数字家庭系统设计
新时期数字家庭系统解决方案
关键 词 ：数 字家庭 ；系统 ；解 决方 案
中国分类 号 ：Ｔ ３１ Ｐ １
文 献标识 码 ：Ａ
文章鳊 号 ：１０ － ５９（ ０１ ６ ０５ － １ ０７ ９９ ２１ ）１－ １５ ０
Ｓｙ ｔ ｍ ｌ ｔｏ ｓｆ ｒｔ ｅＮｅ Ｐｅ ｉ ｄ ｇ ｔ ｌＨｏ ｅ ｓｅ Ｓｏ ｕ ｉ ｎ ｏ ｈ ｗ ｒｏ Ｄｉ ｉａ ｍ
关 或 平 台进 行 短 信 或 电 话 报 警 。
Ｄ Ｖ等 数码 产 品 ）的互联 互通 ，让 家庭 用户 享 受无 缝连接 的家庭 娱
乐视 听效 果 。
（ ）增 值服 务 、拓展 服 务接 口 七
除 了 常 用 电 信 ，宽 带 ，广 电 运 营 等 基 本 业 务 外 ，数 字 家 庭 系 统 还 可 以支 持 增 值 服 务 商 提 供 的 增 值 服 务 接 口 ， 户 可 用 以利 用 现 有 计 费 认 证 平 台 和 服 务 平 台 ， 用 数 字 家 庭 设 备 快 使 速 开通所 需要 的业务 ，并享受 相关服 务 。 三、 数字 家庭 系统 解决 方 案未 来 的展 望 数 字 家 庭 系统 解 决 方 案 是 一 个 连 接 具 体 的 应 用 终 端 和 电 信 、广 电 、移 动 、银 行 等 运 营 商 及 其 相 应 的 后 台 系 统 的 整 体 解 决 方 案 。 过 现 代 通 讯 网 络 向用 户 提 供 语 音 、 频 、 据 、 通 视 数
（ ）媒 体服 务及 网络存 储 功能 －
媒 体服 务及 网络存 储功 能可 以实现 以下 目标 ： １ 文件共 享 ．
电信 经营 商 、银行 系统等 ，而且在 技术 实现 方面涉 及 到多学 科 、
搭建家庭网络系统教学设计
搭建家庭网络系统教学设计
在知识讲解的基础上，布置学习任务，加深知识掌握。
任务：小组合作（4~5人一组），设计一家庭网络系统。
小组讨论该系统所要解决的实际应用问题有哪些、系统将提供哪些功能？跟据讨论结果及实际需求来设计网络架构，并在此基础上确认相应的实验设备设施，填写设备清单表，画出网络的示意图。
选择1-2个小组介绍自己的成果，进行点评。
设备清单表：
序号设备名
称
作用
接入方
式
（有线
/无
线）
IP地址
（静态
/动
态）
家庭网络示意图：
考虑到以单纯的理论讲解让学生认识网络的构建。
基于STM32单片机的智能家居系统设计课程设计报告
基于STM32单片机的智能家居系统设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要目前市场上针对普通家庭的智能防盗、防火等产品很多，但基于远程报警系统的智能家居产品价格不菲。
本次设计的基于STM32的智能家居报警系统实用性非常强，设计成本低廉，非常适合普通家庭使用,而且随时可以升级。
美国快思聪智能家居系统设计
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家庭影院、AV 控制 窗帘控制 IBMS/HVAC（楼宇/暖通)控制 安防 视频会议 遥控等等…
可调光负载类型
白炽灯
电磁式低压灯 可调光负载 氖灯/冷阴极管
可调荧光灯
电子低压灯
可开闭负载类型
白炽灯、磁低压灯
标准灯丝 卤钨循环灯丝
氖灯/冷阴极管 可开闭负载 不可调荧光灯 紧凑灯管 汞 标准灯管
自适应、自校调的触摸屏
集成娱乐系统及背景音乐系统 苹果Apple授权iPod扩展功能 交互式远程语音电话控制(支持MP3) 专业的工业级智能控制主机，开放性的系统 任意位置，任意大小的视频图像与电脑图像 开放式、可视化编程
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×
× × 部分功能 部分功能 × ×
快思聪智能家居
主卧室 家庭影院
2012-6-17
内容安排
第一节 美国快思聪简介 第二节 快思聪国内外案例介绍 第三节 系统设计介绍
可靠性(体系结构) 先进性(智能产品、应用软件) 稳定性(系统升级、设备使用) 开放性(接口标准、通讯协议)
第四节 第六节 第五节
快思聪智能灯光系统介绍 提问 快思聪系统DEMO展示
快思聪强大的一键式操作
• 只需通过触摸屏上的一个按钮
– – – – – – – – 打开投影机或大屏电视 放下投影幕 灯光自动调节到预设模式 音效自动调节到合适的模式 空调调节到最适合的温湿度 选择您要欣赏的电视/电影/音乐节目 咖啡壶煮好上好的咖啡 －－您就可以尽情体验智能家居带来的舒适享受
快思聪智能家居－真正的顶级生活体验
音频控制系统(2): 7.1 数字环绕声处理器，背景音乐音频分配
具有语音指令的智能家居控制系统设计
具有语音指令的智能家居控制系统设计随着科技的不断发展，智能家居也成为了现代家庭的一种普及趋势。
越来越多的家庭开始使用智能家居系统，如智能灯光、温控、安防等控制设备，以提高居住舒适度、方便性和安全性等方面的体验。
在这种情况下，一个具有语音指令的智能家居控制系统设计也变得越来越必要。
在设计具有语音指令的智能家居控制系统之前，我们需要先了解一些基础概念，例如智能家居系统的主要构成部分，语音识别技术的基本原理等。
智能家居系统的主要构成部分包括传感器、控制器、执行器、通信网络和用户接口等多个方面。
其中，控制器是智能家居系统的核心，它由嵌入式接口、CPU、无线模块和存储模块等组成，能够完成语音控制和设备间信息的传递等任务。
语音识别技术是指计算机系统能够识别和理解人类语言的一种技术。
语音识别技术是智能家居系统中最核心的技术之一。
它主要对声音信号进行处理和分析，将所分析出来的语音信息转换成数字形式，供计算机处理。
而在语音识别技术的基本原理中，主要包括语音信号的采集、特征提取、模式识别等多个环节。
语音识别技术的优越性在于它简单易用、自然方便，并且可以不用触摸屏幕或使用遥控器等传统操作方式来对智能家居设备进行控制。
针对无线语音识别技术，目前的主要机型是基于Alexa、Google Home等智能音箱的设备。
它们主要包括语音识别模块、语音分析处理模块和响应控制模块三个部分。
其中，语音识别模块使用的是深度学习算法，例如卷积神经网络 (Convolutional Neural Networks, CNN)、循环神经网络 (Recurrent Neural Networks, RNN)、长短时记忆网络 (Long Short-Term Memory, LSTM)、门控循环单元 (Gated Recurrent Unit, GRU) 等模型。
通过机器学习算法的协同工作，运用特征融合、模型融合等方法实现类似人类的语音识别过程。
用IXP网络处理器设计的数字家庭媒体中心系统
Ｊ １ 述ｊ 描 －ＤＨＭＣＳ系统 的 整体 框 架 它通 过 ＤＨＣ Ｐ协 议 、 Ｐ ｏ Ｐ Ｐ Ｅ协 议 、 ＤＰ协议 、 Ｔ Ｕ Ｆ Ｐ协 议 、 ＴＰ 议 、 ｎ ＨＴ ＵＰ Ｐ 协 议［］ 及 ＵＳ 以 Ｂ接 口。 家庭 Ｐ 从 ｃ机 、 宽带 Ｉｔｒｅ 连 接 的 网络 、 ｎｅｎｔ 存储 卡 和 ＤＶＤ等 设 备 中获 取 多 媒 体数 槲 ． 并且将 这 些
摘 罂 本文描述 了一种基于 Ｉ ＸＰ网络处理 器皋构的敷 字家庭媒体 中心系纯（ ＨＭＣ ） Ｄ Ｓ 的设计及其 实现
ＡＲ ． 虚 蛛 体 系 统 ． 八 式 系统 ， Ｍ Ｐ Ｕ ｎ Ｍ 李 嵌 Ｎ Ｒ． Ｐ Ｐ
荚麓 词Βιβλιοθήκη １ 引 盲 数 字技 术 和计 算机 技 术 的 飞速 发展 正不 断 产 生众 多 的数 码 产 晶 ． 从个 人 电 脑 、 机 、 ＩＡ到 ＭＰ 、 字 电 视 、 手 Ｐ） ３数 ＤＶＤ、 Ｄ ＤＣ． 字 家 电产 Ｉ Ｖ／ 数 已经 步人 ｒ人 ］ Ｆ常 生 活 之 巾 。同 时 ． 带 通 信 与 互联 网 应 用 的酱 及 也 极 大 地 促进 了数 字 媒 的 Ｉ 宽 ． 体 内容 的发 展 。因 此 ． 建 一个 宽带 接人 、 构 内部 互联 、 内容共 享 的 数字 家庭 媒 体 中心 的衙 求 也 变得 ｝益突 川 ＿ Ｉ 根据 ＩＣ 的定 义 ． Ｄ 数字 家 庭 是指 可 以实 现 家庭 内部 所 有 设施 控 制 并 可 得 到 反馈 信 息 ， 皆 、 字 、 声 文 圈像 信 息 可 在 不 同家 用 设 备上 共享 ． 可 随时 Ｊ地 实 现 这些 控 制 ｂ佰息 接 享 ｌ 。 并 ｛ 瞳 － － ｌ ¨ ＡＲＭ 作 为嵌 入 式 系统 领域 中应用 最 广 泛的 ３ ２位处 理器 体 系结 构 ． 及 工业 控 制 、 费类 电 子 ． 倌 系统 、 已遍 消 通 阿络 应 朋、 无线 通 信 、 成像 和 安 全 等 各 类 应 用 领 域 ， 并成 为 多个 应 用 领 域 的 标 准 ＣＰ ＡＲＭ 技 术 已 经 渗 透 到 人们 生 活 的 各 Ｕ．
智能家居系统毕业设计
引言21世纪是信息化的时代;各种电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大进步..本文介绍的智能家居系统中的温湿度检测系统可以使得人们在任何时候了解到居室内空气的温湿度状况;然后采取相应的措施例如调节一个合适的空调温度、开窗通风等方法来调节居室内空气的温湿度;这样基本上就可以避免了由于居室内空气的温度过高、过低或湿度的过大、过小给人们身体健康带来的不必要的危害..此外;本文还介绍了红外遥控控制系统;该系统可利用一个红外遥控器来控制居室内窗户的开关和电灯的亮灭;使居室生活实现基本的自动化;在家居生活中能够在不影响人们做其他事情的情况下随时控制窗户和电灯的状况;如果居室内出现突发情况;更是便于人们快速的采取行动..舒适、时尚的家居生活是社会进步的标志;智能家居系统能够在不改变家中任何家电的情况下;对家里居室内的一些生活环境进行方便地控制;使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活..实现智能化离不开运算和控制单元;本系统采用STC89C52芯片作为控制核心;单片机应用系统由硬件和软件组成..硬件由单片机扩展的存储器、输入/出设备以及各种实现单片机系统控制要求的接口电路和有关的外围电路芯片或部件组成；软件由单片机应用系统实现其特定控制功能的各种工作程序和管理程序组成..在单片机应用系统开发的过程中;应不断调整软、硬件;协调地进行软、硬件设计;以提高工作效率;当系统硬件和软件紧密配合、协调一致;就可以组成高性能的单片机应用系统..本课题完成了单片机应用系统其开发过程的系统的总体设计、硬件设计和系统调试;根据开发的实际需要;相互协调、交叉;有机的进行..本设计的构思简单明了;比较容易开发从而实现市场化..在人们家居生活中;本设计也将是未来体现生活的必然趋势..本系统以STC89C52芯片为控制核心;利用温湿度传感器和液晶显示屏搭建一个温湿度测量系统;还有采用红外遥控器及其他器件组成一个红外遥控系统..其中;单片机只需要识别DHT11数字温湿度传感器发送来的温湿度参数;然后由单片机传送到LCD1602液晶显示屏显示；红外遥控控制电灯和窗户是采用HT6221红外遥控器发射信号;通过SM0038红外接收管;采用红外遥控控制电灯的亮灭和电机门窗的开关..在设计本系统时;面对各种检测对象和大量控制单元;需要利用各种接口标准和单片机进行连接;再经过单片机进行数据处理;实现控制..而此时采用单片机来实现智能家居控制系统不仅具有采集控制方便、简单、灵活等优点;而且可以大幅度提高各模块和芯片的协调性;从而大大提高系统的可利用性..此次系统设计统正是把DHT11、LCD1602、HT6221与STC89C52单片机有机的结合起来;顺利的完成了本设计的要求..1系统总体设计1.1智能家居系统的概述家居智能化系统的概念起源于上世纪70年代的美国;随后;传播到欧洲、日本等国并且得到了很好的发展..在我国;智能家居这一概念推广较晚;约在90年代末家居智能化系统才得以进入国内;但发展速度惊人;至今已存在相当数量的智能化小区及住宅..所谓智能家居是现代电子技术、自动化技术及通信技术相结合的产物..它能够自动控制和管理家电设备;对家庭环境的安全进行监控报警;并且能够为住户提供安全舒适、高效便利的学习生活及工作环境..家居智能化系统将家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器以及家庭保安装置通过有线或无线的方式连接起来;并进行集中或异地的监控、管理;保持家庭住宅环境的舒适、协调..与普通的家居相比;智能家居不仅具备传统的居住功能;提供舒适温馨;高效安全的高品位生活环境;还将一个被动静止的居住环境提升为一个有一定智慧协助能力的体贴的生活帮手;进一步优化住户的生活质量..智能家居是现代社会最热门的话题之一;它的目标是通过网络等信息通信技术手段实现对家居电器等的智能控制;使其能够给人们提供生活便利;让人们拥有一个舒适温馨的家居生活环境..目前;已经有越来越多的机构和个人开始了对智能家居的研究 ..随着信息技术的发展;智能家居系统的发展越来越成熟;它可提供遥控、家电空调;热水器等控制、照明控制、室内外遥控、窗帘自控、防盗报警、电话远程控制、可编程定时控制及计算机控制等多种功能和手段;使生活更加舒适、便利和安全..1.2系统整体介绍本次设计以STC89C52芯片为控制核心;利用温湿度传感器和液晶显示屏搭建一个温湿度测量系统;还有采用红外遥控器及其他器件组成一个红外遥控系统..其中;单片机只需要识别DHT11数字温湿度传感器发送来的温湿度参数;然后由单片机传送到LCD1602液晶显示屏显示；红外遥控控制电灯和窗户是采用HT6221红外遥控器发射信号;通过SM0038红外接收管;采用红外遥控控制电灯的亮灭和电机门窗的开关..1.3系统设计方案与分析本设计属于单片机应用系统..确定单片机控制系统总体方案;是进行系统设计最重要、最关键的一步..总体方案的好坏;直接影响整个控制系统的性能及实施细则..总体方案的设计主要是根据被控对象的任务及工艺要求而确定的..设计方法大致如下：根据系统的要求;首先确定出系统是采用开环系统还是闭环系统;或者是数据处理系统..选择检测元件;在确定总体方案时;必须首先选择好被测参数的测量元件;它是影响控制系统精度的重要因素之一..选择执行机构;执行机构是微型机控制系统的重要组成部件之一..执行机构的选择一方面要与控制算法匹配;另一方面要根据被控对象的实际情况确定.. 选择输入/输出通道及外围设备..选择时应考虑以下几个问题：被控对象参数的数量；各输入/输出通道是串行操作还是并行操作；各通道数据的传递速率；各通道数据的字长及选择位数；对显示、打印有何要求；画出整个系统流程图和原理图..1.3.1单片机控制部分本系统是单片机在系统检测以及工程控制方面的应用;其特点是体积小;成本低;功能强;功耗低;是微机应用产品化的最佳机种之一;它已广泛地应用在产品智能化和工业自动化上..而把单片机面向工控领域对象;嵌入到工控应用系统中;实现嵌入式应用的计算机称之为嵌入式计算机系统;简称嵌入式系统..嵌入式系统一般分为四种:工控机;通用CPU模块;嵌入式微机处理;单片机..嵌入式系统具有以下特点：1面对控制对象..如传感信号输入、人机交互操作;伺服驱动等..2嵌入到工控应用系统中的结构形态..3能在工业现场环境中可靠运行的品质..4突出控制功能..如对外部信息的捕捉、对控制对象实时控制和有突出控制功能的指令系统I/O控制、位操作和转移指令等..单片机有惟一的专门为嵌入式应用系统设计的体系结构与指令系统;最能满足嵌入式应用要求..单片机是完全按嵌入式系统要求设计的单芯片形态应用系统;能满足面对控制对象、应用系统的嵌入、现场的可靠运行及非凡的控制品质等要求;是发展最快、品种最多、数量最大的嵌入式系统..1.3.2系统工作流程部分单片机信号分析处理器红外遥控器温湿度LCD显示电机驱动继电器控制窗户电灯温湿度检测图 1系统工作流程2温湿度测量显示系统硬件设计2.1设计原理温湿度测量系统要满足以下条件：温湿度测量系统能完成数据采集和处理、显示、串行通信、输出控制信号等多种功能..由数据采集、数据调理、单片机、数据显示等4个大的部分组成..该测量系统具有实时采集、实时显示的功能..其中;传感器是实现测量首要环节;是监测系统的关键部件;如果没有传感器对原始被测信号进行准确可靠的捕捉和转换;一切准确的测量和控制都将无法实现..工业生产过程的自动化测量和控制;几乎主要依靠各种传感器来检测和控制生产过程中的各种参量;使设备和系统正常运行在最佳状态;从而保证生产的高效率和高质量..该系统由DHT11数字传感器、LCD1602液晶显示屏及单片机STC89C52构成..2.2温湿度传感器的选择DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器..它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术;确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性..传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件;并与一个高性能8位单片机相连接..因此该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比高等优点..每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准..校准系数以程序的形式储存在OTP内存中;传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数..单线制串行接口;使系统集成变得简易快捷..超小的体积、极低的功耗;信号传输距离可达20米以上;使其成为各类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选则..产品为4针单排引脚封装..连接方便;特殊封装形式可根据用户需求而提供..该DHT11可以用于暖通空调、测试及检测设备、汽车、数据记录器、消费品、自动控制、湿度调节器及医疗等应用领域..2.2.2引脚图DHT11有四个引脚;3号引脚一般悬空;如图2.3.2所示..DHT11的供电电压为3—5.5V..传感器上电后;要等待1s以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令..电源引脚VDD;GND之间可增加一个100nF的电容;用以去耦滤波..建议连接线长度短于20米时用5K上拉电阻;大于20米时根据实际情况使用合适的上拉电阻..图3DHT11引脚图2.2.3封装信息封装图如图5所示：图42.3单片机STC89C52STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器;具有8K 在系统可编程Flash 存储器..STC89C52使用经典的MCS-51内核;但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能..在单芯片上;拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash;使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案..具有以下标准功能：8k字节Flash;512字节RAM; 32 位I/O 口线;看门狗定时器;内置4KB EEPROM;MAX810复位电路;3个16 位定时器/计数器;4个外部中断;一个7向量4级中断结构兼容传统51的5向量2级中断结构;全双工串行口..STC89C52芯片共40引脚;1~8脚是通用I/O接口p1.0~p1.7;9脚rst复位键;10、11脚RXD串口输入、TXD串口输出;12~19脚:p3接口12;13脚INT0中断0、INT1中断1;14;15:计数脉冲T0 T1 16;17:WR写控制RD读控制输出端;18;19脚:晶振谐振器;20脚接地线;21~28 p2接口高8位地址总线29: psen 片外rom选通端;单片机对片外rom操作时29脚psen输出低电平30:ALE/PROG 地址锁存器31:EA rom取指令控制器;电源+5V..其引脚分布介绍如图3所示：图5单片机STC89C522.4液晶显示屏LCD1602在日常生活中;我们对液晶显示屏这种器件并不陌生..液晶显示模块已作为很多电子产品的通过器件;如在计算器、万用表、电子表及很多家用电子产品中都可以看到;显示的主要是数字、专用符号和图形..在单片机的人机交流界面中;一般的输出方式有以下几种：发光管、LED数码管、液晶显示屏..发光管和LED 数码管比较常用;软硬件都比较简单;在此不作介绍;这里重点介绍字符型液晶显示屏的应用..在单片机系统中应用晶液显示屏作为输出器件有以下几个优点：一显示质量高二数字式接口三体积小、重量轻四功耗低2.4.1液晶显示原理液晶显示的原理是利用液晶的物理特性;通过电压对其显示区域进行控制;有电就有显示;这样即可以显示出图形..液晶显示屏具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点;目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机等众多领域..2.4.2液晶显示屏各种图形的显示原理首先是液晶的线段的显示..点阵图形式液晶由M×N个显示单元组成;假设LCD显示屏有64行;每行有128列;每8列对应1字节的8位;即每行由16字节;共16×8=128个点组成;屏上64×16个显示单元与显示RAM区1024字节相对应;每一字节的内容和显示屏上相应位置的亮暗对应..例如屏的第一行的亮暗由RAM区的000H——00FH的16字节的内容决定;当000H=FFH时;则屏幕的左上角显示一条短亮线;长度为8个点；当3FFH=FFH时;则屏幕的右下角显示一条短亮线；当000H=FFH;001H=00H;002H=00H;．．....00EH=00H;00FH=00H时;则在屏幕的顶部显示一条由8段亮线和8条暗线组成的虚线..这就是LCD显示的基本原理..其次是液晶字符的显示..用LCD显示一个字符时比较复杂;因为一个字符由6×8或8×8点阵组成;既要找到和显示屏幕上某几个位置对应的显示RAM区的8字节;还要使每字节的不同位为“1”;其它的为“0”;为“1”的点亮;为“0”的不亮..这样一来就组成某个字符..但由于内带字符发生器的控制器来说;显示字符就比较简单了;可以让控制器工作在文本方式;根据在LCD上开始显示的行列号及每行的列数找出显示RAM对应的地址;设立光标;在此送上该字符对应的代码即可..2.4.3LCD1602的基本参数及引脚功能1602LCD分为带背光和不带背光两种;其控制器大部分为HD44780;带背光的比不带背光的厚;是否带背光在应用中并无差别;两者尺寸差别如下图所示：图6LCD1602的主要技术参数：1、显示容量:16×2个字符2、芯片工作电压:4.5—5.5V3、工作电流:2.0mA5.0V4、模块最佳工作电压:5.0V5、字符尺寸:2.95×4.35W×Hmm2.5系统硬件原理图1602液晶显示模块和DHT11温湿度传感器都可以和单片机直接接口;系统电路图如下：图7硬件原理图3红外遥控控制系统的基本介绍3.1红外通信基本原理红外通信是利用950nm近红外波段作为传递信息的媒体;即通信信道..发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号;通过红外发射管发射信号..接收端将接收到的信号装成电信号;再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调;还原为二进制信号后输出..常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制PWM和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制PPM两种方法..简而言之;红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与解调;以便利用红外信道进行传输；红外通信接口就是针对红外信道的调制解调..3.2红外遥控系统控制过程红外遥控系统主要由遥控发射器、一体化接收头、单片机、接口电路组成..遥控器用来产生遥控编码脉冲;驱动红外发射管输出红外遥控信号;遥控接收头来完成对遥控信号的放大、检波、整形、解调出遥控编码脉冲..遥控编码脉冲是一组串行二进制码;对于一般的红外遥控系统;此串行码输入到微控制器;由其内部CPU完成对遥控指令解码;并执行相应的遥控功能..本系统以STC89C52单片机为核心;由发射和接受两部分组成;发射部分主要完成编码和调制;接收部分完成调解和解码..其发射部分主要由STC89C52单片机完成编码;然后由红外发射管发射红外线;接收部分主要由光电转换;放大;解调;解码组成..其中光电转换;放大调解由红外线一体化接头来完成;接收单片机主要完成解码功能..本次设计主要是采用HT6221红外遥控器发射信号实物如图8所示;通过SM0038红外接收管;采用红外遥控控制电灯的亮灭和电机门窗的开关..其主要硬件部分包括STC89C52单片机、HT6221红外遥控器、SM0038红外接收管、JRC-21F继电器、电动机等..图8HT6221红外遥控器3.3SM0038红外接收装置SM0038是红外接收电路一体化的红外接收装置;它将遥控信号的接收、放大、检波、整形集于一身;而且输出能够让单片机识别的TTL信号;这样就大大简化了接收电路的复杂程度和电路的设计工作;非常方便..在本系统中我们采用红外一体化接收头SM0038;外观图如下..SM0038能与TTL、COMS电路兼容;其功耗低、灵敏度高..他接收红外信号频率为38kHz;周期约26us;同时能对信号进行放大、检波、整形..三个管脚分别是地、+5V电源、信号输出端..如图9所示..图94红外遥控控制系统的硬件设计4.1红外遥控控制电机窗户红外遥控控制电机窗户主要是通过红外遥控器发射信号经单片机识别后;再由单片机控制电机的正反转来控制窗户的开关;从而完成设计的..4.1.1单片机控制步进电机的设计原理和框图1设计原理通过单片机I/O口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号;由于单片机接口信号不够大;信号需要通过ULN2003放大再连接到相应的电机接口如图10所示;从而驱动步进电机;实现步进电机的正反转控制..图10ULN2003ULN2003 是高耐压、大电流达林顿陈列;由七个硅NPN 达林顿管组成..该电路的特点如下：ULN2003 的每一对达林顿都串联了一个 2.7K 的基极电阻;在5V 的工作电压下它可以与TTL 和CMOS 电路直接连接;能够直接处理原先需要标准逻辑缓冲器来处理数据..ULN2003的工作电压高;工作电流大;灌电流可以达到500mA;并且能够在关态时承受50V 的电压;输出还可以在高负载电流并行运行..2设计框图4.1.2步进电机步进电机是机电控制中一种常用的执行机构;它的用途是将电脉冲转化为角位移;它的的驱动电路根据控制信号工作;控制信号由单片机产生..当步进驱动器接收到一个脉冲信号;它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度;控制换相顺序;即通电控制脉冲必须严格按照一定顺序分别控制各相的通断..通过控制脉冲个数即可以控制角位移量;从而达到准确定位的目的..控制步进电机的转向;即给定工作方式正序换相通电;步进电机正转;若按反序通电换相;则电机就反转..在本次设计中;我们采用四相步进电机28BYJ-48实物图如图11所示..图11步进电机28BYJ-48步进电机28BYJ48型四相五线电机;电压为DC5V—DC12V..该电机能够在不同的通电方式下运作;常见的通电方式有单四拍A-B-C-D-A;双四拍AB-BC-CD-DA-AB和八拍A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A..4.1.3模拟窗户的设计本设计采用一个小模型来替代现实中的窗户;因为没有买实用的大电机;所以只能做一个智能窗模拟系统..在本次设计中;我们用一个盒子做了一个房子模型;然后在盒子的前面用小刀划出一块小方块;在小方块上方相对对称的两个侧面位置钻两个小洞;在靠小方块上方的小洞固定电机;再然后用一张纸卷成一个硬的纸筒固定在电机的转轴上;接着用一根小木棍穿在纸筒里从另一个小洞出来没有固定;再接着纸筒上固定一根细线;在细线另一端绑上一块小纸板吊在小方块的位置..这样;当电机正反转时;便会带动纸板的上下运动;从而体现出模拟窗户的开关..严格来说;当电机对模拟窗户没有牵引作用时;外界的重力感应对其实现关闭..模型实物如图11所示：图11模拟窗实物图4.2红外遥控控制电灯红外遥控控制电灯主要是通过红外遥控器发射信号经单片机识别后;再由单片机控制继电器线圈的吸合来控制电灯的亮灭;从而完成设计的..4.2.1单片机控制继电器的设计原理和框图1设计原理单片机I/O口输出电压高电平为4.76V;直接接上继电器后电平被拉低;无法控制继电器的闭合..ULN2003上文已有介绍中达林顿晶体管具有良好的信号放大功能;信号经过达林顿晶体管的放大后;再接入继电器;可以实现对继电器的控制..最后实现对交流电路的控制..2设计框图4.2.2继电器继电器是一种电子控制器件;它具有控制系统又称输入回路和被控制系统又称输出回路;通常应用于自动控制电路中;它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”..故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用..电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的..只要在线圈两端加上一定的电压;线圈中就会流过一定的电流;从而产生电磁效应;衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯;从而带动衔铁的动触点与静触点常开触点吸合..当线圈断电后;电磁的吸力也随之消失;衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置;使动触点与原来的静触点常闭触点释放..这样吸合、释放;从而达到了在电路中的导通、切断的目的..对于继电器的“常开、常闭”触点;可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点;称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”..单片机是一个弱电器件;一般情况下它们大都工作在5V甚至更低;驱动电流在mA级以下;而要把它用于一些大功率场合;比如控制电动机;显然是不行的..所以就要有一个环节来衔接;这个环节就是所谓的"功率驱动"..继电器驱动就是一个典型的、简单的功率驱动环节..在这里;继电器驱动含有两个意思:一是对继电器进行驱动;因为继电器本身对于单片机来说就是一个功率器件;还有就是继电器去驱动其他负载;比如继电器可以驱动中间继电器;可以直接驱动接触器;所以继电器驱动就是单片机与其他大功率负载接口..我们采用松乐 SONGLE SRD-05VDC-SL-C 继电器;其简要电路如图12所示图125系统的调试与仿真5.1电路板的焊接在焊接电路时;刚开始经常出现焊锡和元器件不融、焊接不牢等问题;经过多次的请教和查阅资料;最终完成了整个电路板的焊接..然而在接下来的工作中;焊接中的问题又体现了出来..例如;在焊接过程中;由于添加助焊剂的不适和没有掌握好焊接时间;导致了两个相距较近的元件间的焊脚间形成了搭桥式短路现象；也因为焊料含杂质金属物过多;助焊剂不良;造成了相近的焊盘或焊点间的短路..经过本次焊接的实践和学习后;了解了焊接电路板的注意事项:1、在焊接电路板时最重要的是温度;如果温度过高会把电路板烧坏;温度过低又不能焊接；2、焊接时不要用烙铁头摩擦焊盘的方法增强焊料润湿性能;而要靠表面清理和预焊；3、注意助焊剂的用量和焊接时间..5.2系统硬件搭建本次设计中;在了解和实现了系统各个模块的功能之后;为了更好地实现设计效果;又完成了对整个硬件系统的连接如图13所示：图13系统硬件接线实物图5.3设计结果的实现与分析在本次设计系统中;基本实现了设计所预想的要求;实现了居室内温湿度的检测、红外遥控居室窗户的开关及室内不同电灯的亮灭控制..其中;温湿度的检测显示主要是利用DHT11数字温湿度传感器实时采集居室内的温湿度信号;然后经过单片机的分析处理再由LCD1602显示出来..在程序烧录之后;只要系统通电;传感器就开始工作实时监测居室温湿度;然后在液晶显示屏上也会实时显示检测结果..而窗户和电灯的控制都是通过红外遥控器发射信号由SM0038接收模块接收并传送到单片机;然后经过单片机的信号分析处理来分别控制步进电机和继电器;从而实现设计的功能..同样;在程序烧录之后;只要系统上电;就可以通过红外遥控器上的按键来控制居室窗户和电灯..其中;遥控器的两个方向键是来控制电机的正反转;从而控制窗户的开关；另外遥控器上的0、1、2、3四个键是来控制电灯的;按下1时;一个灯亮;按下2时;两个灯亮;按下3时;三个灯亮;按下0时;灯全灭本次设计只用了三个灯..虽然如此;这次系统设计的实现还是存在了许多不足;。
物联网智能家居系统设计方案
物联网智能家居系统设计方案第1章引言 (5)1.1 研究背景 (5)1.2 研究目的与意义 (5)1.3 系统设计方案概述 (5)第2章物联网与智能家居技术概述 (5)2.1 物联网技术 (5)2.2 智能家居技术 (5)2.3 物联网在智能家居领域的应用 (5)第3章系统需求分析 (5)3.1 功能需求 (5)3.2 非功能需求 (5)3.3 用户需求分析 (5)第4章系统架构设计 (5)4.1 系统总体架构 (5)4.2 硬件架构 (5)4.3 软件架构 (5)第5章系统硬件设计 (5)5.1 传感器模块设计 (5)5.2 控制器模块设计 (5)5.3 通信模块设计 (5)5.4 电源模块设计 (5)第6章系统软件设计 (6)6.1 系统软件架构 (6)6.2 数据处理与分析 (6)6.3 控制策略与算法 (6)6.4 用户界面设计 (6)第7章系统功能模块设计 (6)7.1 家庭环境监测 (6)7.2 家电设备控制 (6)7.3 安全防护与报警 (6)7.4 能源管理与节能 (6)第8章系统集成与测试 (6)8.1 系统集成策略 (6)8.2 系统测试方法 (6)8.3 功能测试 (6)8.4 功能测试 (6)第9章数据处理与分析 (6)9.1 数据采集与预处理 (6)9.2 数据存储与管理 (6)9.3 数据分析与挖掘 (6)9.4 数据可视化 (6)第10章系统安全与隐私保护 (6)10.1 系统安全策略 (6)10.2 数据加密与解密 (6)10.3 认证与授权 (6)10.4 隐私保护措施 (6)第11章系统应用与案例分析 (6)11.1 系统应用场景 (6)11.2 典型应用案例 (6)11.3 系统优势与不足 (6)11.4 应用前景展望 (7)第12章总结与展望 (7)12.1 工作总结 (7)12.2 创新与不足 (7)12.3 未来研究方向 (7)12.4 发展趋势与展望 (7)第1章引言 (7)1.1 研究背景 (7)1.2 研究目的与意义 (7)1.3 系统设计方案概述 (7)第2章物联网与智能家居技术概述 (8)2.1 物联网技术 (8)2.2 智能家居技术 (8)2.3 物联网在智能家居领域的应用 (9)第3章系统需求分析 (9)3.1 功能需求 (9)3.1.1 用户管理 (9)3.1.2 业务模块 (10)3.1.3 系统管理 (10)3.1.4 安全与权限 (10)3.2 非功能需求 (10)3.2.1 功能需求 (10)3.2.2 可用性需求 (10)3.2.3 可靠性需求 (11)3.2.4 兼容性需求 (11)3.3 用户需求分析 (11)3.3.1 管理员 (11)3.3.2 普通用户 (11)3.3.3 访客 (11)第4章系统架构设计 (11)4.1 系统总体架构 (11)4.1.1 架构设计目标 (12)4.1.2 架构风格与模式 (12)4.1.3 架构视图模型 (12)4.1.4 架构设计过程 (12)4.2.1 硬件选型 (12)4.2.2 硬件拓扑结构 (12)4.2.3 硬件冗余与高可用 (12)4.2.4 硬件功能优化 (12)4.3 软件架构 (12)4.3.1 软件组件划分 (12)4.3.2 软件架构风格 (13)4.3.3 软件质量属性 (13)4.3.4 软件架构评估与优化 (13)4.3.5 软件架构演进 (13)第5章系统硬件设计 (13)5.1 传感器模块设计 (13)5.1.1 传感器选型 (13)5.1.2 传感器接口设计 (13)5.2 控制器模块设计 (14)5.2.1 控制器选型 (14)5.2.2 控制器硬件设计 (14)5.3 通信模块设计 (14)5.3.1 通信模块选型 (14)5.3.2 通信模块硬件设计 (14)5.4 电源模块设计 (15)5.4.1 电源模块选型 (15)5.4.2 电源模块硬件设计 (15)第6章系统软件设计 (15)6.1 系统软件架构 (15)6.2 数据处理与分析 (15)6.3 控制策略与算法 (16)6.4 用户界面设计 (16)第7章系统功能模块设计 (16)7.1 家庭环境监测 (16)7.1.1 空气质量监测 (17)7.1.2 光照度监测 (17)7.1.3 噪音监测 (17)7.2 家电设备控制 (17)7.2.1 家电设备远程控制 (17)7.2.2 家电设备状态查询 (17)7.2.3 家电设备联动控制 (17)7.3 安全防护与报警 (17)7.3.1 家庭安防监控 (17)7.3.2 烟雾、火焰报警 (17)7.3.3 紧急求助 (17)7.4 能源管理与节能 (18)7.4.1 能源消耗监测 (18)7.4.3 智能节能控制 (18)第8章系统集成与测试 (18)8.1 系统集成策略 (18)8.1.1 分阶段集成 (18)8.1.2 模块化集成 (18)8.1.3 面向接口集成 (18)8.1.4 自动化集成 (18)8.2 系统测试方法 (19)8.2.1 黑盒测试 (19)8.2.2 白盒测试 (19)8.2.3 灰盒测试 (19)8.2.4 静态测试 (19)8.2.5 动态测试 (19)8.3 功能测试 (19)8.3.1 单元测试 (19)8.3.2 集成测试 (19)8.3.3 系统测试 (20)8.3.4 验收测试 (20)8.4 功能测试 (20)8.4.1 压力测试 (20)8.4.2 负载测试 (20)8.4.3 稳定性测试 (20)8.4.4 并发测试 (20)第9章数据处理与分析 (20)9.1 数据采集与预处理 (20)9.1.1 数据采集方法 (20)9.1.2 数据预处理 (20)9.2 数据存储与管理 (20)9.2.1 数据存储方式 (21)9.2.2 数据库管理系统 (21)9.2.3 数据仓库 (21)9.3 数据分析与挖掘 (21)9.3.1 数据分析方法 (21)9.3.2 数据挖掘算法 (21)9.4 数据可视化 (21)9.4.1 数据可视化工具 (21)9.4.2 数据可视化技术 (21)第10章系统安全与隐私保护 (22)10.1 系统安全策略 (22)10.2 数据加密与解密 (22)10.3 认证与授权 (22)10.4 隐私保护措施 (23)第11章系统应用与案例分析 (23)11.2 典型应用案例 (24)11.3 系统优势与不足 (24)11.4 应用前景展望 (25)第12章总结与展望 (25)12.1 工作总结 (25)12.2 创新与不足 (25)12.3 未来研究方向 (26)12.4 发展趋势与展望 (26)第1章引言1.1 研究背景1.2 研究目的与意义1.3 系统设计方案概述第2章物联网与智能家居技术概述2.1 物联网技术2.2 智能家居技术2.3 物联网在智能家居领域的应用第3章系统需求分析3.1 功能需求3.2 非功能需求3.3 用户需求分析第4章系统架构设计4.1 系统总体架构4.2 硬件架构4.3 软件架构第5章系统硬件设计5.1 传感器模块设计5.2 控制器模块设计5.3 通信模块设计5.4 电源模块设计第6章系统软件设计6.1 系统软件架构6.2 数据处理与分析6.3 控制策略与算法6.4 用户界面设计第7章系统功能模块设计7.1 家庭环境监测7.2 家电设备控制7.3 安全防护与报警7.4 能源管理与节能第8章系统集成与测试8.1 系统集成策略8.2 系统测试方法8.3 功能测试8.4 功能测试第9章数据处理与分析9.1 数据采集与预处理9.2 数据存储与管理9.3 数据分析与挖掘9.4 数据可视化第10章系统安全与隐私保护10.1 系统安全策略10.2 数据加密与解密10.3 认证与授权10.4 隐私保护措施第11章系统应用与案例分析11.1 系统应用场景11.2 典型应用案例11.3 系统优势与不足11.4 应用前景展望第12章总结与展望12.1 工作总结12.2 创新与不足12.3 未来研究方向12.4 发展趋势与展望第1章引言1.1 研究背景我国经济的快速发展，各行各业对信息技术的需求不断增长。
规划并连接数字家庭系统的网络——组建小型信息系统网络 课件 沪科版(2019)高中必修2信息技术
带宽100M b/s=100/8M B/s=12.5M B/s
100M带宽换算后的速度是12.5M B/s，这是技术上的最大理论值，而不是所达到 的实际值。一般正常情况下100M的宽带实际值可以达2MB/s至10MB/s。
课堂练习
制作网线
实现家庭网络连入 互联网
实现组建家庭局域 网,它和接入层同属
于网络通信设备
数字家庭系统网络涉及的设备
需要联网的家用设 备，实现数字家庭
同的具体功能
家庭网络的规划
网络设备可以分为网络终端设备和网络通信设备
数字家庭系统
互联网常见的接入方式有电话线拨号接入、ISDN接入、ADSL接入、有线 电视网接入、光纤接入、电力网接入等。常见的有以下三种。
灯
窗
电
光
帘
视
空
离
烟
调
家
雾
摄
传
像
监
感
头
控
器
数字家庭系统
数字家庭系统
数字家庭系统主要应用于家庭办公娱乐、家庭安防和智能家电控制等。
课堂讨论
1.如果周末回家，你发现家里的网断了，你的假期生活将会怎么 样？你会怎么办？
2.你上网的时候见过哪些设备？他们的名字叫什么？
计算机家庭系统网络涉及的设备按接入层、 网络层、终端层进行划分，如下图所示。
信息技术 必修2
信息系统的网络 <规划并连接数字家庭系统的网络>
1知识回顾 2了解数字家庭系统 3了解网络设备 4了解网络连接方法 5制作网线
知识回顾
知识回顾
1.系统软件和应用软件有什么不同？ 1.系统软件计算机裸机上可以使用 2.应用软件不能再裸机上直接使用
基于物联网技术的智能家居控制系统设计方案
基于物联网技术的智能家居控制系统设计方案随着人们生活水平的提高和科技的发展，家庭智能化已成为一种必然趋势而深入千家万户。
家庭智能化即智能化家居（Smart Home），亦称数字家园（Digital Family）、家庭自动化（Home Automation）、电子家庭（E-home）、智能化住宅（Intelligent Home）、网络家居（Network Home）、智能屋（Wise House，WH）、智能建筑（Intelligent Building）等。
它是利用计算机、通信、网络、电力自动化、信息、结构化布线、无线等技术将所有不同的设备应用和综合功能互连于一体的系统。
它以住宅为平台，兼备建筑、网络家电、通信、家电设备自动化、远程医疗、家庭办公、娱乐等功能，集系统、结构、服务、管理为一体的安全、便利、舒适、节能、娱乐、高效、环保的居住环境。
其从控制层次来分，一般由中央控制中心、家居智能控制终端、小区智能控制系统、家庭网关和外部网络几部分组成。
1 智能家居系统体系结构家居系统主要由智能灯光控制、智能家电控制、智能安防报警、智能娱乐系统、可视对讲系统、远程监控系统、远程医疗监护系统等组成，框图如图1所示。
图1 智能家居系统结构框图2 系统主要模块设计2.1 照明及设备控制智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机、网络、自动控制和集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统。
系统中照明及设备控制可以通过智能总线开关来控制。
本系统主要采用交互式通信控制方式，分为主从机两大模块，当主机触发后，通过CPU将信号发送，进行编码后通过总线传输到从模块，进行解码后通过CPU触发响应模块。
因为主机模块与从机模块完全相同，所以从机模块也可以进行相反操作控制主机模块实现交互式通信。
系统主框图如图2所示，系统主从模块的程序流程图如图3所示。
其中主机相当于网络的服务器，主要负责整个系统的协调工作。
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。