家庭之中,这些技术带给人们的不仅仅是舒适、智能和个性化 的家居生活,而且使家庭更快速、更有效、更广泛地与社会有机的联系起来。 在家庭生活中越来越多
20、的电器出现,它们在方便人们的生活和提高生活质量的同 时也给管理带来了极大的问题。如果把这些电器设施连接成网络,就可以实现方便、 有效的统一管理和信息资源共享。因此,只能家庭网络的出现成为了一种势不可挡的 趋势。只能家庭网络从出现到现在,大致经历了四个阶段。最初为家庭自动化(Home Automation),即利用微处理电子技术来集成或控制家中的电子电器产品后来随着网 络技术的发展,出现了家庭网络(Home Network)这一名词,它是指连接家庭里的 PC、各种用电器和设备及与因特网互联的网络系统,这个时期真正的把家电设备与 Internet 联系起来成为网络。 组建家庭网络最重要的一个环节是
21、核心控制软件,主控端负责连接各部分家电设 备并直接进行控制,主控如何设计会直接影响到各部分家电设备的有效控制,因此本 论文在现有的家电控制的基础上进行了对家庭网络主控软件的设计与实现。 1.2 智能家庭网络的概念及功能 所谓智能家庭网络,即利用中央控制器(电脑或是嵌入式微处理器) 、网络和综合 布线技术或是无线通信技术,通过家庭信息管理平台将与家居生活有关的各种子系统 有机地结合的一个系统。也就是说,首先,要在一个家具中建立一个通信网络,为家 黑龙江东方学院本科生毕业论文(设计) 2 庭信息提供必要的通路,在家庭网络操作系统的控制下,通过相应的硬件和执行机构, 实现对所有家庭网络上的家电和设备
22、的控制和检测。其次,对它的更高要求是通过一 定的媒介平台,构成与外界的通信通道,以实现与家庭以外的世界沟通信息,满足远 程控制、检测和交换信息的需求。 具体来说,家庭网络应该具有以下一些功能: 信息共享功能。共享 Internet 访问,共享微机外设,共享文件和应用。 家庭娱乐功能。对内实现多媒体设备之间的视频音频信号传输,对外实现 可视电话、视频会议和视频点播等是视频音频信息交流。 信息采集收集。住户家庭运行的各种参数,包括水表、电表、煤气表的计 量数据以及局势温湿度等,实现自动抄表,提高住宅档次和物业管理水平。 安全防范。通过住宅室内安装的各种报警探测器和紧急按钮进行防盗、防 火和防灾监控
23、,能够及时处理各种警情。 信息服务。住户可以了解自己家庭运作的各种参数,如房间温湿度,各种 计量表读数,被控家庭状态等,同时可以通过网络进行各种交费的简单查 询。 智能化控制。根据周围环境的变化进行对家用电器进行智能化控制,从而 建立舒适健康的生活环境。 其它增值功能。如家庭电子商务、申请社区服务等功能。 1.3 智能家庭网络的国内外研究现状 自从世界上第一栋智能建筑于年在美国出现后,美国、加拿大、欧洲、澳 大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案。从上世纪九 十年代中期开始,家庭网络技术开始逐步发展起来,在国际上比较有影响的系统由: 美国的-10、CEBus(Consu
24、me Electronic bus)和 Lonwork;其中 CEBus 和 Lontalk 协议已被 EIA 发布为 EIA-600 标准和 EIA-709 标准,并向国际标准发展。几年来,以 美国 Micorsoft 公司、IBM 公司以及 Motorola 公司等为首的一批国际知名企业也先后 跻身于智能家居的研究与开发领域,分别开发了“梦幻之家” 、 “家庭主任” 、 “居所之 黑龙江东方学院本科生毕业论文(设计) 3 门”等家庭网络产品,其智能化程度已经得以体现。此外 Intel 公司、托马杜多媒体 公司、日本松下电器公司、新加坡科技电子公司、韩国三星公司等知名企业也一直致 力于智能家
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- 关 键 词:
- 毕业设计 论文 智能 家电 设备 联网 核心 控制 平台 设计 实现
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