智能家居论文最新6篇

2023-01-27 13:00:07

在各领域中，大家都尝试过写论文吧，通过论文写作可以培养我们独立思考和创新的能力。写起论文来就毫无头绪？下面是虎知道的小编为您带来的6篇《智能家居论文》，如果能帮助到亲，我们的一切努力都是值得的。

智能家居论文篇一

0引言

当今时代是物联网的时代，人们跟家居设备的互动将会越来越准确便捷，智能家居的一个巨大飞跃发展就是从有线网络到无线通信。在智能家居中，无线通信技术的应用不仅在第一个环节改变了家庭应用的方式，在安装过程中避免了开墙孔，很大的程度上简化了产品设备的调度方式。智能家居系统的安全性和稳定性直接受到无线通信技术优劣的影响。就目前来说，在智能家居的无线通信技术运用中WiFi、Z-Wave、蓝牙(Bluetooth)、ZigBee、无线射频等五种技术比较常见。下面把这5种技术优缺点和用途进行介绍。

1理论概述

1.1无线通信技术无线通信(Wirelesscommunication)是指利用电磁波信号可以在任意空间中传播并且进行信息交换的一种通信方式。GSM、Infrared(IR)、CDMA20xx、Bluetooth、UMTS/3GPPw/HSDPA、RFID、ISM、ZigBee、WiMAXWi-Fi和UWB等是目前主流的无线通信技术。各种各样的无线通信技术的适用频段、调制方式、最大作用距离、数据率和应用领域。数据率越高，作用距离就越短是以上几种无线通信技术的作用距离与数据率最明显的关系。1.2智能家居智能家居(homeautomation,smarthome)是指以住宅为平台，利用安全防范技术、网络通信技术、综合布线技术、音视频技术、自动控制技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的家庭日程事务与住宅设施的管理系统，提升家居舒适性、艺术性、安全性、便利性，并实现环保智能、节能的居住环境。

2主流无线通信技术在智能家居中应用的优缺点

2.1WiFi技术

优点：WiFi技术已经被广泛的应用在我们的日常生活中，它有着较高的传输速率，可以在射频技术指导下实现个人电脑或者手机等终端设备无线方式的有效连接，实现数据信息的高效传输。基于WiFi技术的智能家居产品是很常见的，其优势在于传输速率快，且产品成本低，在生活使用中最为流行。而且，对于用户来说，最方便的智能家居组合就是基于WiFi技术，它可以直接购买设备联网。WiFi是一种以太网无线扩展，成本较低；它有着更高的传输速度，可以达到54Mbps；传输速度很快，甚至可以达到11Mbps。缺点：无线稳定性弱、安全性非常低是WiFi技术最大的问题；其次，相对较高的功耗也是被广为诟病的缺点；最后，就目前的技术来看，16个设备已经是WiFi网络的实际规模的极限，组网能力不高，而实际智能家居系统中的设备远远多于16个，显然生长空间受到了一定的限制。

2.2Z-wave技术

优点：最初的时候，应用于智能家居的无线控制就是Z-wave无线通信技术的技术设计初衷。与其他智能家庭无线通信技术相比，Z-wave无线通信技术传输的数据量较小，传输频率低，保持在865.22-956MHz之间，所以无论是价格还是传输距离都有很大的优势。由控制节点进行分配的独立的网络地址存在于任意一个Z-wave网络中，通信距离范围之内的所有节点都可以被控制。设备完成后进入网内，用户可以使用全功能遥控器，在全触摸屏控制下使用辅助开关状态，对家中所有连接的智能家居进入网电控制。Z-wave无线通信技术可以利用远程网络对家庭中的电气设备实现更有效的监控和管理。缺点：Z-wave无线网络节点的无线节点不多，理论值为256，实际值可能只有150左右，树网络结构的同时，一旦被顶坏的分支，所有的底部的设备可能就无法与网关进行通信。此外，Z-wave无线通信技术无加密技术，安全性很低。

2.3蓝牙技术

优点：蓝牙通信技术作为一种典型的快速跳频短包技术和分布式网络结构，可以轻松实现一对多，点对点的通信连接，在一个2.4GH带的环境中工作，常规建立数据传输率为1Mhps。现在在智能家居中蓝牙技术的作用主要体现在两个方面：一方面，通过蓝牙技术监控用户家中的各种情况，这一监测涉及两部分，一是监测家庭环境，利用远程对用户家庭实现自动调节阳光，湿度和温度等，建立舒适的生活环境。二是监测能源，在这种情况下，具体的能源是指用户的水电，暖气、煤气等，监测家庭能源开关，消除安全隐患；另一方面，蓝牙技术可以实现自动计费服务。蓝牙无线通信技术对用户家庭电表、水表和煤气表等充电设备的流量进行精度监控，并计算出成本消耗。缺点：由于传输距离太短，所以组建庞大的家庭网络对于蓝牙技术来说并不适用，在智能家居的应用中有很明显的限制。

2.4ZigBee技术

优点：ZigBee技术在智能家居无线通信技术中是最常见的，它的性质是一个短距离的双向无线通信技术，具有高容量和低投资、低损耗等明显的优点，并具有自恢复和自组织网络的功能。由于独特的技术设计，ZigBee技术拥有较高的安全性：使用了比银行卡加密系统严格12倍的AES（高级）加密系统，；其次，采用蜂窝结构的ZigBee网络，每个设备可以通过多个方向与网关通信，保证网络的稳定性；每个装置还具有无线信号中继功能，可以中继传输到无线通信信息到1000米远的距离。此外，65300的网络节点容量理论，可以满足家庭网络覆盖的需求，甚至只需要一个主机就可以实现智能大厦、智能小区等的普遍覆盖；最后，ZigBee具备双向通信能力，不仅可以发送命令到设备，该设备还可以把正在进行的状态和相关数据反馈回来。此外，ZigBee采用低功耗设计，可以使用全电池供电，理论上来说，电池的电量足够使用2年以上。缺点：ZigBee技术研发和应用门槛较高，开发难度大，没有技术实力的企业无法涉足，国外的智能家居系统都是在运用这个技术，目前国内只有海尔、小米、紫光物联、深圳聪明屋等少数企业把此技术运用到了智能家居。

2.5无线射频技术

优点：无线射频技术是一种自动识别技术，基本系统主要包含卫星天线、电子标签、阅读器三大部分。电子标签上有可以被唯一识别的电子编码。阅读器通过无线射频的照射获取电子标签的电子编码，并进行识别。卫星天线就是收发无线射频的媒介，负责电子标签与阅读器之间的“交流”。无线射频技术是一种近距离的无线通信技术，具有低成本、低数据速率、低功耗、低复杂度的特点。这种技术应用于智能家居的的优点是，利用点对点的射频技术，实现对家电和灯光的控制，使一部分家居产品无需重新布线，设置安装都很便捷，主要应用于实现对特定电器或灯光的控制，成本较低。缺点：无线射频技术的遥控距离一旦超过一定范围，无线信号就会因为同频信号的干扰而变弱。在智能家居的应用中，无线射频技术的极限距离是30米（室内），如果超过了这个距离，无线信号会减弱，同时易受同频干扰，是无线射频技术最明显的缺点。另外，无线射频技术装置的家居系统功能比较弱，控制方式比较单一，受环境制约明显，只适用于新装修户和已装修户。

3结语

在通信技术以及网络技术飞速发展的今天，万物互联是必然趋势，在未来，人与人、人与物、物与物都会无处不在的互联，任何人、任何物、任何时间、任何地点永远在线，随时互动。物联网时代的智能家居系统必须具备互联互通，单纯的远程控制一下灯光和电器已经不能称为实质意义上的智能家居了，那样只能叫做遥控。智能产业不断发展的今天，在智能家居中如何更有效地发挥无线通信的优势是智能家居研究的重点。

智能家居论文篇二

摘要：随着信息化、智能化的发展，智能家居这一概念逐渐成为了主流名词。本文是以树莓派为载体和中继的智能家居系统作品设计。在作品中，我们围绕树莓派开发板，运用嵌入式系统，基于Linux系统，运用Python语言，从而实现手机控制灯的开关、窗帘的升降和GPIO口的使用，收听豆瓣FM, 以及报警系统等等。

关键词：树莓派；智能家居； Linux; 可控灯；可控窗帘；可控电源；可控FM; 报警系统；

前言

家居自动化的目标是让居家生活更加充满乐趣和效率，而智能家居技术正在通过引入“智能化”让这一切变为现实。充分利用了树莓派的开源特性，选择Linux作为底层系统。使用Python语言，充分利用了其便捷的'语言特性。树莓派是一个完美的中继点，运用无线网络技术，实现了手机远程控制电灯，遥控窗帘，遥控开关从而给电水壶供电烧水，播放音乐来实现智能家居系统的娱乐功能，并实现报警功能，体现智能家居系统的安全性。

基于树莓派的智能家居系统开发充分利用底层系统的开源性来完成每一个细微的任务，将每一个细微的功能交互成一个整体的网络，达到智能化的要求。

一、走进树莓派

树莓派，是只有信用卡大小的卡片式电脑，基于Linux。开发过程中，选用树莓派的B型版，一款基于ARM的微型电脑主板，包括了一个ARM1176JZF-s 700Mhz的处理器，一块Video Core IV GPU, 512M RAM, 以SD卡为存储系统，有两个USB接口和一个网口，可连接电源、键盘、鼠标和网线，同时拥有HDMI视频输出接口，整合在一张仅比信用卡稍大的主板上，具备PC的基本功能。树莓派外部接口丰富，处理器、存储设备不够强大，但其价格低廉，为我们提供了一个理想的嵌入式开发平台。

二、智能家居系统

1、灯光模块

（1）电脑命令行控制

将灯的正极接在树莓派的Pin 22 (GPIO 25) 上，负极接Pin 6 (GND) ，使用python语言控制GPIO 25电平的高低，进而灯光的亮灭。

（2）开关控制

开关是对树莓派输入信号，因此要使用GPIO的输入功能，即将灯的正极与树莓派的GPIO 25相连，负极与地相连，同时，将开关的一端与Pin 1 (3.3V) 相连，开关的另一端与pin 18 (GPIO 24) 相连。在中断方式下编写python程序。使用时，运行ledstatus2.py, 即可利用开关控制灯的亮灭。按下开关时，灯亮，再按一下开关，灯灭。

（3）使用WEBIO控制

用浏览器打开IP地址访问管理界面，若树莓派的ip地址为192.168.137.13, 则打开http://192.168.137.13:8000/webiopi/

2、窗帘模块

本模块采用步进电机驱动，通过控制步进电机的转动来控制窗帘的升降。通过GPIO口控制步进电机的转动方向以及速度。

步进电机采用的驱动芯片是ULN20xxA, 因此可用ULN20xxA设计一个驱动板，驱动板上有4个输入口:IN1~IN4, 这4个口用来接树莓派的4个GPIO口，我们将树莓派上的GPIO 17、18、21、22口分别接到步进电机驱动板上的IN1、IN2、IN3、IN4口，利用Pin 2给步进电机提供5V电源。依次把驱动板的IN1~IN4置为高电平，就可以驱动步进电机，也就是说，要把树莓派的4个GPIO输出口依次置为高电平。

通过终端发送运行指令，来完成一次拉开或关闭窗帘的动作。

3、电水壶模块

利用GPIO接口控制电水壶开关的通断。当GPIO接口为高电平时，电水壶开关打开，电水壶的电阻加热，电水壶执行烧水功能，利用DS18B20检测温度，当温度达到100℃时， GPIO接口自动变为低电平，电水壶开关自动断开，停止烧水，执行保温功能，并启动报警功能，提醒主人水已烧开。当GPIO接口为低电平时，则不执行烧水功能。

4、音乐模块

本模块借助Git Hub上的一个开源项目修改而来，可以实现利用豆瓣FM播放音乐，操作简单，把树莓派作为一个低功耗音乐电台使用，为家庭生活增添欢乐气息。

5、报警模块

本模块采用人体红外感应模块HC-SR501, 本模块的核心器件是人体红外热释电传感器，将红外热释电传感器与蜂鸣器连成如下电路:

运行python程序后，红外感应模块每隔一定时间检测，如有人靠近，蜂鸣器则发出报警声，并在屏幕打印提示有人靠近，人若离开，则停止鸣叫，屏幕上显示没有人靠近。

6、远程控制

鉴于现在市面上Android手机比较普遍，在手机端远程控制方面，我们选择Android手机作为实验平台。通过树莓派Command和RPi_Automation手机端APP, 可以轻松实现手机端对树莓派GPIO电平的控制，并且实现一键发送预先设置好的指令，以完成复杂任务。并且这些APP具有可编程性，可以根据自身需求来修改指令，从而满足不同人的不同需求。

通过手机端，可以远程控制电灯的亮灭，控制窗帘拉开或者关上，播放豆瓣FM, 或者是控制热水壶烧水，从而大大方便了使用者的生活，解放了双腿，使生活更智能化。

三、软件源

树莓派搭载Debian系统形成的Raspbian系统，是官方推荐树莓派的首选操作系统。Python语言具有完全免费、面向对象、简单易学、可移植性强等特点，并且可实现对硬件底层的访问和控制，是基于树莓派控制硬件的不二选择。

四、总结

本文充分展现了家居智能化的概念，总体来说，我们成功搭建了一个智能家居模型和软件平台。在硬件方面，我们做到了以树莓派为控制器，以电脑和手机等不同终端的控制方式，成功实现了对灯光、窗帘、电水壶的控制，并且实现了音乐播放功能和报警功能，将智能家居的理念做到了实处。在软件方面，我们以python语言为工具，以Linux系统和树莓派为平台，通过编写python程序成功实现了对硬件的控制。实践证明，我们的理论是正确的，可行的。

参考文献

[1]陈建皓。树莓派入门指南[M]。北京:人民邮电出版社， 20xx.

[2]Brendan Horan.树莓派树莓派实作应用[M]。北京:人民邮电出版社， 20xx.

[3]李龙棋，方美发，唐晓腾。树莓派平台下的实时监控系统开发[J]。闽江学院学报， 20xx (05) 。

[4]郑世珏，徐虹。基于树莓派的远程监测系统的设计与实现[J]。微型机与应用， 20xx (19) 。

[5]Simon Monk.树莓派Python编程入门[M]。北京:科学出版社， 20xx.

智能家居论文篇三

1方案设计及器件选择

针对弱电保护，常常涉及到过流和过压的保护，因而需要针对这两个问题进行设计。其主要目的是在对应的电源线或信号线进行电压或电流保护。弱电保护设计方案分别为5V电源线保护电路、12V电源线保护电路、24V电源线保护电路和36V电源线保护电路。针对于弱电保护方案的类同性，在此针对一个5V弱电保护电路进行方案设计。针对这个方案，常见弱电保护电路主要是保护后端元器件，保护电路主要的元器件是TVS管以及自恢复保险丝（或PTC热敏电阻）。在抗交流干扰时，常见选用自恢复保险丝，以及考虑到不同控制板电路中电流的需求性，因而选用的自恢复保险丝一定切合实际需要，针对后端电路具体的元器件以及外围设备，其保险丝的熔断电流以及过压值要匹配，此外，要考虑电路中允许的最大工作电流。这里主要讲述TVS的选择以及计算。针对TVS管，其具体选型步骤如下:

（1）确定待保护的电源或信号的直流电压或持续工作电压。如果是交流电，应该算出最大值，即有效值×1．414。

(2)TVS的反向变位电压即工作电压(VＲWM)———选择TVS的VＲWM等于或大于步骤(1)所规定的操作电压。

（3）最大峰值脉冲功率:确定电路中的干扰脉冲情况，根据干扰脉冲的波形、脉冲持续时间，确定能够有效抑制该干扰的TVS峰值脉冲功率。

（4）所选的TVS的最大箝位电压(VC)应低于被保护电路所允许的最大承受电压。

（5）单极性还是双向性:双向TVS用于交流电或来自正负双向脉冲的场合。

（6）如果知道比较准确的浪涌电流IPP，那么可以利用VC来确定其功率，如果无法确定功率的大概范围，一般来说，选择功率大一些较好。在试验方案中笔者选择的是5V电源线或信号线保护电路。因此可以设定TVS管的反向击穿电压为5V，若是考虑在直流电路中，其选择的TVS管可以使单向的，但若是进行交流干扰测试，必须是双向的TVS管。综合电路考虑，必须针对反向工作电压，具体计算击穿电压以及最大箝位电压。在5V保护电路方案中设定输入电压5V，即输入端工作电压是设定为5V，得出:反向工作电压VWM=5V;击穿电压VBＲ=5V/0．8=6．25V;VC=1．3×6．25V=8．125V。根据这些参数，查表得，SMBJ5．0CA（双向TVS管）符合条件。在本次课题研究中，对于交流电是干扰信号，因此对于异常输入的交流电压信号应该起到抑制作用，进而保护后续电路。其中选用的热敏电阻在交流电信号进入电路中，通过热敏电阻发热形成高阻，根据分压原理，起到分压作用，结合TVS管吸收过压的能量，进而使保护电路输出端的后续电路工作电压在保护电压值以下。

25V硬件保护电路设计

考虑到弱电保护电路四个方案的类同性，这里针对图1方案进行电路设计，自恢复保险丝在过流的情况下，其温度升高，则相应的阻值呈指数形式增长。因而依据分压原理，在过压情况下，其输出端断路。从而有利于保护电路。图中V－OUT端口主要是IC的输出引脚。TVS的作用原理是当管子两端经受瞬态能量冲击时能极快地将其两端的阻抗降低，通过将能量吸收掉从而把其两端间的电压钳制在其标称值上，保护后端元件。所选用的SMBJ5．0CA箝位电压为9．2V，其工作电压为5V，符合上述TVS选择。因此可以保护后续电路或芯片避免受到雷击和浪涌的损害。接口能耐受市电或者工业电，直接接入可以保证数分钟通电不损坏。以本电路为例，以PTC+TVS管构成回路，当有大的交流电压灌入时，PTC开始发热，进而形成高阻，保证后续电路，对地的TVS能起到一定的保护作用。电路中Ｒ1，Ｒ2，C1，C2是可选的安装芯片（可以不安装），用于提高电路的EMI性能。

3测试及调试结果

在进行弱电电路保护电路测试时，选用的是PTC热敏电阻。测试选用的TVS管是SMBJ6．5CA。在直流电路中，单向TVS管也能起到保护作用。但是在进行直流过流及过压测试时，其热敏电阻基本上不起作用，只是相当于一个阻值很小的电阻，因而导致电路中电流过大，但是PTC相当于一个限流管，因此对于超过其最大耐受电流时，其温升很快，因而其阻值变得很大，从而达到限流的目的。TVS管吸收过大的能量时，这样的情况长时间持续，即会导致TVS管的温度非常高，导致焊接TVS管的锡融化，进而导致TVS管脱落。但是在交流过压测试中，热敏电阻相当于一个指数形式变化的变阻器，因而在过压测试时，热敏电阻起到非常巨大的作用。一方面相当于大电阻，可以起到限流分压作用，另一方面当交流电压值超过热敏电阻的额定值时，热敏电阻会形成断路。从而与TVS管起到保护电路作用。

3．1试验中直流过压测试的实验

针对电路中使用SMAJ6．5CA测试，该芯片的理论箝位电压11．2V，实际测试为8．28V。

3．2试验中交流干扰测试的实验

弱电抗干扰实验是在具体的直流输出电源中引入一个干扰的交流信号。在交流干扰测试试验中，电路中的TVS管应该选用双向的TVS管，使用的仪器主要有脉冲群抗干扰发生器、直流稳压源以及万用表，试验中对于直流电压输入分3次测试，每次测试2min。直流电压输入值为2．3，3．3，5．0V，在接好抗干扰实验装置上电后，用万用表测试其输出端电压值。施加干扰源后，其输出电压是一个动态变化的范围。对于输入2．3V直流电压，在引入250V交流电压信号干扰后，其输出主要在2．18～2．31V范围内变化；输入3．3V直流电压后，在干扰源存在的条件下测试，其输出主要在2．98～3．28V范围内变化；输入5V直流电压后，在干扰源影响的条件下测试，其输出主要在4．87～5．12V范围内变化。

3．3弱电保护电路具体应用

在智能家居产品中常见有网关、可视对讲，以及显示终端等视频和音频于一体的智能设备。尤其这些设备中液晶屏部分和功放电路均为弱电控制。显示终端通过适当的扩展，可以成为小型智能家居系统的网关，提供对系统设备和情景模式的控制功能。在具体显示终端设备中，供电电压有220V和12V两种供电方式。很多设计中才有跳线来解决不同电压供电问题。在显示终端中，下层电路板为电源板，220VAC交流电压引入，12V输出，上层电路板为高频信号板和显示板，12V输入，它们之间通过接口引入工作电压。但是在实际设计中，尤其是住宅区，220VAC供电最为常见，为了避免交流信号的窜入，也为了提高系统电源的安全性，对于该弱电保护电路很有必要。

4结论

通过直流过压测试以及交流干扰测试后，该设计电路具备电路保护作用。所不同的是在直流过压测试中PTC需慎重选择，由于电路中电流过大，宜根据实际的电流需求大小选用合适的自恢复保险丝。雷击和浪涌测试中，尤其需要关注尖峰脉冲频率。一般来说，弱电保护电路对于极大功率的尖峰脉冲干扰，起保护作用时间很短。时间长易导致电路软损坏。在智能家居中弱电控制器以及通信模块，液晶屏模块，该弱电保护电路具有十分明显的保护效果，且产生了明显的经济效益。

智能家居论文篇四

采用Kinetis K10作为核心控制器，使用触摸屏实现显示和控制等人机交互功能，设计重点体现现代家居的安全监测和舒适度调节。软件方面成功移植了μc/OS操作系统，实现了防盗报警、消防报警、IC卡门禁、灯光调控、电动窗帘、温湿度检测和背景音乐控制等功能，实验室验证了系统的可行性和实用性。

科学技术不断的发展，人们生活水平得到很大提高，人们对物质生活要求舒适度日益增加，这样就使得人们对家居生活的要求也越来越向智能化、舒适化、安全化的方向发展。本文提出了一种基于μC/OS的智能家居系统的设计，重点体现安全监控和提高生活的舒适度与便捷度，尽可能为用户营造出一个安全舒适的生活环境。

1 设计方案

系统控制核心采用飞思卡尔kinetis K10芯片，控制系统选用μC/OS-Ⅲ操作系统[ 1 ]。主要功能：安全监测方面实现烟雾报警、IC卡门禁、红外报警、强行进入报警，舒适生活方面设计了自动窗帘、灯光调节、温湿度检测、音乐播放等功能，功能切换基本依靠触摸屏来控制。

1.1功能模块电路设计

1)灯光控制。通过继电器模块，实现5路灯光控制。图1中，当PTE4，PTE17管脚输入高电平时，对应的继电器会吸合，进而控制其连接的220V触点吸合，此时灯亮。反之，管脚输入低电平，继电器断开，触点断开，将灯断开。

2)背景音乐。电路中使用MP3解码模块，实现了背景音乐控制功能[ 2 ]。该模块需要+5V的直流电源，并接出一个耳机插孔，用来外接扬声器。将模块的“PLAY”“NEXT”“PREV”三个控制键与核心控制板的三个 I/O口相连，只要I/O口产生一个下降沿，就可以实现对应的控制。3)安全防范模块。安防是每个家庭系统中都必不可少的部分，在此部分设置了“强行进入报警”、“燃气泄露和烟雾报警”、“IC卡门禁”三个部分，下面详细介绍各部分实现的原理。a.IC卡门禁。通过IC卡的射频读写模块，进行IC卡识别，进而进行用户身份识别。将该模块与核心控制板相连接，与主机通信采用SPI通信模式。b.强行进入报警。强行进入警报用一个门磁开关来检测，为了使单片机检测到标准的高低电平，增加了一个上拉电阻。当门打开时，门磁开关闭合，此时控制器检测到低电平，并且触发警报。c.燃气泄露和烟雾报警电路。该电路选用烟雾传感器来采集现场空气参数数据[ 3 ]。当空气中的烟雾浓度超过设定值时，传感器的”DOUT”（对应PTB3）管脚会由原来的高电平变为低电平，根据这个原理，核心控制器检测到一个下降沿时，说明出现危险，会触发警报。4)自动窗帘。自动窗帘采用步进电机来实现，通过控制电机的正反转来控制窗帘的升降。使用4相5线步进电机，I/O口模拟输出脉冲通过ULN20xxA放大后作为电机驱动[ 4 ]。由于K10芯片的I/O口输出功率不足以驱动步进电机，需要加驱动电路。使用ULN20xxA搭建驱动电路。5)远程监控。该功能主要通过核心控制器与上位机的串口通信来实现。上位机通过点击不同的按钮，发送命令给核心控制器，控制器也可以发送命令到上位机。6)温湿度检测。温湿度检测体现在舒适度部分，这里使用SHT11温湿度传感器模块，来实现对环境温湿度的检测。

1.2软件设计

基于CodeWarrior10.2的开发平台，为了是软件更加安全简洁，设计中使用μC/OS嵌入式操作系统。将系统软件分为四层，第一层系统底层BSP模块和固件库模板，第二层μC/OS内核模块，第三层系统调用模块和文件系统模块、LCD控制模块，第四层为用户任务模块。使得软件的层次结构分明，提高了系统的稳定性，其次文件系统模块，系统调用模块，方便了用户任务的使用。设计中，在μC/OS-Ⅲ中创建了状态切换任务，音乐控制任务，窗帘控制任务，灯光控制任务，安防控制任务，视频监控任务，IC卡检测任务，LCD检测任务，上位机监视任务，WIFI监视任务等十个任务。系统按照时间分为在家模式，睡觉模式，早晨模式，离家模式四个模式，系统上电之后，默认是离家模式。当用户刷卡之后，IC卡检测模块发送一个在家模式信号，然后每个任务对象，接收在家模式信号后，执行对应的在家模式才有的功能。当点击触摸屏的时候，LCD监控任务会产生一条消息，通过消息总线，是对应的任务接收到对应的消息，进而执行相应的行为。因为消息都是通过总线发送的，所以，可以系统控制可以通过触摸屏、上位机和WIFI进行控制。

2 结论

采用kinetis K10作为核心控制芯片，并成功移植了μC/OS-Ⅲ实时操作系统，使用了IC卡等模块，实现用户身份识别，实时采集温湿度传感器、烟雾、窗门磁传感器状态，控制灯光、背景音乐和窗帘动作，控制程序设计参考人们的作息规律，更加贴近生活，并且设计了友好的人机交互界面，打造出一个安全、有序、高效的智能家居系统，实验室验证了该系统的可行性。

智能家居论文篇五

在通讯技术与网络技术的高速发展状态下，家庭生活环境更趋于现代化，各种新兴技术直接影响着人们的生活，改变了人们的生活习惯，提高了人们的生活质量，智能家居系统成为技术手段更新换代的体现。智能家居系统利用计算机信息技术、布线技术与生活家居的子系统相关联，给予家居系统更多的智能选择，提高了家居环境的服务水平。

一、智能家居系统设计的流程

单片机系统是微机应用产品化的最佳机种之一，其系统本身具备很多优点。例如，较其他系统，单片系统的体积更小，成本更低，功能性更加强大，单片机所带来的系统已经在智能化产品工业制作中被广泛应用。并且随着技术水平的不断进步，逐渐完善的单片机系统能够满足设计过程中的各种要求。

在总体设计的流程中，外界信息经过感应器传导，其信号内容进行放大与整形，进一步传导单片机信号分析处理，再由单片机系统与外部信息结构进行指导交换，引导红外与光电装置，将信息内容传递于执行器件。在控制系统中，系统控制器会接收到远端传递过来的信号，并且对其解码，再传递给中央处理系统。在控制系统的设计中，我们要充分考虑用户使用的便捷性，在控制系统中添加语音提示操作系统，使用户能够在无人值守系统的情况下，更好地进行系统操作。

二、智能家居系统的应用设计

(一)传感器应用设计

传感器的应用设计，是家庭智能设计过程中的信号来源。在传感器设计上，应根据产品本身的特点添加各种感应装置。在智能家居系统中，火灾警报传感器是设计的第一项，火灾烟雾传感器的体积小、可靠性高，能够及时将烟雾信号转换为电信号，在智能家居的设计中，烟雾传感器可以固定在每个房间的天花板或者墙壁上，将家居系统与小区或消防警报系统相链接，充分利用智能家居系统的安全性。

其次，我们要设立可燃气体传感器，将感应器放置于厨房等气体容易泄露的地方，监视气体疏通管道的安全性，如果发生天然气泄露等情况，感应器会自动关闭天然气输送管道阀门，并且向外界发出信号，及时通知家庭以及小区物业，降低财产损失。在可燃气体感应器设置上，利用气体浓度来对天然气等装置进行监控。在智能家居生活中，防盗报警系统可以分为两部分，一部分是对家庭周围环境的防护，例如周围环境的监视控制，门窗系统中的开关以及玻璃周围的感应系统等；另一部分是针对

家庭无人的情况，对于室内的感应防盗系统，利用红外感应装置，在他人进入房间且未关闭监控系统的情况下发出警报。在房间有人活动的时候，关闭室内防盗系统，开启室外防盗系统，在无人活动的情况下，室外系统与室内系统均开启，并且防盗系统的灵敏程度可以根据房屋周围环境而设定。

(二)通讯接口应用设计

智能家居的生活控制系统中，数据通信电路需要完成信息的接受与发送、与计算机的沟通、与软件的控制等几个方面。分析模块组成部分可以发现，GSM基带处理器相较于供电模块、闪存、天线接口等几个部分而言是TC35的核心，GSM主要负责处理终点内的语音与数据信号，并且在不需要额外增加电路支持的情况下，可以完成FR和EFR的编码工作。

在连接方式上，TC35与单片机需要采用串行异步通信接口，使用红外和通信电缆两种传输方式进行传输。在整体的传输设计过程中，红外接口的特点在于信号稳定，接口之间相互独立，使用方面抗干扰性强，不会对手机的通讯产生影响，缺点是传输的距离有限，传播的方向受到接口的限制。而电缆连接的通讯装置传输距离远，可靠性高，不过缺点在于传输接口的电气参数不兼容，设计过程中容易对手机的通讯产生影响。在接口的设计中，要分析家庭周围的环境，考虑接口信号对于家庭通讯设备的影响，选择合适的接口，应力求将红外接口与电缆接口进行结合，提高智能家居系统工作的效率。

(三)红外线应用设计

在系统设计的控制方面，可以加入更多的红外设计理念，在智能家居设计中，红外遥控器是被广泛应用的，但是在实际操作过程中，一个红外遥控器所针对的只是特定的品牌产品，遥控器之间的兼容性很差，在新型智能家居设计中，可以利用红外插座、红外开关等产品，将电器的操作信号与电信号进行混合，利用红外系统中的学习与记忆功能，使红外插座成为信号传递的枢纽，同时利用单片机对遥控器发射出信号的波形进行测量，然后对测量数据进行反馈，从而提高遥控器的效率，实现家庭智能控制系统的优化。

总之，在智能家居系统的设计中，首先要明确选择系统的性质，其次建立合理的设计流程。设计过程要符合信息技术的要求，并且最大化地提高用户的使用效率。在应用设计方面，分析传感器的种类并选择合适的连接端口，提高控制系统的灵敏度，并结合红外线感应技术，增强智能家居控制系统的完整性，使其能更好地提高人们生活质量。

智能家居论文篇六

0 引言

在人类科技发展的历史上，互联网的出现促使人们的生活向着信息化、网络化发展，电子信息技术的进步更加推动了社会的信息化，也使人们的日常生活、学习不再局限于传统的方式。随着生活方式的逐步改变，人们对家居环境的追求也在不断提高，对传统家居提出了新的挑战。智能家居是在通信技术、电子技术、自动化技术的基础上进行研究，从而实现智能化操作与管理家庭设备，这样一个舒适、便捷、智能、人性化的生活环境才是人类生活舒适化的最大追求，最初是由美国人提出。与传统的家居环境相比，智能家居无疑将会使人们的生活质量有很大的提高，家庭内的设备将会被赋予智能，他们能够主动监测家庭环境的变化，并同其他设备合作共同完成对家庭设备状态的改变，以使家庭环境对人体更加适宜，使人们生活在一个更加艺术、更加人性化的环境中。

在人类经济不断正常的过程中，人们掌握了越来越多的经济与社会资源。由于越来越多的资金积累，人们对生活的舒适性，便捷化、智能化、和人性化等方面提出了要求，出于对丰富的社会资源和先进的科学技术的利用，人们在通信技术、电子技术和计算机网络技术的基础上，研究了一套解决家庭生活智能化的统筹系统。系统通过人这一核心对家庭的各种小系统进行有机整合，从而促使生活环境更加舒适、便捷、安全。

采用了智能家居系统后，人们对家电产品的控制不再局限于传统的近距离的控制方式，不论主人身处何地，只需一部手机或一台电脑就能随时随地查看家用设备的状态并能对其进行远程控制。

1 家居系统的构成

家居系统通过互联网与家庭成员之间的联系，合理安排了人、网络、硬件结构和家庭设备之间的相互关系，虽然由于个人的差异性导致结构的复杂程度大小不一，但是从大的方面来说，家居系统的目的和整体结构是一致的。都是为了建立一个集家庭安全防护系统、网络反馈系统和家庭可调系统于一体的家庭综合服务系统，为家庭提供可调节、可控制和自动化的人性化家居服务。在图1中，将家居系统分为以下几个方面：电源模块部分、信息采集部分、人机互动部分、开关控制部分、安防报警部分、信息存储部分和控制器控制管理部分。这7个部分以控制器为核心相互联系，实现了信息采集、处理、存储的一体化过程，满足了家庭对安全、舒适、便捷的需求，方便了后续产品的升级更新。图1为家居系统结构示意图。

2 智能家居模块设计

智能家居系统的模块组成主要有控制器模块、电源供给模块、开关控制模块和人机互动模块。图2中控制器模块是核心模块，负责信息的采集、处理、交换以及和人之前的互动。整个家居系统进行正常工作需要电源模块提供所需的对应电压。开关模块有助于控制模块实现家庭电器的通断，保证了主人在外时家庭的电力安全问题。人机互动是家居系统极为重要的一部分，它是家居系统智能的体现。

2.1控制器模块

控制器能够实现外部数据的采集、处理、存储和通信交换等功能，是整个系统中最为关键的一环，它是系统智能化的决定性因素。为了更好地统筹资源与优化电路，控制器的型号选择也极为重要。STM32F103C8T6是32位嵌入式微控制器，工作频率打到72MHz,电源要求是2-3.6V,内部的FLASH程序存储空间为512KB, 运行内存RAM的容量为160KB. STM32F103C8T6强大的功能为家居系统的设计提供了高性能、高效率、低功耗的便利。

2.2电源供给模块

各个模块的工作正常和维持都依靠电源模块有效的电源输入，这是家居系统有序工作的基础部分。电源供给电路的设计是模块高效、低干扰、低损耗的最佳保证。图2为电源输入部分。

2.3开关控制模块

开关控制模块在整体系统中相当于人的四肢与大脑的延伸和支持，模块会根据来自控制器-虎知道§www.huzhidao.com STM32F1038T6给出的信息命令进行家庭电器的导通和关断操作。开关控制模块需要对控制器传输的高低电平有极高的辨识度，设计了以三极管为响应的开始部分。当低电平信号输入时，三极管T1截止导致三极管T2截止，所以DO11、DO12都处于断开状态；当高电平信号输入时，三极管T1饱和导致三极管T2导通，这样DO11、DO12将处于通电状态。

2.4人机互动模块

为了让主人能够对家庭的电器使用状况进行详细地了解，在家居系统中添加了互动功能。通过GSM无线传输技术（全球移动通信技术）与信号接收器来帮助个人或者多人了解即时家庭电源通断信息和更进一步的命令输入通断控制。 GSM无线通信技术作为第二代移动通信技术，研发的目的是让全球共同分享一个移动电话网络标准，避免不同差异的移动通话标准之间的有差对接，增强了了通信信息的正确性和信息对接的方便性。这样只要用户拥有一部可插入GSM卡的移动手机就可以在全球范围内进行信息的交流沟通。我国最早是在20世纪90年代引用了GSM无线通信技术标准，并在20xx年关闭了之前一直使用的模拟移动网络，进入了数字移动网络的大家庭中。GSM无线通信技术的广泛应用，加强了人们在对遥远的家庭的控制管理。

3 结论

本文所设计的家庭智能安防控制系统，成功地应用了STM32F1038T6微处理器的强大功能、2 。 4GHz射频通信和GPRS移动通信的优质传输性能，充分利用了计算机网络技术、GSM无线通信技术和自动化控制技术，具有实时性好、可靠性高、功耗低、扩展方便等优点。该控制系统实现了家庭门禁控制、室内环境参数检测、防盗报警、家用电器控制等功能，为普通家庭的安全防护控制提供了有效途径。智能家居系统的不断发展是人类对生活环境优越性的追求，是对科学技术的完美应用。随着社会生活的发展和科学技术的发展，有理由相信家居系统会越来越智能化、舒适化和便捷化。

参考文献

[1]李伟强。物联网技术成引擎为智能家居添动力[J]。中国公共安全（综合版），20xx.

[2]杨伟。基于STM32F103C8T6单片机的LCD显示系统设计[J]。微型机与应用，20xx.

[3]王芳。基于GSM短消息无线通信系统的研究[D]。河海大学，20xx.

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