智能家居項目報告書

1、項目名稱：嵌入式智能家居開發(fā)團隊：鄢三泰、張蓉、張華、田永琪、楊華單位：深圳億道電子公司時間：2008年9月目錄前言4項目背景介紹4項目可行性分析5項目進度計劃6關(guān)鍵詞7軟件需求說明7項目概述7產(chǎn)品描述8產(chǎn)品功能8用戶特點9需求規(guī)定9功能需求9性能需求10概要設(shè)計說明11總體設(shè)計11運行環(huán)境：11基本設(shè)計概念和處理流程11系統(tǒng)特色12結(jié)構(gòu)13功能需求與程序的關(guān)系13智能家居系統(tǒng)信息采集反饋與控制信息執(zhí)行的功能14控制信息接收執(zhí)行功能14信息采集與反饋功能15接口設(shè)計15用戶設(shè)計15外部接口16內(nèi)部接口16出錯信息16補救措施16詳細(xì)設(shè)計說明17程序系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)17家庭安防系統(tǒng)設(shè)計說明17功能與程

2、序的關(guān)系17軟件各個功能實現(xiàn)流程18單片機節(jié)點系統(tǒng)實現(xiàn)流程及實現(xiàn)代碼18中斷接收控制執(zhí)行信息控制執(zhí)行流程及代碼實現(xiàn)19信息發(fā)送流程及代碼實現(xiàn)21硬件設(shè)計23電路原理圖23PCB電路圖23功能測試24測試過程24測試結(jié)果和分析25單片機節(jié)點系統(tǒng)測試25信息采集發(fā)送測試25中斷接收控制執(zhí)行信息控制執(zhí)行測試26功能的測試結(jié)論26缺陷和限制26用戶手冊27用途27功能27性能27時間特性27運行環(huán)境27使用過程27模擬系統(tǒng)圖片展示28前言家居智能化是以住宅、公共娛樂場所為平臺、兼?zhèn)浣ㄖ⒕W(wǎng)絡(luò)通信、設(shè)備自動化、信息家電，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理為一體，實現(xiàn)高效、舒適、安全、便利、環(huán)保、節(jié)能的居住、娛樂的

3、自動化系統(tǒng)。項目背景介紹21世紀(jì)是信息化的世紀(jì)，各種電信和互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)推動了人類文明的巨大進步。數(shù)字化家居控制系統(tǒng)的出現(xiàn)使得人們可以通過手機或者互聯(lián)網(wǎng)在任何時候、任意地點對家中的任意電器（空調(diào)、熱水器、電飯煲、燈光、音響、錄像機）進行遠(yuǎn)程控制；也可以在下班途中，預(yù)先將家中的空調(diào)打開、讓熱水器提前燒好熱水、電飯煲煮好香噴噴的米飯而這一切的實現(xiàn)都僅僅是輕輕的點幾下鼠標(biāo)，或者打一個簡單的電話。此外，該系統(tǒng)還可使家庭具有多途徑報警、遠(yuǎn)程監(jiān)聽、數(shù)字留言等多種功能，如果不幸出現(xiàn)某種險情，您和可以在第一時間獲得通知以便進一步采取行動。舒適、時尚的家居生活是社會進步的標(biāo)志，智能家居系統(tǒng)能夠在不改變家中任何家電

4、的情況下，對家里的電器、燈光、電源、家庭環(huán)境進行方便地控制，使人們盡享高科技帶來的簡便而時尚的現(xiàn)代生活。目前國內(nèi)智能家居市場屬于導(dǎo)入期，中國人口眾多，城市住宅也多選擇密集型的住宅小區(qū)方式，因此很多房地產(chǎn)商會站在整個小區(qū)智能化的角度來看待家居的智能化，市場上較為成熟的國產(chǎn)智能住宅設(shè)備大致可分為安防報警系統(tǒng)、三表抄送系統(tǒng)、可視對講系統(tǒng)等單一功能產(chǎn)品。在國內(nèi)正在進行小康住宅示范小區(qū)的建設(shè)中，由于通訊和產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，我們可以預(yù)測，將來的小康住宅不僅會成為建筑材料業(yè)、房地產(chǎn)業(yè)新的經(jīng)濟增長點，還有可能給競爭激烈的IT待業(yè)開辟一個新戰(zhàn)場。我國的智能建筑日益繁榮，以每年15-30%的速度快速發(fā)展，前景極為廣

5、闊；智能家居銷售是一個難得機遇，中國企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)與機遇將進一步加大。到2010年全國大中城市中60%的住宅要實現(xiàn)智能化，由此可見中國智能家居市場潛力巨大。據(jù)2006年的全球財富報告報告顯示：中國（大陸地區(qū)）富裕人士人數(shù)在2005年增加了6.8%，達(dá)到32萬人。中國富裕人士人均財富高達(dá)500萬美元,另外一組鮮明的數(shù)字是中國富翁的年齡77%介于3055歲,中國富裕人士70%是企業(yè)家，并且大部分是在二十年左右的時間內(nèi)白手起家的，這些人的年齡也多在45歲左右，富裕人士大部分集中在北京、上海、廣州這三座城市，北京每年別墅和公寓銷售量在8000套左右，并且逐年遞增，這些數(shù)字說明目前的智能家居市場潛力非常

6、大，目標(biāo)市場人群對智能家居現(xiàn)實和潛在的需求巨大表現(xiàn)在以下幾點：（1）奢華舒適的享樂需求（2）方便性需求（3）風(fēng)格、情調(diào)的時尚需求（4）娛樂性需求 （5）體現(xiàn)主人品位和文化內(nèi)涵需求 （6）體現(xiàn)主人身份和地位的象征需求（7）設(shè)計個性化，以滿足炫耀心理（8）實用性需求而在智能家居的四類主要配置類型：基本型、實用性、 豪華型以及超豪華型中，我們所研究并開發(fā)的此系統(tǒng)主要為豪華型智能家居。其主要包含的主要子系統(tǒng)為：智能家庭安防系統(tǒng)、智能燈光系統(tǒng)、智能家庭影院、家居控制功能、家庭網(wǎng)絡(luò)醫(yī)療監(jiān)控以及遠(yuǎn)程監(jiān)控。項目可行性分析家庭戶均年收入5.6萬元以上，人口約4460萬人，1400多萬戶，占城市人口的 10，總?cè)?/p>

7、口的3.5，占全社會消費購買力總和5萬億元的17左右 ；因此針對這部分人的家庭報警系統(tǒng)其市場總量為1400萬套，總市場容量為280億元；2002年市場總量達(dá)到接近14億元的水平，總銷售數(shù)量為70萬套 ；每年的增長幅度都在30%以上，故此方案可行。項目進度計劃項目開發(fā)成本、開發(fā)周期系統(tǒng)設(shè)計2個月硬件開發(fā)1個月 軟件開發(fā)2 個月各功能木塊硬件測試20天系統(tǒng)整體測試10天主要元器件清單及成本核算（芯片器件等）防盜門磁門窗報警880元門廳非法進入報警1180元緊急手動報警240元可燃?xì)怏w防漏報警2200元對講門禁350元燈光明暗調(diào)節(jié)控制器800元電動窗簾980元水電氣自動管理2000元空氣清新1280

8、元醫(yī)療數(shù)據(jù)采集4800元人員投入成本核算（人數(shù)，職責(zé)分工，薪資水平）人力資源分配開發(fā)人數(shù)開發(fā)周期開發(fā)薪資水平總計備注系統(tǒng)設(shè)計師12個月10000/月2萬硬件工程師 21個月6000元/月1.2萬軟件工程師12 個月6000元/月1.2萬系統(tǒng)測試員21個月2000元/月0.4萬總計4.8萬元開發(fā)總成本：硬件成本+開發(fā)成本+其他（參考資料、日常開銷）=1.5萬+4.8萬+1.8萬=8.1萬關(guān)鍵詞智能家居、自動化系統(tǒng)、嵌入式技術(shù)軟件需求說明項目概述數(shù)字化家居控制系統(tǒng)的出現(xiàn)使得人們可以通過手機或者互聯(lián)網(wǎng)在任何時候、任意地點對家中的任意電器（空調(diào)、熱水器、電飯煲、燈光、音響、錄像機）進行遠(yuǎn)程控制；也可以

9、在下班途中，預(yù)先將家中的空調(diào)打開、讓熱水器提前燒好熱水、電飯煲煮好香噴噴的米飯而這一切的實現(xiàn)都僅僅是輕輕的點幾下鼠標(biāo)，或者打一個簡單的電話。此外，該系統(tǒng)還可使家庭具有多途徑報警、遠(yuǎn)程監(jiān)聽、數(shù)字留言等多種功能，如果不幸出現(xiàn)某種險情，您和可以在第一時間獲得通知以便進一步采取行動。舒適、時尚的家居生活是社會進步的標(biāo)志，智能家居系統(tǒng)能夠在不改變家中任何家電的情況下，對家里的電器、燈光、電源、家庭環(huán)境進行方便地控制，使人們盡享高科技帶來的簡便而時尚的現(xiàn)代生活。我們所研究并開發(fā)的此系統(tǒng)主要為豪華型智能家居。其主要包含的主要子系統(tǒng)為：智能家庭安防系統(tǒng)、智能燈光系統(tǒng)、智能家庭影院、家居控制功能、家庭網(wǎng)絡(luò)醫(yī)療監(jiān)

10、控以及遠(yuǎn)程監(jiān)控。產(chǎn)品描述產(chǎn)品功能l 安全監(jiān)控：包括各種報警探測器的訊息采集，開關(guān)門報警等如門磁、緊急按鈕、紅外探測、煤氣探測、火警探測等，并完成與住宅小區(qū)物業(yè)管理和110報警的聯(lián)網(wǎng)。l 收費控制：具有功能完善的三表（水、電、煤氣）遠(yuǎn)程傳送收費系統(tǒng)。l 家電控制：利用計算機、移動電話、PDA通過高速寬帶接入Internet，并對燈具、窗簾、空調(diào)、冰箱、電視、洗衣機等家用電器進行遠(yuǎn)程控制、定時控制。 l 家居商務(wù)和辦公：實現(xiàn)網(wǎng)上購物、網(wǎng)上商務(wù)聯(lián)系、視頻會議等。l 家庭醫(yī)療保健和監(jiān)護：利用Internet，實現(xiàn)家庭的遠(yuǎn)程醫(yī)療和監(jiān)護。l 背景音樂：在居室的任何一間房里，包括廚房、衛(wèi)生間和陽臺，均安裝背

11、景音樂線，通過多個音源，可以讓每個房間都聽到美妙的背景音樂。l 訊息服務(wù)：通過Internet可在任何時間任何地點獲得和交換訊息 。用戶特點通常，用戶可以分為以下4種類型：l 外行型：從未用過計算機的用戶。他們不熟悉計算機操作，對系統(tǒng)很少或毫無認(rèn)識。l 初學(xué)型：對計算機有一些經(jīng)驗，但對新系統(tǒng)不熟悉的用戶。他們需要相當(dāng)多的支持。l 熟練型：對一個系統(tǒng)有相當(dāng)多的經(jīng)驗，能夠熟練操作的用戶。他們需要比初學(xué)者較少支持的、可直接迅速進入運行的、經(jīng)濟的界面。但是，熟練型的用戶不了解系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此，他們不能糾正意外錯誤，不能擴充系統(tǒng)能力，但他們擅長操作一個或多個任務(wù)。l 專家型：這一類用戶與熟練型用戶相比

12、，他們了解系統(tǒng)內(nèi)部的構(gòu)造，有關(guān)于系統(tǒng)工作機制的專業(yè)知識，具有維護和修改基本系統(tǒng)的能力。專家型要求為他們提供能夠修改和擴充系統(tǒng)能力的復(fù)雜的界面。另外，在一個用戶群體中，可能存在熟練型和初學(xué)者共存的情況。而且各人的情況也會隨時間發(fā)生變化，初學(xué)者可以成為熟練型用戶，而專家型用戶可能會因幾個月不使用系統(tǒng)，忘掉原來的知識，退化成初學(xué)型。因此，我們要做用戶大量的特性度量，有助于設(shè)計者選擇適合于大多數(shù)用戶使用的界面類型和支持級別。 需求規(guī)定功能需求l 舒適豐富的生活環(huán)境；l 身心健康、個性化；l 安全有效的防御體系；l 防火、盜、搶、毒、漏；l 方便靈活的生活方式；l 單一監(jiān)控、遠(yuǎn)程監(jiān)控、醫(yī)療；l 高效可靠

13、的工作模式；l 資料收集、整理、分析、決策、保存、信息交流。性能需求家庭安防系統(tǒng)防盜門磁門窗報警感應(yīng)門窗的開合、發(fā)無線信號給主機門廳非法進入報警通過分別設(shè)置在通道入口（第一探測器），該通道中部（讀卡器），以及通道的出口（第二探測器）的裝置，對非法進入行為實現(xiàn)自動報警或自動攔截功能。緊急手動報警實現(xiàn)手動報警，將信號傳到家居智能中心可燃?xì)怏w防漏報警當(dāng)室內(nèi)煤氣、天然氣、液化石油氣等可燃?xì)怏w發(fā)生泄露，并達(dá)到相當(dāng)濃度(一般在在爆炸極限的1/4以下)時立即將信號傳入家居智能中心，并通知屋主及物業(yè)等相關(guān)部門。對講門禁供應(yīng)黑白可視對講、彩色可視對講系統(tǒng)智能燈光系統(tǒng)燈光明暗調(diào)節(jié)控制功能可根據(jù)外界環(huán)境光線的明暗，

14、對照明設(shè)備進行控制，并且配合光電隔離輸入控制模塊，實現(xiàn)對場景（全開、全關(guān)等）、燈光、窗簾、空調(diào)等的控制；同時設(shè)定延時功能，防止光線瞬間變化的干擾定時控制功能家居控制系統(tǒng)電動窗簾和電動窗簾主機相連，來控制電動窗簾主機的正反轉(zhuǎn)。接受智能家居系統(tǒng)，能夠系統(tǒng)全面完成窗簾電機的開關(guān)功能空氣清新氣味傳感器水電氣自動管理數(shù)據(jù)采集、傳感器網(wǎng)絡(luò)、無線抄表方面的應(yīng)用家庭網(wǎng)絡(luò)醫(yī)療監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集采集醫(yī)療數(shù)據(jù)、通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)蕉c醫(yī)療單位進行檢驗。概要設(shè)計說明主要分為兩大網(wǎng)絡(luò)：控制網(wǎng)：主要實現(xiàn)對白色家電和設(shè)備的控制、調(diào)節(jié)和監(jiān)測。如：微波爐、洗衣機、燈光、電動窗簾、防盜報警、醫(yī)療緊急報警、自動門、煙霧報警、溫度控制和調(diào)節(jié)

15、、風(fēng)量控制與調(diào)節(jié)、各種受動的開關(guān)控制及有害氣體的監(jiān)測等。信息網(wǎng)：主要為黑色家電和設(shè)備溝通信息通道和必要的管理。如：電視機、錄/攝像機、計算機、VCD/DVD、數(shù)碼相機等。總體設(shè)計運行環(huán)境：嵌入式Linux操作系統(tǒng)：嵌入式WinCE操作系統(tǒng)：EVC、EVB、VS.net。基本設(shè)計概念和處理流程智能家居安全監(jiān)控系統(tǒng)由深圳億道電子公司研制的Liod 開發(fā)平臺、系統(tǒng)擴展板、GSM模塊、USB攝像頭、無線網(wǎng)絡(luò)等接口設(shè)備組成。Liod 平臺系統(tǒng)核心平臺，主要完成視頻數(shù)據(jù)采集、無線視頻數(shù)據(jù)傳輸、對GSM收發(fā)的短消息進行解析和處理、以及對系統(tǒng)擴展板進行控制；擴展板電路傳感器報警數(shù)據(jù)的采集、家用電器開關(guān)的控制、

16、于Liod平臺的數(shù)據(jù)通信GSM模塊短消息的收發(fā)；USB攝像頭視頻數(shù)據(jù)的采集；無線網(wǎng)絡(luò)所有監(jiān)視信息通過無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸?shù)叫^(qū)的服務(wù)器。系統(tǒng)特色l 系統(tǒng)性：系統(tǒng)融入家電遠(yuǎn)程控制；GSM和無線網(wǎng)絡(luò)通信；視頻監(jiān)控，傳感器報警監(jiān)測，是一個適用于多種環(huán)境的集成系統(tǒng)。l 兼容性：用戶終端設(shè)計手機、PDA；監(jiān)測方式多種不同類型的傳感器接入。l 實時性：視頻數(shù)據(jù)實時性；報警信息實時性；數(shù)據(jù)保存實時性。l 遠(yuǎn)距離：GSM或GPRS網(wǎng)絡(luò)通信，只要在有網(wǎng)絡(luò)覆蓋到的地方，用戶手持設(shè)備就能連接監(jiān)測端。無線網(wǎng)絡(luò)接入實現(xiàn)覆蓋整個社區(qū)。結(jié)構(gòu)功能需求與程序的關(guān)系 打開系統(tǒng)，在傳感器上有任何信息通過單片機節(jié)點自動采集和反饋到中心控

17、制系統(tǒng)，通過中心控制系統(tǒng)可以對信息進行綜合處理，然后發(fā)出控制執(zhí)行信息到單片機系統(tǒng)，單片機節(jié)點接收并分析控制執(zhí)行信息，直接控制各個終端；智能家居系統(tǒng)信息采集反饋與控制信息執(zhí)行的功能控制信息接收執(zhí)行功能控制信息接收執(zhí)行時序圖信息采集與反饋功能中斷處理時序圖接口設(shè)計用戶設(shè)計用戶可以通過各個物理器件上的操作啟動或者關(guān)閉安全以及其他的監(jiān)控系統(tǒng)，可以通過手機短信的方式與系統(tǒng)進行通信控制，系統(tǒng)在小區(qū)管理中心可以通過電腦來顯示控制整個系統(tǒng)。外部接口此系統(tǒng)有單片機節(jié)點與嵌入式的系統(tǒng)之間的通信接口，手機短信通過GSM模塊與計算機或者嵌入式的中心控制系統(tǒng)的通信，有單片機節(jié)點與物理器件以及家用電器之間的直接控制接口。

18、內(nèi)部接口有單片機節(jié)點與嵌入式系統(tǒng)的中心控制系統(tǒng)的通信接口，以及嵌入式的中心控制系統(tǒng)與小區(qū)物管之間的通信，單片機節(jié)點之間的通信接口。出錯信息系統(tǒng)出現(xiàn)運行不正常，或者出現(xiàn)不正常的情況。補救措施在每個單片機節(jié)點上設(shè)計有手動的復(fù)位重啟，可以讓單片機系統(tǒng)重新運行固化在內(nèi)部的程序。詳細(xì)設(shè)計說明程序系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)重置家庭安防系統(tǒng)設(shè)計說明發(fā)送紅外報警數(shù)據(jù)#$#1發(fā)送煙霧報警數(shù)據(jù)#$#2發(fā)送煤氣報警數(shù)據(jù)#$#3煤氣傳感器有警報嗎？延時300usSendMsg煙霧傳感器有警報嗎？紅外傳感器有警報嗎？數(shù)據(jù)接收serial（）interrupt 4初始化串口功能與程序的關(guān)系void main()主函數(shù)serial() i

19、nterrupt 4中斷處理信息接收void SendMsg()串口發(fā)送信息void Init() 初始化串口 delay(uint t)延時RecFlag記錄標(biāo)志tm/SBUF接收SBUF中的數(shù)據(jù)*nCount設(shè)置接收字符計數(shù)RI接收中斷標(biāo)志TI發(fā)送中斷標(biāo)志ES串口中斷允許控制EA全部中斷允許軟件各個功能實現(xiàn)流程單片機節(jié)點系統(tǒng)實現(xiàn)流程及實現(xiàn)代碼單片機節(jié)點系統(tǒng)流程圖實現(xiàn)程序代碼：void main()Init();/* 初始化串口 */EA=1; /*開總中斷*/ TR1=1;RecFlag=0;while(1)SendMsg();/*發(fā)送傳感器信號*/delay(300);/ 延時300us

20、中斷接收控制執(zhí)行信息控制執(zhí)行流程及代碼實現(xiàn) 控制信息控制執(zhí)行流程圖實現(xiàn)程序代碼：serial() interrupt 4 ES=0; /*關(guān)串口接收中斷*/if(RI =1) RI = 0; / 清除中斷標(biāo)志位tm=SBUF;/* 判斷是否收到GPRMC格式語句的第一個字符"%"，其數(shù)值為0x25，收到后開始記錄數(shù)據(jù)，并設(shè)置記錄標(biāo)志RecFlag。 */if (tm = 0x25)RecFlag = 1;nCount=0; else if(RecFlag = 1) nCount+;switch(nCount)case 1:if(tm='1')P1_0=0;e

21、lse if(tm='0')P1_0=1;break;case 2: if(tm='1') P1_1=0; else if(tm='0') P1_1=1; break;case 3:if(tm='1') P1_2=0; else if(tm='0') P1_2=1; break;case 4:if(tm='1') P1_3=0; else if(tm='0') P1_3=1; break; default:break; if(nCount>4) RecFlag=0;nCount

22、=0; ES=1; /*開串口接收中斷*/信息發(fā)送流程及代碼實現(xiàn)信息發(fā)送流程圖程序代碼實現(xiàn)：void SendMsg()EA=0;if(P2_0=0)/* 發(fā)送語句：#$#1 */TI = 0;SBUF = 0x23;/ 發(fā)送"#"while(!TI);TI = 0;SBUF = 0x24;/ 發(fā)送"$"while(!TI);TI = 0;SBUF = 0x23;/ 發(fā)送"#"while(!TI);TI = 0;SBUF = '1'/ 發(fā)送"1"while(!TI);TI = 0;else if(P

23、2_1=0)/* 發(fā)送語句：#$#2*/TI = 0;SBUF = 0x23;/ 發(fā)送"#"while(!TI);TI = 0;SBUF = 0x24;/ 發(fā)送"$"while(!TI);TI = 0;SBUF = 0x23;/ 發(fā)送"#"while(!TI);TI = 0;SBUF = '2'/ 發(fā)送"2"while(!TI);TI = 0;else if(P2_2=0)/* 發(fā)送語句：#$#3*/TI = 0;SBUF = 0x23;/ 發(fā)送"#"while(!TI);TI = 0;SBUF = 0x24;/ 發(fā)送"$"while(!TI);TI = 0;SBUF = 0x23;/ 發(fā)送"#"while(!TI);TI = 0;SBUF = '3'/ 發(fā)送"3"while(!TI);TI =