大学生创新基金项目基于GSM的智能家电远程控制系统申请书

1、项目编号西南科技大学大学生创新基金项目申报书项目名称：基于gsm的智能家电远程控制系统起止年限：2014年4 月至2015 年 4月负责学生：张巍联系电话导老师：联系电话:申报单位：（盖章）填报日期：二一四年四月西南科技大学工程技术中心大学生创新基金项目管理办公室二一四年一月制研究项目名称中文基于gsm的智能家电远程控制系统英文intelligent home appliances remote control system based on gsm项目类别 自由申请 重点项目 后续资助项目 项目分类申请金额2000元起止年月 2014 年4月 至2015年 4 月申

2、请者学生姓 名张巍性 别男邮件信箱275609776所在学院信息工程学院专 业电子信息工程入学时间2012 年 9 月导师姓 名职 称邮件信箱所在学院主要研究方向项目组成员姓名在修专业入学时间所在学院项目中的分工的分工签字万珂妙通信工程2012年信息工程学院环境检测模块及资料查询刘孟姣通信工程2012年信息工程学院环境检测模块及撰写报告明祥磊自动化2012年信息工程学院各模块调试及整体软件整合赵波电气及其自动化2012年信息工程学院硬件电路制作申请学生简况张巍：信息工程学院2012级电子信息工程专业学生。在大一、大二学年积极参加各项科技活动，学校文体活动，如“水火箭”、acm程序设计大赛、战车

3、争霸、急速九州湖，电协杯焊接大赛等，在学校文体活动中也是表现突出，曾获得最佳运动员、战场争霸最佳勇气奖等等。现在在飞思卡尔实验室学习和担任电子爱好者协会科技部副部长，为协会提供技术支持同时带领大一学弟学习其他知识。在软件和硬件方面都比较拿手，c语言、单片机、数电、模电、电路等专业知识也扎实，具备了较强的自主学习能力和团队协作能力，具备完成该项目的设计能力。明祥磊：信息工程学院2012级自动化专业学生。在大一、大二的学习生涯中积极参加学生会活动。曾在西南科技大学的“自强之星”演讲比赛中获一等奖。大一时曾在信息学院外联部任干事，为信息学院的运动会、元旦游园等活动积极拉取赞助。后在飞young社担任

4、后勤部部长。大二时加入飞思卡尔实验室，有较强的自学能力，实验室中学习各类单片机如avr，51，飞思卡尔s128等系列，软件上学习了c，c+，汇编等多种编程语言，硬件上有较强的动手制作能力和较好的数模电基础。在筹备飞思卡尔智能车比赛中主要担任软件部分的调试。 万珂妙：信息工程学院2012级通信工程专业学生，该生具有极强的学习能力，曾获得西南科技大学学习成绩优秀奖，同时专业成绩也是名列前茅。实际动手能力也很不错，课程学习了电路、数电、c+等课程，具备完成该项目的理论知识，同时也加入了智能机器人创新实践班，学习其他课程中没有教授的知识，如单片机等。在业余时间，也积极参加学校组织的各类文体和公益活动，

5、是一名品学兼优的好学生。曾在信息工程学院组织部得到锻炼，有较强的与人交际能力和团队合作能力。 刘孟姣：信息工程学院2012级通信工程专业学生。在校期间，该生积极积极参加各项文体公益活动，如参加学校社团学生会活动，为信息学院夺得校运会第一付出了许多汗水。在班上担任团支书，组织开展了各项励志活动和青志活动。该生学习能力较强，c语言、数电、电路等课程成绩均为优秀。同时在智能机器人创新实践班自学了mega16单片机，ad软件，具备较强的自主学习能力和动手能力。 赵波：信息工程学院电气工程及其自动化专业2012级学生。在飞思卡尔光电组担任硬件制作，能够知道硬件电路组成原理和元器件选型、自己愿意花时间去学

6、习课堂上学不到的知识，实际动手能力也相当不错，具有创造性思维，常常会有些好点子，为调车提供了许多方便。具有较为丰富的项目经验和自主学习能力，有能力完成该项目分配的任务。简 表1 立论依据（包括项目的研究意义、国内外研究现状及立项目的，附参考文献）1.1立项目的：（1）通过全面的研究远程控制系统，针对家电智能控制与远程智能控制问题,提出了一种利用单片机，gsm短信模式，手机蓝牙等远程家电智能控制系统。该控制系统无须改变原家电外形及内在结构,只在原来家电系统的基础上利用控制系统进行智能的远程控制，实现了家电的智能化远程控制。（2） 从这一项目的研究过程中能够找到现阶段家电智能远程控制存在的一些问题

7、，并进行深入的研究与探讨，提供相关的研究结果及解决方案。（3） 作为大学生，我们需要将自己所学的专业知识技能运用到自己感兴趣的研究项目中，尽自己的一份力量来为整个科技的发展进言献策。1.2研究意义：先阐述智能家居的定义：它是以用户住宅为平台,利用各种新技术技术,如通信技术,自动控制技术等,把生活息息相关的各种家电,安防等设施集成,组成住宅设施管理系统,造就一个安全、便利、舒适,环保的家居生活环境。智能家居进入中国也已有几十多年历程,在这几十多年发展中,市场不温不火。智能家居当中存在的问题可能在未来的一段时间得不到解决。众所周知,在早阶段的媒体报道中,有人称2000-2002年是智能家居的概念年

8、,2003-2005年是智能家居的试用和普及年,2006年以后是智能家居的发展繁荣期。但时至今,时间已经划过了十多年,智能家居却没有想象中的发展的那么顺利，基于后面更多的人投入到智能家居中来，相信在未来几十年会蓬勃发展,将使智能化家具系统的应用越来越广泛。对于智能化家具的研究,将在理论上推动智能化技术在家具领域的纵深发展,并为各类智能化家具新产品的设计与开发提供一定理论依据,对后人的研究提供一定的参考资料，也会产生一定的经济效益和社会效益,大大丰富并充实了家具系统理论。同时，又因为多年以来我国一直推行可持续发展的政策，提倡节约能源。在不改变家电原有系统的基础上，利用单片机，通过gsm短信模式，

9、手机蓝牙等对家电进行智能远程控制，不仅减小了对能源（如电能）的消耗，又使得人们家居生活更加安全可靠、高效便利、舒适健康。智能化家具研究的意义具体体现在以下几个方面:(1)丰畜家具理论,促进家具理论的发展随着众多智能化家具产品的相继成功问世,智能化家具理论的诞生,为家具领域又添生机。在传统的家具设计制造理论的基础上,引入了现代高新技术和先进制造技术,开展家具智能化的研究,不仅丰富家具设计领域的理论,对学科知识的增进、补充和完善也有积极的作用,为今后智能化家具领域的发展奠定一定基础。(2)产生一定社会效益 丰富人类的物质和精神生活:人类从事科学技术活动,最根本的目的是改善和丰富自身的物质生活和精神

10、生活。在古代,火的发明和利用,使人类从“茹毛饮血”的野蛮状态中解放出来。石器、弓箭、舟船、种植、冶金、印刷等这些古代的发现和发明都引起过人类生活内容和生活方式的巨大变革。近代科学技术诞生以来,自然科学上的新发现和技术上的新发明也对人类生活产生了深远的影响,如电灯、电话、汽车、火车、飞机、电影、电视、收音机、电子计算机、人工育种、人造纤维、航天活动、音像技术、医疗设备和技术等等,这些科技成果不但改变了人类的物质生活内容,延长了人类的寿命,而且改变着人们的知识、思想、感情等精神生活。可以想象得出,随着计算机技术、生物技术、信息技术等新的突破与微电脑的普及,家具实现智能化,将给人类生活带来全新的变化

11、。 充分体现“以人为本”思想:智能化家具产品设计的根本出发点是以高新技术来体现“以人为本”的思想,所以,从某种意义上说,智能化家具产品是适应现代社会发展需要,提高人们生活质量、工作效率,体现科技性、人性化的产品。对智能化家具系统深入的研究则从产品设计、制造到销售提供了理论依据。提高产品科技含量,增强企业国际竞争力:世界各国综合国力竞争核心是知识创新、技术创新和高新技术产业化。技术创新是科技创新的重要方面,加强技术创新,发展高科技,实现产业化是一项系统工程,对提高国民经济质量和效益,提高我国的国际竞争力有决定性作用。从企业战略角度考虑,企业为提高竞争力,可以降低成本,提高质量,加快发展速度。随着

12、市场竞争越来越激烈,谁能出奇制胜谁就能取得较大的效益。企业的兴旺发达,依靠创新,从技术创新角度开发智能化家具产品,提高产品科技含量,是企业出奇制胜占据主动的秘诀。总之,智能化家具的研究可以提高产品科技含量,增加产品附加值,促进企业可持续性发展,增强企业竞争力。1.3国内外现状：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地结合在一起,通过统筹管理,让家居生活更加舒适、安全、有效。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

13、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、舒适性,甚至合理控制各种能源的使用。不同国家,先后提出智能家居的方案不同。如早期新加坡的模式的家庭智能化系统包括三表抄送、安防报替、可视对讲、监控、家电控制、有线电视接入、智能布线箱、宽带网络接入等。而现在今天的智能家居控制系统将拥有更加丰富的内容,系统配置也越来越复杂,智能家居包括网络接入、防盗报替系统、消防报警系统、电视对讲、远程报替、紧急求助、室内电器自控管理、网上购物、视频点播、网上教育等等。国外发展现状：在国外,智能家居常被称为“smart home”。目前,世界上许多计算机、通信、家电行业的

14、巨人都认识到它的巨大市场潜力,纷纷进入这个领域。cisoc、intel、nortel、motorola、lucent、3com、ibm、ericsson和松下等公司都已开始建立智能信息家电和智能家居公司。目前已出现在市场上的智能信息家电和智能家居类的产品主要有:(1)美国的x一10系统,该系统是通过电力线作为网络平台,采取集中控制方式实现多种功能,目前在国内应用极少,这套系统的功能较为强大,但它暂时不具备在国内市场推广的条件。首先,它是基于美国的电力环境设计的,很难适应国内恶劣的电力线环境;其次,它的功能虽然强大,但是针对西方消费的习惯设计的,难以满足国内消费者的要求;最后,也是最为重要的因素

15、,它的价格也是国内的房地产品和普通消费难以接受的。(2)德国的ebi系统,该系统采用的是预埋总线及中央控制方式实现各种控制功能,目前在国内应用极少。究其原因,一个是其工程要求较为复杂、严格;另一方面,由于它需要进行线路预埋,因此主要客户对象是新建小区的开发商,但它较高的价格是这些开发商所难以承受的,所以一直无法打开国内市场。(3)新加坡x8系统,该系统采用预埋总线和集中控制方式实现各种功能,同时,利用的产品可对系统进行扩展。目前该系统在国内有少量应用。应该说x8系统最大优势在于系统较为成熟,是比较适合中国国情的系统,在国内及东南亚市场有成功应用的范例,但在系统架构、灵活性、价格等方面还难以满足

16、要求。首先,sx采用的预埋总线方式决定了它的切入点只能是新建小区,对于旧房改造这一潜在的巨大市场它无能为力;其x8集中控制的方式降低了用户的可选择性,前期投入成本较高,而这正是房地产商最为关心的问题。国内发展现状：智能住宅的概念起源于美国,美国的智能住宅发展是最猛的。继美国之后,欧洲、日本、新加坡等国家住宅智能化也得到了飞速发展“。例如欧洲一个叫integer的组织于1998年建造了一座智能建筑,它包括环保、节能、智能控制等许多特色。德国费劳恩霍夫研究会与n家公司联手合作,建成世界首座样板智能住宅,其内部完全实现了电子化和网络化。在我国智能住宅这一概念推广较晚,但其发展的速度也很快,全国已建立

17、了一些具有一定智能化功能的住宅小区。所谓的智能住宅是将家中各种与信息相关的通讯设备、家用电器和家庭保安装置,通过家庭总线技术连接到一个家庭智能化系统上进行集中的或异地的监视、控制和家庭事务性管理,并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。这些功能都是通过家居服务器来实现的,家居服务器具有家庭总线系统,通过家庭总线系统提供各种服务功能,并能和住宅以外部世界相连接。所以说家居服务器是智能住宅的核心,在智能住宅中的重要地位。20世纪90年代中后期,国内的智能小区逐步兴起。我国的智能化住宅和智能化小区建设,最初始于广州、深圳和上海等沿海开放城市,逐步向内地扩展。智能住宅在我国的初次出现是在1997年。

18、在建设部“97跨世纪住宅小区案竞赛活动”中,上海中皇广场被建设部科技委员会列为全国首家“智能住宅示范工程”开了全国智能住宅小区之先河。1999年,建设部勘察设计司、建设部住宅产业化办公室联合组织实施全国住宅小区智能化技术示范工程。示范工程的目标是,在合理控制造价和执行国家建设标准的基础上,采用现代信息技术、网络集成技术,通过精心设计、择优集成、精密施工,达到提高住宅使用功能、推进住宅质量换代、促进住宅产业现代化的目标。同时通过示范,摸索出一套适合各地建设,并各具特色的住宅小区智能化技术示范工程建设的设计、集成、施工等方面的经验,以点带面,在全国计划地全面推广。该示范工程的正式启动,标志着我国智

19、能化住宅小区的建设进入了新的发展阶段。人们对智能小区的热情空前高涨,一时间全国上下许多大中城市的房地产商都将自己开发兴建的住宅小区标以“智能小区”,甚至提出“a”型智能小区“sa型智能小区”等,智能小区成了房地产商开发销售的热点和卖点。但由于智能化小区缺乏统一的技术标准,智能化相关产品不成熟,房地产开发商贪大求全,盲目追求智能化以及专业知识欠缺导致的鉴别能力不足等原因,造成部分建成的小区智能化系统运行不正常,系统性价比低下,所使用的系统与设备不符合标准化及开放性的要求。为此,建设部住宅产业化促进中心先后颁布了全国住宅小区智能化系统示范工程建设要点与技术导则等对智能小区的建设加以指导,上海市智能

20、建筑试点工作领导小组也适时颁发了上海市智能住宅小区功能配置大纲,并在2002年修订版中第551条提出“通过智能家庭控制主机,实现对家庭内部部分供电回路、照明、空调等的统一开关控制和调节”,提出了智能家居的雏形。国内对智能家居控制器的定义不同,单一的开关控制、单一的安防报警都认为是智能家居控制器。目前也有功能复杂的智能家居控制器产品,操作麻烦。近几年,房地产市场在高速发展之后逐步趋于理性,房地产开发商对智能化有了比较深入的理解,智能化相关技术及产品逐步成熟,从而大大促进了智能化行业的发展,小区智能化行业正逐步向着理性与务实的方向发展,部分高端房产项目开始引入智能家居概念。1999年底建设部住宅产

21、业中心颁布了全国智能化住宅小区系统示范工程建设要点与技术导则(试行稿),导则规范了智能化住宅小区建设中的目标与原则,拟自2000年起,用五年左右的时间,组织实施全国智能化住宅小区系统示范工程,以此带动和促进我国智能化住宅小区建设。其总体目标是:通过采用现代信息传输技术、网络技术和信息集成技术,进行精密设计,优化集成,精心建设和工程示范提高住宅高、新技术的含量和居住环境水平,以适应21世纪现代居住生活的需要。进入2000年后,上半年颁布了由信息产业部负责编制的建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范gb/tso3n一2000及建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范gb/tso312一2000,下半年,

22、由建设部负责编制的智能建筑设计标准gbt/50314一2000,结束了多年来智能建筑设计处于无章可循,无标准可依的情况,这无疑为我国智能建筑健康有序地发展奠定了基础。在2000年8月建设部颁发了建筑物防雷设计规范gb50057一94的局部修改条文,重点就是解决在建筑中大量电子产品的防雷和防止浪涌对设备的破坏问题。这为智能建筑各种电子设备的安全提出了安全的措施。2001年底,建设部住宅产业中心又在着手修改全国智能化住宅小区系统示范工程建设要点与技术导则,已面世。法规性文件的制定与修订,为智能建筑及智能化住宅小区的建设和发展给出了依据和保障,随着技术的进步,许多新技术将应用到其中来。到2010年我

23、国超过70%家庭将有internet入网设备,有50%以上会有多台设备,从而产生共享访问internet的需求。建设部要求“到2010年,大中城市中60%的住宅要实现智能化。建设部科技委许溶烈主任,十分精辟的描述了我国近三十年来在家庭住宅方面的产业发展过程:“七十年代是解决有无的问题;八十年代是解决大小的问题;九十年代是追求环境优美;21世纪是智能化的时代气我国的智能家居相对于国外起步较晚,尚未形成一定的国家标准,主要采用国外的技术和产品阅,但也有一些企业推出了自己的产品,其中主要有:1. 清华同方的e-home数字家园清华同方智能家居控制系统是专门针对中国家庭设计的家庭自动化系统,遵循国际技

24、术标准,采用嵌入式软、硬件技术,提供网络、网络节点及末端设备等全系列家庭自动化产品。其智能家居控制系统主要有下面三个部分:a系列:遵循eib协议的家庭控制产品,使用于中高档住宅:b系列:遵循-x10协议的家庭控制产品,无需布线,使用于中档住宅;易家三代:配电箱集中安装式家庭控制产品;系统可以提供的功能有:智能调光、家电管理、远程控制、家政保安、环境设置和窗帘控制等功能。清华同方的e一home数字家园主要是在智能大厦、智能小区的建设中,提供完整的系统解决方案,产品以功能模块开发为主,采用国外成熟的智能家居标准之上。2.海尔的“e家庭”2000年9月海尔提出,'e家庭”概念,并计划陆续推出

25、以下的,'e家庭”产品:家庭无线网络、整体智能厨房、整体卫浴、智能上网设备、e-book、掌上智能设备、指纹/瞳孔识别系统、tablet pc等产品。海尔的,“e家庭”以海尔电脑作为控制中心,各种网络家电作为终端设备,以海尔移动电话作为移动数字控制中心。在技术方面,海尔与微软合作,利用微软的windows me技术和海尔的网络家电技术,使,'e家庭”己具雏形,海尔己推出了网络洗衣机、网络冰箱、网络空调、网络热水器、网络微波炉等一系列信息家电的产品。3.科隆的“现代家居信息服务集散控制系统”科隆集团推出的“现代家居信息服务集散控制系统”,有效地集成了家电智能控制、家电远程故障诊断

26、及维护、远程互联网控制和家庭娱乐诸项功能。以上三种具有代表性的我国智能家居系统,是不同企业和科研单位从不同角度和立场理解智能家居的结果:清华同方的智能家居控制系统主要是应用在智能建筑方面,以综合布线为基础,而且采用欧美的技术标准,在系统结构和功能上具有局限性;海尔则是从家电生产厂商的角度推出了系列化的家电产品,系统完全是建立在所生产产品的基础上,难以成为具有通用性的标准;科隆的“现代家居信息服务集散控制系统”提供完整的系统解决方案,但集散式的体系结构和高集成度使系统在可扩展性和开放性方面受到很大限制。从局部的观点出发对家居系统的研究都难免存在一定的局限性,传统的智能家居已难以满足现代家庭中信息

27、急剧增长的要求。各大企业厂商在推出概念性产品的同时,也在寻求更为合理的家居系统解决方案。一个具有良好应用前景的家居系统必须具有开放性和可扩展性,以及使用和维护的简单方便,这是由普通家庭的实际情况所决定的。由于智能家居系统现在还缺乏统一明确的国际标准,因此很多公司开发出的产品使用的是自己组网技术和信息交换协议,有的核心技术没有对外公开,技术复杂,不易掌握,有很多产品是针对特定的组网环境开发的产品,因此,限制了其使用的范围,而且由于是少数几家公司约定的技术,相关第三方产品缺乏,各个接入设备之间不能兼容,互操作性差,用户扩充系统很不方便,限制了其进一步的发展。还有的系统成本太高,普通用户难以承受,所

28、以也没能广泛推广使用。因此设计一个符合国情、符合国家规范的集远程控制和本地控制为一体的智能家居控制系统具有非常重要的现实意义和深远的历史意义。 1.4主要参考文献： 1李建国.基于单片机的智能家电远程控制设计j.微计算机信息，2008（14）：31-33 2王晓玲.远程智能家电控制系统的研究d.河北：河北工业大学，2006 3沈利迪.嵌入式智能家电远程控制系统研究d.浙江：浙江工业大学，2013 4王明秋.智能家居控制系统的设计与实现研究.湖北：华中师范大学，20062 研究目标、研究内容和拟解决的关键（技术）问题2.1研究内容（1） 远程控制模块:gsm模块对家电进行短信控制 （2）手机蓝牙

29、控制模块：对家电进行近距离控制 （3）开关的智能化的实现：在不同的远程控制模块下进行开关智能控制，手机蓝牙远程控制下、gsm远程控制模块下对开关智能化的实现。（4）环境检测及安全报警研究：对湿度及温度的检测，同时显示检测结果。2.2研究目标（1） 在单片机的的基础上对家电进行,特别是对家电开关进行控制，使开关能随开随关，实现开关的智能化并且节约能源。（2） 利用gsm短信控制模块及手机蓝牙对家电进行控制，实现通信。（3） 通过本次实验研究，对控制智能化的产业以及技术更进一步的了解，也对自己的专业技能方面有一定的提高。 2.3拟解决的关键问题（1）利用手机蓝牙或gsm短信模块控制时，上层应用软件

30、的开发（2） 单片机对开关控制的软件设计（3）控制系统硬件电路设计3 本课题的特色和主要创新点 课题的特色： 本课题是在原有的家电系统上，利用单片机，gsm短信模式，手机蓝牙，环境检测等技术对家电进行远程化控制。特别是对家电开关的控制，实现家电开关的智能化。通过远程控制系统可以使任意家电随时开启随时关闭，而且节约了能源。通过环境检测系统可以对房屋的安全情况随时进行检测并反馈，这样使得人们的生活更加便捷，舒适，安全且切合了实用创新的主题。该课题的研究是在单片机的基础上实现了对智能家电的远程控制，并将远程控制、无限传输、实时监测等功能相结合。 主要创新点： （1）利用单片机实现开关的智能，使开关随

31、开随关，节约能源。 （2）利用gsm短信模块远距离控制家电，实现通信。 （3）利用手机蓝牙近距离控制家电 （4）环境检测系统对当前的房屋环境进行检测，如对温度，湿度及烟雾浓度的检测，并将结果及时的反馈。 （5）安全报警系统对环境的突发情况进行报警 4 拟采取的研究方法、技术路线或研究方案4.1研究方法（1） 定性和定量分析法定性分析法就是对研究对象进行“质”的方面的分析。具体地说就是在实验过程中，对实验中所涉及的电路、软件等等问题进行定性的分析，从而达到预期的效果。定量分析法和定性分析发相互统一、相互补充。在实验过程中，对实际要求的参数、以及技术指标等准确的计算，并得出相应的结论，揭示出各模块

32、的实际意义。（2）仿真法在实验过程中，为了验证项目中各模块电路设计的正确性，我们需要在仿真软件上进行模拟实验，以验证相应模块的正确性和可操作性。（3）实验法 将研究过程所需的模块不断进行实验、修改、调试，最终达到预期的目的。 （4）系统工程法系统工程实际上是一类包括许多门工程技术的一大类工程技术,包括了各门系统工程,它们除了具备各自的专业基础外还有共同的基础理论基础。系统论、控制论、信息论、运筹学等都是它的共同理论基础。既然这些理论和方法都与解决系统问题有关,它们之间就必然相互渗透、互相影响,存在着一定的内在联系,譬如,控制论就是利用信息反馈原理进行自动控制的基础理论,而自动控制中经常采用运筹

33、学的一些方法使系统达到最优化,运筹学也常用到控制论的原理和信息理论,而信息论又是在控制论的基础上产生,三者相辅相成,互相补充发展。智能化家具是建筑系统下面的一个子系统,而它本身又是一个包括了若干子系统的完整系统,因此,智能化家具作为一个系统,在其设计与制造过程中,要运用系统方法论协调家具与其它系统或其内部各子系统之间的关系,最终实现最优控制。（5）类比推理法所谓类比推理是根据不同或表面不相关对象,在某些方面相似或相同而推论在别的方面也有可能相似或相同的一种科学的方法。由于目前国内外在智能化家具方面进行的理论研究尚属空白,但是,一些学者与研究人员在相关领域如智能小区、智能化建筑、智能家居以及智能

34、家电等方面己作了大量研究,加上智能化家具与智能建筑以及智能家电有着密切联系,都是在智能控制理论、信息技术、网络技术的基础上发展起来的,因此,可以使用类比法对智能化家具进行研究。论文研究中,使用类比推理法界定智能化家具的概念,通过对现有的智能建筑、智能小区、智能家居与智能家电等概念的总结分析,给智能化家具下了一个较为完整而准确的定义。 （4）查询相关文献资料（5）与指导老师探讨（6）团队协作，合理分工4.2技术路线或研究方案（1） 几款单片机的对比和选择 单片机是单片微型计算机的简称,由中央处理系统(cpu)、存储器(r脚和rom)、i/0接口器、定时器/计数器以及串行通信接口器等功能电路集成在

35、一块芯片上,组成一个完整的微型计算机,故名单片微型计算机。单片机的出现是近代计算机技术发展史上的一个重要里程碑,单片机的诞生标志着计算机正式形成了。通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。单片机作为最典型的嵌入式系统,它的成功应用推动了嵌入式系统的发展。嵌入式系统的应用相当广泛,在现代生活中几乎每一个方面都存在嵌入式系统,早已融入人们的日常生活,嵌入式系统的产品主要集中在信息家电、通信产品、工业控制器、掌上电脑(pda)领域。.家电、玩具、汽车、新一代手机、数码相机等设备也都采用了嵌入式系统的核心技术。此外,家庭自动化系统、安全系统、自动售货机、消费电子设备、工业自动化仪表与医疗仪器等也都有

36、嵌入式系统的身影。目前,国内家具市场出现的智能化家具产品,均属于嵌入式系统。随着微电子工艺水平的不断提高,嵌入式系统的突飞猛进,它在家具领域必将得到更广泛的应用。此外,随着internet用户的不断增多,嵌入式系统今后的发展无疑要面向系统化、网络化。对于此项目的完成，因为我们的组员学过mc9s12xs128，atmega16，stc89c51这几款单片机，所以我们决定在这几款单片机中选择一款作为我们只能家居系统的主控芯片。上述三款单片机的特点：. mc9s12xs128单片机：mc9s12xs128(以下简称xs128)是freescale公司推出的s12xs系列单片机中的一款增强型16位单片

37、机，s12xs系列单片机是在s12xe系列基础上去掉xgate协处理器的单片机，该系列单片机采用 cpu12x v2内核，可运行在40mhz总线频率上。不仅在汽车电子、工业控制、中高档机电产品等应用领域具有广泛的用途，而且在flash存储控制及加密方面呢也有很强的功能。xs128:存储器：128kb flash；2kb eeprom；8kb ram; a/d:16通道模数转换器；可选8位、10位和12位精度； pwm：8位8通道或16位4通道pwm； 串行口：2个异步串行通讯sci和2个同步串行设备接口spi； crg时钟和复位发生器：锁相环、看门狗、实时中断； 增强型捕捉定时器； i2c总线

38、； can总线：3个1mbps的can总线，兼容can2.0 a/b; 背景调试模式（bdm）； 封装：lqfp-112和lqfp-80；adc:电路里面的模拟信号转换为数字信号的转换器； 特点： 1、ad时钟频率满足500khz2mhz； 2、16通道模数转换器； 3、8位数字量，10位数字量，12位数字量转换，最短时间3us； 4、外部触发控制； 5、可选择单次转换模式或连续转换模式；pwm: 1、它有 8 个独立的输出通道，并且通过编程可控制其输出波形的周期。 2、每一个输出通道都有一个精确的计数器。 3、每一个通道的 pwm 输出使能都可以由编程来控制。 4、pwm 输出波形的翻转控制

39、可以通过编程来实现。 5、周期和脉宽可以被双缓冲。当通道关闭或 pwm 计数器为 0 时，改变周期和脉宽才起作用。 6、8 字节或 16 字节的通道协议。 7、有4 个时钟源可供选择（a、sa、b、sb），他们提供了一个宽范围的时钟频率。、stc89c51·8位cpu·4kbytes程序存储器(rom) (52为8k)·128bytes的数据存储器(ram) （52有256bytes的ram）·32条i/o口线·111条指令，大部分为单字节指令·21个专用寄存器·2个可编程定时/计数器·5个中断源，2个优先级（52

40、有6个）·一个全双工串行通信口·外部数据存储器寻址空间为64kb·外部程序存储器寻址空间为64kb·逻辑操作位寻址功能·双列直插40pindip封装·单一+5v电源供电cpu：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；ram：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据；rom：用以存放程序、一些原始数据和表格；i/o口：四个8位并行i/o口，既可用作输入，也可用作输出；t/c：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式；五个中断源的中断控制系统；一个全双工uart（通用

41、异步接收发送器）的串行i/o口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。最高振荡频率为12m。 atmega16：atmega16 有如下特点:16k字节的系统内可编程flash(具有同时读写的能力，即rww)，512字节eeprom，1k字节sram，32个通用i/o 口线，32 个通用工作寄存器，用于边界扫描的jtag接口，支持片内调试与编程，三个具有比较模式的灵活的定时器/计数器(t/c),片内/外中断，可编程串行usart，有起始条件检测器的通用串行接口，8路10位具有可选差分输入级可编程增益(

42、tqfp 封装)的adc，具有片内振荡器的可编程看门狗定时器，一个spi串行端口，以及六个可以通过软件进行选择的省电模式。 工作于空闲模式时cpu停止工作，而usart、两线接口、a/d 转换器、sram、t/c、spi 端口以及中断系统继续工作；掉电模式时晶体振荡器停止振荡，所有功能除了中断和硬件复位之外都停止工作；在省电模式下，异步定时器继续运行，允许用户保持一个时间基准，而其余功能模块处于休眠状态； adc 噪声抑制模式时终止cpu和除了异步定时器与adc以外所有i/o模块的工作，以降低adc转换时的开关噪声；standby模式

43、下只有晶体或谐振振荡器运行，其余功能模块处于休眠状态，使得器件只消耗极少的电流，同时具有快速启动能力；扩展standby模式下则允许振荡器和异步定时器继续工作。 高性能、低功耗的8位avr微处理器    大多数指令执行时间为单个时钟周期  32个8位通用工作寄存器  全静态工作  工作于16mhz时性能高达16mips   只需两个时钟周期的硬件乘法器  非易失性程序和数据存储器  16k 字节的系统内可编程flash，擦写寿

44、命: 10,000次  具有独立锁定位的可选boot代码区，通过片上boot程序实现系统内编程，真正的同时读写操作  512 字节的eeprom，擦写寿命: 100,000次  1k字节的片内sram  可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密  jtag 接口( 与ieee 1149.1 标准兼容)  符合jtag 标准的边界扫描功能  支持扩展的片内调试功能 &#

45、160;通过jtag 接口实现对flash、eeprom、熔丝位和锁定位的编程外设特点： 两个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时器/计数器  一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器/计数器  具有独立振荡器的实时计数器rtc  四通道pwm   8路10位adc，8个单端通道，2个具有可编程增益（1x, 10x, 或200x）的差分通道  面向字节的两线接口  两个可编程的串行usart  可工作于主

46、机/ 从机模式的spi 串行接口 具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器 片内模拟比较器   经过上述三款单片机的对比，根据智能家居系统的特点，如实时性，稳定性等，我们决定选用mc9sxs128单片机作为我们智能家居系统的主控芯片。（2） 电源模块首先了解一下不同电源的特点，电源分为开关电源和线性电源，线性电源的电压反馈电路是工作在线性状态，开关电源是指用于电压调整的管子工作在饱和和截至区即开关状态的。线性电源一般是将输出电压取样然后与参考电压送入比较电压放大器，此电压放大器的输出作为电压调整管的输入，用以控制调整管使其结电压随输入的

47、变化而变化，从而调整其输出电压，但开关电源是通过改变调整管的开和关的时间即占空比来改变输出电压的。 从其主要特点上看：线性电源技术很成熟，制作成本较低，可以达到很高的稳定度，波纹也很小，而且没有开关电源具有的干扰与噪音，开关电源效率高、损耗小、可以降压也可以升压，但是交流纹波稍大些。电源模块对于一个控制系统来说极其重要，关系到整个系统是否能够正常工作，因此在设计控制系统时应选好合适的电源模块。常用的电源有串联型线性稳压电源（lm2940、tps系列、7805等）和开关型稳压电源（lm2596、lm2575、as1015等）两大类。前者具有纹波小、电路结构简单的优点，但是效率较低，功耗大；后者功

48、耗小，效率高，电流大，但电路却比较复杂，电路的纹波大。基于控制电路的效率考虑，以及节能的理念，并且根据我们熟悉的情况，我们选择的lm2596开关型稳压电源。lm2596开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出3a的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。固定输出版本有3.3v、5v、12v，可调版本可以输出小于37v的各种电压。该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为150khz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。由于该器件只需4个外接元件，可以使用通用的标准电感，这更优化了lm2596的使用，极大地简化了开关电源电路的设计。该器件还有其他一些特点：

49、它的输入电压可高达40v，在特定的输入电压和输出负载的条件下，输出电压的误差可以保证在±4%的范围内，振荡频率误差在±15%的范围内；可以用仅80a的待机电流，实现外部断电；具有自我保护电路（一个两级降频限流保护和一个在异常情况下断电的过温完全保护电路）。 （3）gsm模块和蓝牙模块 远程控制：利用gsm短信模式与手机实现控制信号的传输 近距离控制：利用蓝牙模块实现与手机蓝牙的通信 （4）环境检测模块 1温度传感器（temperature transducer） 能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。工业上常用的温度传感器有四类：即热电偶、热电阻rtd、热敏电阻及集成电路

50、温度传感器；每一类温度传感器有自己独特的温度测量范围，有自己适用的温度环境；没有一种温度传感器可以通用于所有的用途：热电偶的可测温度范围最宽，而热电阻的测量线性度最优，热敏电阻的测量精度最高。以下通过图表比较说明其特点。热电偶热电阻rtd热敏电阻集成温度传感器测温范围-2701800-250900-100150-55150线性度需要至少是四次多项式或是等效的对照表需要至少是二次多项式或是等效的对照表需要至少是三次多项式或是等效的对照表最优在±1以内无需线性化鲁棒性热电偶线径较粗，是这种传感器较为坚实。加之外表绝缘层进一步增强其强度。热电阻较易因震动而断裂，主要是由于此类传感器线径较细

51、，容易断裂。热敏电阻的封装方式较多。密闭性、稳定性最好的封装方式是玻璃封装；但热敏的处置稍难，且其不受冲击和振动的影响。其结实耐受度与集成电路及表面贴装器件相同。激励方式不需要电流源电压源一般外用电源输出形式电压电阻电阻电压、电流或数字信号外形轮廓圆珠尺寸=5倍 线径6.5×6.5毫米2.5×2.5毫米从to18封装到 双列直插封装价格1050美元201000美元210美元110美元测温精度±0.5±0.01±0.1±1所以通过上图的比较可以得到我们的研究目的是测量当前的室温，综合价格和测温精度我们即可选用集成电路温度传感器。在此基础

52、上还有多种传感器可选如ds18b20芯片一、ds18b20是美国dallas半导体公司生产的世界上第一片支持“一线总线”的温度传感 器。 a.优点： 超小的体积，超低的硬件开消，抗干扰能力强，精度高，附加功能强，使得ds18b20 更受欢迎。 b.技术参数： 接口的数字式温度传感器，供电电压范围为35.5v，测温范围为-55+125， 可编程的912位分辨率，对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625 ，出厂设置默认为12位，在12位分辨率时最多在750ms内把温度值转换为数字。 c.主要特征：1.全数字温度转换及输出。 2.先进的单总线数据通信。 3.最高12位分辨率，

53、精度可达土0.5摄氏度。 4.12位分辨率时的最大工作周期为750毫秒。 5.可选择寄生工作方式。 6.检测温度范围为55°c +125°c (67°f +257°f) ? 内置 eeprom，限温报警功能。 7.64位光刻rom，内置产品序列号，方便多机挂接。 ? 多样封装形式，适 应不同硬件系统。二、其他常用的红外温度传感器a.说明：ts1181、ts1183红外测温传感器属于非接触式测温，滤波范围是814um， 尺寸小，安装方便；非接触式测量温度。因此也可纳入选型范围。以上的诸多传感器都可以为我们的设计目标室内环境温度的监测提供准确的温度输入。在后

54、续的设计中我们将进一步的比较各类温度传感器的工作性能并追求最佳的性价比，最终完成定型调试。2烟雾传感器的分类及比较1.离子式烟雾传感器该烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感，离子式烟雾传感器是一种技术先进，工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。2.光电式烟雾传感器光电烟雾报警器内有一个光学迷宫，安装有红外对管，无烟时红外接收管收不到红外发射管发出的红外光，当烟尘进入光学迷宫时，通过折射、反射，接收管接收到红外光，智能报警电路判断是否超过阈值，如果超过发出警报。光电感烟传感器可分为减光式和散射光式，分述如下：(1) 减光式光电烟雾探测器该探测器的检测室

55、内装有发光器件及受光器件。在正常情况下，受光器件接收到发光器件发出的一定光量；而在有烟雾时，发光器件的发射光到受到烟雾的遮挡，使受光器件接收的光量减少，光电流降低，探测器发出报警信号。(2) 散射光式光电烟雾探测器该探测器的检测室内也装有发光器件和受光器件。在正常情况下，受光器件是接收不到发光器件发出的光的，因而不产生光电流。在发生火灾时，当烟雾进入检测室时，由于烟粒子的作用，使发光器件发射的光产生漫射，这种漫射光被受光器件接收，使受光器件的阻抗发生变化，产生光电流，从而实现了烟雾信号转变为电信号的功能，探测器收到信号然后判断是否需要发出报警信号。3.气敏式烟雾传感器气敏传感器是一种检测特定气

56、体的传感器。它主要包括半导体气敏传感器、接触燃烧式气敏传感器和电化学气敏传感器等，其中用的最多的是半导体气敏传感器。它的应用主要有：一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂（r11、r12）的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测等等。(1) 可燃性气体气敏元件传感器, 包含各种烷类和有机蒸气类(voc)气体, 大量应用于抽油烟机、泄漏报警器和空气清新机; ( 2)一氧化碳气敏元件传感器 一氧化碳气敏元件可用于工业生产、环保、汽车、家庭等一氧化碳泄漏和不完全燃烧检测报警; (3)氧传感器, 氧传感器应用很广泛, 在环保、医疗、冶金、交通等领域需求量很大; (4)毒性气体传感器,主要用于检测烟气、尾气、废气等环境污染气体。 以上比较可以看出气敏式烟雾传感器针对性较强，不能对火灾报警，所以不用此类。离子烟雾报警器对微小的烟雾粒子的感应要灵敏一些，对各种烟能均衡响应；而前向式光电烟雾报警器对稍大的烟雾粒子的感应较灵敏，对灰烟、黑烟响应差些。当发生熊熊大火时，空气中烟雾的微小粒子较多，而闷烧的时候，空气中稍大的烟雾粒子会多一些。如果火灾发生后，产生了大量