基于Cortex-A8智能家居系统的设计与实现--开题报告

精选优质文档-倾情为你奉上西北工业大学本科毕业设计（论文）开题报告专业： 电子科学与技术 班级：学号姓名指导教师报 告 题 目基于Cortex-A8智能家居系统的设计与实现题目来源（划）科研生产实验室专题研究企业联合论文类型（划）工程设计类实验研究类软件开发类其 他 报 告 日 期2015 年 3月 22 日 报告地点开题报告（不少于1000字）1、 选题背景及意义 近年来,随着信息技术、通信技术、计算机技术的发展,在新的房地产领域,智能家居控制系统已经得到了一定程度的应用,它作为一个智能化及物联化的新型领域,对现在家居安全及家居智能化的管理具有非常重要的意义。大量与智能家居有关的技术逐渐兴起，而当前智能家居系统还并未发展成熟,存在诸多问题,如布线繁杂、不美观、功耗大、对Internet依赖性强。 经过对国内外智能家居控制系统的深入分析,针对国内现状,选择将Android操作系统、ARM平台、Cortex-A8数据采集模块和ZigBee无线通信技术相结合来实现智能家居系统。本系统的设计和使用,如果得到广泛的应用,可以极大地提高人们的生活质量,真正的实现住宅智能化,这也为将为推动中国物联网的发展起到一定作用。2、 研究内容及方案 1.系统总体方案设计 本系统软件设计由智能网关程序设计、Android 用户控制程序设计以及Zigbee节点控制程序设计三部分组成。其整体框图如图1所示。智能网关既是互联网和家庭网络之间的桥梁，也是智能家居控制系统的主控设备，可以对系统进行统一集中管理与控制。ZigBee节点组成的无线局域网中的协调器接收智能网关应答的远程消息，并发送给相应的路由器节点或终端节点，以监控家电设备和监测家居环境。集成了Zigbee 模块的家电设备控制器和各种传感器模块可作为 ZigBee无线传感器网络中的终端。控制终端又可以称为手持操控设备，它包括平板电脑或者智能手机等任可以安装Android操作系统的终端设备，本智能家居系统特别开发了基于Android系统的家居环境控制软件，可以安装在手持操控设备上，来满足手持操控设备对家电网络的状态的实时监控和远程遥控; 同时也可以通过发送GSM 短消息远程控制家中电气设备，或者接收到关于家居环境信息的GSM 短消息。 图1 智能家居系统整体框图 2.方案选择 （1）组网方式选择 Zigbee 技术以IEEE 802.15.4通信标准为基础发展起来,IEEE 802.15.4定义了通信网络的物理层和媒体控制子层规范,确定了物理通信信道、传输速率以及如何共享无线通信信道,各个厂商都可以根据IEEE 802.15.4制作符合标准的硬件产品。Zigbee的Phy物理层和MAC媒体控制子层规范其实就是IEEE802.15.4标准。Zigbee联盟在IEEE 802.15.4的基础之上定义了Zigbee技术的高层协议,包含了 NwK网络层和APP应用层框架协议。Zigbee 的网络层负责传感器节点组建和加入离开网络、数据帧的安全管理和数据帧的路由。Zigbee的应用层则提供了一个高层应用框架,用户可以在框架下建立自己的应用程序。 （2）硬件平台选择 本设计选择的微处理器是德州仪器公司出的最新的一款ARM芯片Cortex-A8。它具有以下优点：(1)处理速度快。Cortex系列是ARM最新的一个系列,处理速度是ARM-11的3倍。因此本系统整体运行起来非常流畅。(2)功耗也比较低。本处理器作为嵌入式终端设备来使用,非常合适,为智能家居里的节电起到很好的作用。(3)兼容性好。可以支持各种外设,因此在扩展方面是非常好的。(4)软件支持丰富。就嵌入式操作系统來说,本处理器支持Windows CE、Linux、UC/OS等多种操作系统。因此开发起来非常方便。 （3）操作系统选择 Android平台的系统框架从高到低可分为应用程序、用户空间、内核空间和硬件系统4个层次。智能家居系统控制软件处于最高的应用程序层，故在进行软件开发之前，需要移植相关硬件设备的Linux内核驱动到Android系统中。本项目中需要移植的设备驱动包括液晶屏、触摸屏、网卡、串口等。在控制软件系统开发过程中，只需要调用用户空间的Java框架和Android框架，并不需要直接访问硬件设备。 3.系统实现原理 （1）嵌入式家庭网关图2 嵌入式家庭网关系统结构框图 智能网关程序是连接android系统与Zigbee无线网络的桥梁，运行在android系统服务层，智能网关程序通过3G、Wifi或以太网与Android用户控制程序相连，然后将用户控制程序发过来的指令通过串口发给zigbee网络协调器，Zigbee 网络协调器解析相应的指令然后发给各个传感器节点实现控制。其系统结构框图如图2所示。 （2）ZigBee节点控制端 Zigbee节点控制程序运行在每个传感器节点上，根据不同的传感器类型，设计不同的传感器控制程序。所有节点控制程序都是基于Zstack协议栈的，并且都是在SampleApp的基础上修改而来。 (3)用户智能控制端用户控制程序运行于android系统应用层，采用JAVA 开发。用户控制程序通过接收用户的输入操作，生成相应的控制指令然后通过3G、wifi或以太网发送到智能网关系统。同时，用户控制程序还接收智能网关程序发送过来的告警指令，并生成相应的告警信息，产生告警。Android用户控制程序框架如图3所示。图3 用户控制程序框架【参考文献】1、 赵建华、师振伟。嵌入式Web服务器在智能家居控制系统的实现J.计算机技术与发展，20132、 彭昭亮、陈殿生、王田苗。 智能居室系统J. 机器人技术与应用，2013.3、 蒲路萍、付蔚。 基于Android系统的智能家居控制终端研究与实现J.世界电子元器件，2013.4、 麻孜宁。集中式家居智能控制系统的研究与实现D.贵州大学,2007.5、 贾伟。无线传感器网络在智能家居中的应用研究D.江苏大学,2009.6、 Davidoff S, Lee M K, Yiu C,et al. Principles of smart home controlM.UbiComp,2006.7、 胡曙辉、陈健。几种嵌入式实时操作系统的分析与比较J.单片机与嵌入式系统应用,2007.指导教师意见： 签名： 年 月 日开题评议小组成员： 开题评议小组意见：（包括对论文的选题、难度、进度、工作量、论文形式意见）：1. 论文选题: 有理论意义； 有实用价值； 有理论意义与实用价值； 意义不大。2. 论文的难度: 偏高； 适当； 偏低。3. 论文的工作量: 偏大； 适当； 偏小。4. 进度: 可行； 不可行；5. 学生开题报告中反映出的综合能力和表达能力: 好； 较好；一般； 较差。6. 论文形式意见： 可行； 不可行；7. 对论文选题报告的总体评价: 好； 较好； 一般； 较差。（在相应的方块内作记号“”）组长签名： 评议结论是否同意论文选题报告： 同意； 需重做（在相应的方块内作记号“”） 评议小组组长签名： 年 月 日学院意见教学副院长：年 月 日备注：本科生毕业设计论文开题报告要求1. 本科生选题报告内容应包括：选题目的与背景、主要研究内容和方案、预期达到的目标。2. 本科开题报告由各专业负责安排，公开进行；开题小组人员3人以上。3. 学生在规定的时间内，写出选题报告初稿，经指导教师审阅同意后，由各专业安排开题报告时间；开题学生自述5分钟，提问5-10分钟。开题报告未通过者，需重新开题。4. 开题报告必须按期完成；如有问题应及时向所在专业或导师提出。5. 开题报告统一用A4纸、正反两面打印。 专心-专注-专业