河南机电高等专科学校
物联网技术导论大作业
题目：基于物联网技术的智能家居系统
系 部 计算机科学与技术系 专 业 计算机网络技术 班 级 131班 学生姓名 王照阳 学 号 131014106 指导教师 王明斐
2015年 11 月 10 日
前 言
既互联网技术之后，物联网作为一个信息技术综合应用的代名词，掀起信息产业第三浪潮，大国纷纷将其纳为重点领域，显而易见，它将影响到政治，军事，经济，环境等方方面面，必在未来极大地改变人们的生活。
物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The internet of things”。顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这里包括两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，它是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间，进行信息交换和通信。因此可总结出，物联网的定义是：通过射频识别（RFID）、光电感应器、全球定位系统、激光扫描器信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的实时连接，方便识别、管理和控制。其在2011年的产业规模超过2600亿元人民币，行业竞争将会越来越激烈。在市场应用方面，2011年从整体来看，占据中国物联网市场主要份额的应用领域为智能工业、智能物流、智能交通、智能电网、智能医疗、智能农业、智能环保和智能家居等。本文研究的是基于物连网技术的智能家居系统。
“智能家居”，又称智能住宅，是通过采用先进的计算机技术、网络通信技术和综合布线技术，建立一个由家庭安全防护系统、网络服务系统和家庭自动化系统等组成的家庭服务与管理集成系统，从而实现全面、安全、舒适的居住环境以及便利的通讯网络家庭住宅。把与家庭生活有关的各种子系统有机结合在一起统一管理，使生活舒适、安全、和高效，具有良好的发展前景。随着科学技术的发展和物质生活水平的提高，人们对家居生活环境的要求也越来越高。家居不再是生活起居的场所，同时也是休闲、娱乐的地方。目前，高科技技术已经融入智能建筑当中，智能的概念也不断得到深化和更新。建设部要求根据不同消费者的需求，推动家居数字化、建筑智能化，产品便利化的发展，未来智能家居市场潜力巨大。
智能家居是一个多功能的系统，它包括可视化对讲、家庭内部的安全防范、家电远程监控，远程视频监控、远程医疗诊断及护理系统，网上教育系统、家庭影星系统等。智能家居的基本目标是将家庭中各种信息相关的通信设备、家用电器和家用安防等装置连接到一个智能化系统上进行集中或异地监视、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。随着人类的应用需求和住宅智能化的发展，智能家居系统将拥有更丰富的内容，系统也越来越复杂，功能也越来越齐全。
在当前市场中，智能家居相比传统家居、建材行业所占的市场份额还是微乎其微。在目前的智能家居市场中不少企业均是发展项目与渠道建设并行发展，其中项目合作占据着相当重要的位置，这些项目往往也是定位相对高端的别墅、复式楼和大户型高档小区住宅居多。随着信息技术和Internet技术的飞速发展，智能家居技术在实现成本上大幅度降低，同时人们永不停步地追求生活智能化和舒适化，如果技术更加成熟、成本更加低廉，功能更加完美，其市场需求将会非常巨大。
目 录
摘 要 ................................................................... I ABSTRACT ................................................................ II 第1章 绪 论 ............................................................ 1
1.1 智能家居的简介 ................................................... 1 1.2 国内外的现状及发展趋势 ........................................... 2
1.2.1 国外的发展现状 .............................................. 2 1.2.2 国内的发展现状 .............................................. 3 1.3 本课题研究的目的和意义 ........................................... 4 1.4 本课题研究的基本内容 ............................................. 4 1.5 本章小结 ......................................................... 5 第2章 系统的总体方案设计 ................................................ 6
2.1 系统需求分析 ..................................................... 6
2.1.1 系统功能需求分析 ............................................ 6 2.1.2 性能需求分析 ................................................ 6 2.1.3 用户界面及其他需求分析 ...................................... 6 2.2 系统设计的原则 ................................................... 7 2.3 系统总体架构设计 ................................................. 7 2.4 系统主要硬件介绍 ................................................. 8
2.4.1 ARM处理器 .................................................. 8 2.4.2 TC35模块 .................................................. 10 2.4.3温度传感器 ................................................. 11 2.4.4 MQ-2烟雾传感器 ............................................ 12 2.4.5光电传感器 ................................................. 13 2.4.6 ISD1760语音芯片 ........................................... 14 2.4.7继电器 ..................................................... 15 2.5 软件系统介绍 .................................................... 15
2.5.1 几种嵌入式操作系统的比较 ................................... 15 2.5.2 选择嵌入式操作系统的依据 ................................... 17 2.6 本章小结 ........................................................ 19 第3章 建立Linux开发环境 ............................................... 20
3.1 搭建开发环境 .................................................... 20
3.1.1 安装虚拟机、Linux操作系统、源代码及其他工具 ............... 20 3.1.2 建立交叉编译环境 ........................................... 20 3.1.3 配置网络文件系统NFS ....................................... 21 3.2 嵌入式软件开发层次 .............................................. 21
3.2.1 BootLoader介绍 ............................................ 22 3.2.2 定制Linxu内核 ............................................. 22 3.2.3 根文件系统 ................................................. 23 3.3 本章小结 ........................................................ 24 第4章 系统的实现 ....................................................... 25
4.1 GSM远程控制模块的实现 ........................................... 27
4.1.1 mini2440串口的配置和实现 .................................. 27 4.1.2 通过串口发送短信 ........................................... 28 4.2 温度采集模块的实现 .............................................. 29
4.3 烟雾传感器模块的实现 ............................................ 32 4.4 具有语音提示功能的密码锁防盗模块的实现 .......................... 34 4.5 预防小孩坠楼模块 ................................................ 37 4.6 本章小结 ........................................................ 39 第5章 系统测试 ......................................................... 40
5.1 整体界面测试 .................................................... 40 5.2 模块功能测试 .................................................... 41
5.2.1 远程监控家电模块功能测试 ................................... 41 5.2.2 密码锁防盗模块功能测试 ..................................... 43 5.2.3 烟雾报警模块功能测试 ....................................... 43 5.2.4 预防小孩坠楼模块功能测试 ................................... 44
第6章 总结与展望 ....................................................... 45
6.1 总结 ............................................................ 45 6.2 展望 ............................................................ 46 致 谢 .................................................................. 47 参考文献 ................................................................ 48