基于物聯網的智能家居系統設計報告書(已修改)

　

【正文】 基于物聯網的智能家居系統 Smart Home System based on EPC System Network設計報告摘 要智能家居是以住宅為平臺，利用綜合布線技術、網絡通信技術、 智能家居系統設計方案安全防范技術、自動控制技術、音視頻技術將家居生活有關的設施集成，構建高效的住宅設施與家庭日程事務的管理系統，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術性，并實現環保節能的居住環境。本系統采用S3C24PXA270、AT89S52等芯片進行系統控制。利用IP網和串口進行通信。實現了實時監控、實時溫度控制、門禁系統等。并且在娛樂方面利用了QT與FFMPEG開發了嵌入式視頻播放器，支持的解碼文件有H26AVI、MPEG3GP等。而且提供了文本閱讀、電子相冊與主題變換等功能。關鍵詞：智能家居；網絡通信；實時監控；QT；FFMPEGIIIAbstractIntelligent household is for the platform, and using of prehensive housing muting technology, network munication technology and intelligent household the system design scheme security presentation technology, automatic control technology, audio and video technology will household life relevant facilities integration, constructing efficient residential facilities and family affairs of the schedule management system management sys tem, ascending household safety, convenience, fort, artistic, and realize environmental protection and energy saving living environment. This system USES S3C2410,PXA270, AT89S52 devices such as chips for system control. Using IP nets and serial interface munication. Realize the realtime monitoring, realtime temperature control, entrance guard system, etc. And in entertainment use QT FFMPEG developed with the video player, support embedded documents are H264, decoding of AVI, mpeg4, 3GP, etc. But also provides text reading, electronic albums and theme transform, and other functions. Key words: Intelligent household；network munication；realtime monitoring；QT；FFMPEG 目 錄基于物聯網的智能家居系統 I摘 要 IAbstract II目 錄 3第一章 緒論 1 智能家居的現狀與開發意義 1 論文主要內容 1第二章 智能家居的總體設計方案 3 系統核心控制軟件流程及其說明 3 Linux內核移植 4 QT Embedded移植 5第三章 智能家居多功能娛樂系統 7 基于QT和FFMPEG的嵌入式播放器 7 FFMPEG簡介 7 FFMPEG及其編解碼庫的移植 8 FFMPEG解碼流程 9 基于Qt的嵌入式播放器的實現 9 播放器的邏輯結構 13 基于QtNetwork和V4L的視頻監控系統 16 V4L簡介 16 基于V4L的視頻采集與傳輸 19 基于QT MVC結構的電子相冊 22 QT的MVC結構 22 相冊的文件遍歷 23 相冊的漸變效果 24 多功能電子書 24第四章 智能家居的控制系統 26 基于博創UPSTAR2410的無線遙控器 26第五章 特色 27附錄A 28第一章 緒論 智能家居的現狀與開發意義20世紀80年代初，隨著大量采用電子技術的家用電器面市，住宅電子化（HE,Homen Electronics）出現。80年代中期，將家用電器、通信設備與安保防災設備各自獨立的功能綜合為一體后，形成了住宅自動化概念（HA, Home Automation）。80年代末，由于通信與信息技術的發展，出現了對住宅中各種通信、家電、安保設備通過總線技術進行監視、控制與管理的商用系統，這在美國稱為Smart Home，也就是現在智能家居的原型。中國人口眾多，城市住宅也多選擇密集型的住宅小區方式，因此很多房地產商會站在整個小區智能化的角度來看待家居的智能化，也就出現了一統天下、無所不包的智能小區。歐美由于獨體別墅的居住模式流行，因此住宅多散布城鎮周邊，沒有一個很集中的規模，當然也就沒有類似國內的小區這一級，住宅多與市鎮相關系統直接相連。這一點也可解釋為什么美國仍盛行ADSL、Cable Modem等寬帶接入方式，而國內光纖以太網發展如此迅猛。因此歐美的智能家居獨立安裝，自成體系。而國內習慣上已將它當作智能小區的子系統考慮，這種做法在前一階段應該是可行的，而且是實用的，因為以前設計選用的智能家居功能系統多是小區配套的系統。但智能家居最終會獨立出來成為一個自成體系和系統，作為住宅的主人完全可以自由選擇智能家居系統，即使是小區配套來統一安裝，也應該可以根據需要自由選擇相應產品和功能、可以要求升級、甚至你對整個設計不感興趣，完全可以獨立安裝一套。 論文主要內容本輪為圍繞著基于物聯網的智能家居的開發過程進行論述。主要從軟件方面進行詳盡的描述并且涵蓋了硬件的實施。包括相關的移植和應用技術。并且利用了IP網和串口進行通信。主控部分是建立在操作系統之上，整個系統采用了LINUX。LINUX是一個嵌入式平臺十分優秀的操作系統。這要可以保證家居系統的穩定運行。各個功能模塊采用物聯網的思想進行構建。每個模塊若出現故障不會對其他部分造成影響。這樣保證了程序的可運行性。第一章介紹了智能家居的現狀和與當今的開發意義。第二章主要從整體的軟硬件構建流程進行詳盡的描述。將整體的流程圖與說明結合。從全局觀察本系統的各個功能以及實現過程。并且將Linux和QT的移植進行了簡要的介紹。第三章從技術角度將QT和FFMPEG構建的嵌入式播放器進行了表述。包括FFMPEG及其應用庫的移植，以及介紹了FFMPEG的API和播放器解碼流程和邏輯結構。第四章是介紹了安防監控系統?；赒tNetwork和V4L的視頻采集傳輸系統。以及其與主控部分的通信。第五章講述了QT的MVC結構，以此來實現的多功能電子相冊。第六章簡要的講述了電子書的實現過程和原理。第七章簡明扼要的概括了本系統的優點以及特色。附錄部分展示了程序的主要部分源代碼。第二章 智能家居的總體設計方案 系統核心控制軟件流程及其說明圖 21 智能家居系統控制流程圖 現代智能家居系統，對于室內溫度的控制要求比較高，比如夏天的溫度要在26攝氏度左右才適合人體。因此我們決定將溫度控制在25至27攝氏度的范圍內。一旦溫度升高，超過了27攝氏度，這時候空調將自動開啟，進行制冷。當傳感器溫度在27攝氏度以下時，空調停止工作。由于空調對詩文的調節可能是非線性的。并且傳感器與空調的位置也可能會影響對于室溫的控制。這時候我們選擇了25至27攝氏度這個范圍內。避免了受固定數值的影響。因為如果將溫度設定為一個固定的數值，將可能造成的結果是空調一直工作，不斷地調整溫度，反復的開關很可能損害空調的壽命，并且對于電力資源的消耗極大。我們出于對環保的高要求考慮進行了以上調整由于現代家居對于門禁系統有較高的要求，傳統的鑰匙已經不再能滿足家庭的需求。因此我們采用了門禁系統。用戶刷卡，然后由系統自動識別ID卡，是否開門等。門禁系統的核心采用了AT89S52單片機來進行控制，通過傳感器識別ID卡，然后進行判斷，如果正確將進行開門。如果不正確將保持關門狀態。這使得家庭的安全得到了保障。此智能家居系統不但出于安全性的考慮增加了安防系統。而且對于現代家庭的休閑放松還增加了娛樂功能。有嵌入式播放器，電子相冊，文本閱讀等等功能，并且對于智能家居的控制系統主題提供了變換功能，不僅可以使用系統默認的主題，還可以根據用戶的個人喜好，進行主題的變換。圖 22 智能家居核心控制軟件流程 Linux內核移植對于 PXA270 這樣的基于 ARM10 系列的 CPU和S3C2410這樣基于ARM9系列的CPU， 支持內存管理單元， 可以采用傳統的 Linux 內核，對進程進行保護，提高了嵌入式系統中多進程的保護能力。使用戶應用程序的可靠性得以提高，降低了用戶的開發難度。所謂 Linux 移植就是把 Linux 操作系統針對具體的硬件平臺做必要改寫之后，安裝到該目標平臺使其正確的運行起來。這個概念目前在嵌入式開發領域講的比較多。其基本內容是：獲取某一版本的 Linux 內核源碼，根據我們的具體目標平臺對這源碼進行必要的改寫（主要是修改體系結構相關部分），然后添加一些外設的驅動，打造一個適合于我們目標平臺的新操作系統，對該系統進行針對我們目標平臺的交叉編譯，生成一個內核映象文件，最后通過一些手段把該映像文件燒寫（安裝）到我們目標平臺中。而通常對 Linux源碼的改寫工作難度較大，它要求不僅對 Linux 內核結構要非常熟悉，還要求您對目標平臺的硬件結構要非常熟悉。同時還要求您對相關版本的匯編語言較熟悉因為與體系結構相關的部分源碼往往是用匯編寫的。所以這部分工作一般由目標平臺提供商來完成。比如說針對目前嵌入式系統中最流行的ARM平臺，它的這部分工作就是由英國ARM公司的工程師完成的，我們所要做的就是從其網站上下載相關版本 Linux內核的補丁（Patch）。把它打到我們的 Linux 內核上，再進行交叉編譯就行。其基本過程是這樣的：1）到ftp://。2）。3）準備交叉編譯環境。交叉編譯環境工具鏈一般包括binutils（含AS匯編器，LD鏈接器等），armlinuxgcc，glibc等。4）修改內核目錄下的makefile文件，主要是以下幾行：ARCH:=$(shell uname–m | sed –e s/\ */arm/ e s/sa110/arm/)這一行。ARCH :=改為ARCH := arm CROSS_COMPILE:=改為CROSS_COMPILE=交叉編譯工具中 armlinux所在目錄/armlinux例如：CROSS_COMPILE=/opt/crosstool/armLinux/bin/armlinux5）此后就可以進行編譯。