1、毕业设计文献综述电气工程与自动化基于以太网的智能家居通信模块设计摘要随着现代通信技术和网络技术的发展,特别是基于TCP/IP通信协议的WEB技术得到了广泛应用。WEB技术允许任意地点的计算机用户通过WEB浏览器接入网络,访问WEB服务器发布的各类信息,实现世界范围内的互联。同时,人们对INTERNET的应用也提出了更高的要求,将来的INTERNET必将实现“利用IP技术传输控制行为ACTIONOVERIP”，现在随着WEB技术和嵌入式技术的快速发展,给嵌入式系统进入INTERNET提供了绝佳的途径,各种信息家电,如可视电话、移动电话、机顶盒、数码相机和PDA等嵌入式设备可以方便的接入网络。为了
2、提高生产效率和管理水平,通过WEB技术对设备进行远程控制、管理和维护,从浏览器上直接监控现场设备的运行,这就是嵌入式WEB服务器技术。为了实现WEB服务器的功能,嵌入式操作系统和一个可实现的TCP/IP协议栈是必须的。为此,对嵌入式处理器提出了更高的要求,对于8/16位的单片机,由于其所具有的资源和处理能力十分有限,特别是存储器功能有限,不能保证最基本的嵌入式操作系统和简化了的TCP/IP协议栈的运行。本设计目标通过以太网接口，实现上位机与通信模块的数据传输。关键词家居智能化远程控制TCP/IPMT8870嵌入式一、课题研究的目的及意义智能家居其实有两种表述的语意，定义中描述的，以及我们通常所
3、指的都是智能家居这一住宅环境，既包括单个住宅中的智能家居，也包括在房地产小区中实施的基于智能小区平台的智能家居项目，如深圳红树西岸智能家居。第二种语意是指智能家居系统产品，是由智能家居厂商生产、满足智能家居集成所需的主要功能的产品，这类产品应通过集成安装方式完成，因此完整的智能家居系统产品应是包括了硬件产品、软件产品、集成与安装服务、售后在内的一个完整服务过程。中国人口众多，城市住宅也多选择密集型的住宅小区方式，因此很多房地产商会站在整个小区智能化的角度来看待家居的智能化，也就出现了一统天下、无所不包的智能小区。欧美由于独体别墅的居住模式流行，因此住宅多散布城镇周边，没有一个很集中的规模，当然
4、也就没有类似国内的小区这一级，住宅多与市镇相关系统直接相连。这一点也可解释为什么美国仍盛行ADSL、CABLEMODEM等宽带接入方式，而国内光纤以太网发展如此迅猛。因此欧美的智能家居多独立安装，自成体系。而国内习惯上已将它当作智能小区的一个子系统考虑，这种做法在前一阶段应该是可行的，而且是实用的，因为以前设计选用的智能家居功能系统多是小区配套的系统。但智能家居最终会独立出来成为一个自成体系和系统，作为住宅的主人完全可以自由选择智能家居系统，即使是小区配套来统一安装，也应该可以根据需要自由选择相应产品和功能、可以要求升级、甚至你对整个设计不感兴趣，完全可以独立安装一套。我们的观点是，智能家居实
5、施其实是一种“智能化装修”，智能小区只不过搭建了大环境、完成了粗装修，接下来的智能化“精装修”要靠自己来实施。二、智能家居的发展现状和前景智能家居网络系统是信息时代带给人们的一个高科技产物,它涉及到对家庭网络内所有的智能器具、设备和系统的操作和管理,以及计算机技术、通讯网络技术和自动控制技术的应用。它们的最终目的都是为满足人们对安全、舒适、方便和符合绿色环境保护的需求。21智能家居网络系统的主要功能智能家居网络系统通过其核心设备家庭智能终端来实现家庭网络化的功能。具体功能如下1网上服务网上购物、远程教学、远程医疗等。2自动抄表无须人工入户查表记录,电表、冷水表、热水表、煤气等等计量表的自动传送
6、。3可视对讲住户与访客、访客与物业中心、住户与物业中心均可进行可视或语音对话,从而保证了对外来人员进入的控制。4供电管理为所有的灯光电器提供一个有效的控制手段,您可以在任何地方,任何时候控制您的灯光电器,例如在全家出外旅行时,亦可通过电话遥控您的家居。5照明控制系统对灯光进行开闭和调光控制,可指定任何一个开关的控制对象任何位置的一盏或多盏灯，并且根据不同的情景,做出相应的调整。6电话远程控制在任意地方,您都可以通过电话或手机对家庭网络上的各种电器设备进行远程遥控。当然还包括日程管理系统、家居安全防范、语音控制功能、INTERNET远程遥控、网络视频监控等功能。22国内外智能家居网络系统的发展状
7、况1国外发展情况自从世界上第一幢智能建筑1984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。智能家居在美国、德国、新加坡、日本等国都有广泛应用。1998年5月新加坡举办的“98亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会”上,通过在场内模拟“未来之家”,推出了新加坡模式的家庭智能化系统。智能住宅、小区在国外历经了80年代初的住宅电子化、80年代中的住宅自动化到90年代美国的“智慧屋”WISEHOME、欧洲的“聪明屋”SMARTHOME的住宅智能化这样三个阶段。美国、日本、新加坡都有根据这些标准建立的智能住宅和小区的示范工程。2国内智能家居网络系统
8、的发展状况智能家居在中国经历了近10年的起步阶段,发展速度缓慢,这主要是因为没有投入大量的资金,开发技术短期内也不成熟。但是随着建筑智能化行业协会的成立及技术水平的不断提高,产品在市场上已逐步推广,前期主要集中在一些分散的智能家庭控制子系统的研究上,如三表抄送系统、门禁系统、可视对讲系统等。据国家建设部科技委智能建筑技术开发推广中心的报告称随着环保、健康、安全、舒适的智能家居逐步普及,家居智能化的比例会大幅增加,目前已达到20左右按照智能家居每年500多万套的速度发展,智能家居市场对智能产品的需求量将大幅度的增长。三、目前智能家居网络系统发展的总体状况与存在的问题1目前我国的智能家居网络系统市
9、场有三个特点一是市场潜力大,作为其下游产业,智能家居市场前景还是非常乐观的。第二点就是产品多,厂家多,但到目前为止还没有一家形成规模化。第三,就是目前国家对智能家居行业还没有实施统一的行业标准,相互间的产品不具备兼容性。2智能家居家庭平台的分步适配和开发同质化问题目前要选择具有兼顾过去的兼容性、具有不断“保鲜功能”的扩展性、具有软组合的配置灵活性以及易操作性等方面有优势的平台,用户可面对现实,立足现在,先满足了当前的基本需求,也连通未来,再根据需要分步实现理想的、不同层次的豪华“宽带智能家居”。3关于大量传统家电非智能家电的充分开发利用问题信息家电很好,也是未来发展方向。但在我国普及还需要相当
10、时间。我国目前仅传统电视的社会拥有量就有35亿台,还上亿台的其他非智能家电。根据我国国情、民情、行情,智能家居应分步走。4智能家居是一个大的社会系统工程,建立起清晰的产业链,还尚需时日。因此,在这一领域建立起清晰的智能家居产业链,还尚需时日。目前人们正在普及概念,而根据需要分步实现。四、我国智能家居网络系统未来的发展趋势1总体趋势智能化家庭网络是社会生产力发展、技术进步和社会需求相结合的产物。智能化家庭网络正向着集成化、智能化、协调化、模块化、规模化、平民化方向发展。智能化家庭网络市场将逐步形成完整的产业链,统一的行业技术标准和规范将会出现,目前国家经贸委、信息产业部、国家技术质量监督局等正组
11、织有关部门抓紧制订标准。无论是集体应用还是个人消费,用户的需求将更多地反映在对智能化家庭网络全面应用解决方案的迫切需要上面。这一需要不单会成为拉动市场快速扩张的原动力,而且还会进一步成为推动企业进行技术、产品和管理创新的主要因素。2产品发展趋势智能家居网络系统使用群体会要求产品的功能更强大、更智能,使用更简单方便,设计的更人性合理并且对设备的本身是否可以升级等多方面考虑智能化的发展在向着“以人为本”的同时,与之相应的各种家具产品也是应运而生。例如从淋浴室到多功能蒸汽房,还有加载各种人性化设计、丰富的附属娱乐装置的按摩浴缸等等。充分体现了现代智能家居以人为本的观念。今后几年智能家居市场会进入一个
12、行业整合阶段,最终可能会出现几家规模比较大,品牌影响力好的厂家。从产品角度来讲,以后的智能家居产品会朝着实用化、傻瓜化操作简单、模块化的方向发展。五、本课题研究的方法与技术路线（1）硬件部分主要由四大部分构成，即控制芯片STM32、以太网控制器、红上位机、及部分外围电路。（2）软件部分也有四大部分构成，即TCP/IP协议、物理层接口、网络层协议、HTTP协议。（3）以STM32芯片为中央处理单元，通过28J60在上位机上实现WEB传输。（4）为了实现以太网接口ENC28J60,需要几个标准的外部器件脉冲变压器、偏置电阻、储能电容和去耦电容。（5）ENC28J60需要一个25MHZ的晶振,接在O
13、SC1和OSC2脚上也可由外部时钟信号来驱动六、总结智能家电远程控制系统是一种利用网络通讯技术、智能控制技术、电子技术等多种技术为一体的现代家电控制系统。智能家电远程控制系统的出现可以减少人们对保姆的依赖，提高家用电器的使用灵活性，大大减少家用电器的使用对人们在时间上、空间上造成的束缚，从而提高人们的整体生活水平。总而言之，智能家电远程控制是未来家电发展的必然趋势。本课题主要内容是完成通过上位机与通信模块的数据传输，实现了远程控制系统的初步设计，但还是有很多地方不尽人意，系统可能因为网络的状况不理想而不能完好的控制，在以后的设计中希望能加以改进。参考文献1孙涛,王银玲,阎世梁,曾小进RS232
14、设备到以太网的通讯接口设计J通信技术,2009,092张勇,陶智勇一种嵌入式以太网接口的设计与应用A武汉市第二届学术年会、通信学会2006年学术年会论文集C,20063刘盼盼微型嵌入式WEB服务器的设计与实现J国外电子元器件,2008（2）4周晓阳,程红,张晓媛新型以太网控制器ENC28J60及其接口技术J单片机与嵌入式系统应用,2006,085陈明计嵌入式实时操作系统SMALLRTOS51原理及应用，20046路德基于工业以太网的污水处理控制系统J河北省科学院学报,20097熊育悦，赵哲身工业以太网在控制系统应用前景J仪表技术，200238JIACJ,ZHANGYWANUMERICALNONLINEARANALYSISOFTHEFLOWAROUNDPARTIALLYCAVITATINGAXISYMMETRICBODYJJOURNALOFNORTHWESTERNPOLYTECHNICALUNIVERSITY,20039FUHP,LUCJ,WULRESEARCHONCHARACTERISTICSOFFLOWAROUNDCAVITATINGBODYOFREVOLUTIONJJOURNALOFHYDRODYNAMICSSERA,200510韩江红智能家居系统与技术M合肥合肥工业大学出版社，2005
