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基于A(yíng)RM的智能家居設計論文
本系統采用嵌入式MCU(S3C2440)作為主控器件，用戶(hù)使用Web 瀏覽器， 通過(guò)以太網(wǎng)遠程訪(fǎng)問(wèn)內置Web 服務(wù)器的監控攝像機， 不但可以實(shí)現對現場(chǎng)的遠程視頻監控， 而且可以向監控現場(chǎng)發(fā)送指令. 在整個(gè)系統的實(shí)現過(guò)程中， 嵌入式Web 服務(wù)器起著(zhù)十分重要的作用， 當家庭智能網(wǎng)關(guān)將家庭中各種各樣的家電通過(guò)家庭總線(xiàn)技術(shù)連接在一起時(shí)，就構成了功能強大、高度智能科技化的現代智能家居系統。
1 課題背景
由于通信技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、控制技術(shù)的迅猛發(fā)展與提高，促使了家庭實(shí)現了生活現代化，居住環(huán)境舒適化、安全化。這些高科技已經(jīng)影響到人們生活的方方面面，改變了人們生活習慣，提高了人們生活質(zhì)量，家居智能化也正是在這種形勢下應運而生的。智能家居控制系統的主要功能包括通信、設備自動(dòng)控制、安全防范三個(gè)方面。
2 系統總體方案
總體方案的設計主要是根據被控對象的任務(wù)及工藝要求而確定的。設計方法大致如下：根據系統的要求，首先確定出系統類(lèi)型。選擇檢測元件，在確定總體方案時(shí)，必須首先選擇好被測參數的測量元件，它是影響控制系統精度的重要因素之一。選擇執行機構，執行機構是微控制系統的重要組成部件之一。
本系統特點(diǎn)是體積小，成本低，功能強，功耗低，是微機應用產(chǎn)品化的最佳幾種之一，它已廣泛地應用在產(chǎn)品智能化和工業(yè)自動(dòng)化上。而把單片機面向工控領(lǐng)域對象，嵌入到工控應用系統中，實(shí)現嵌入式應用的計算機稱(chēng)之為嵌入式計算機系統，簡(jiǎn)稱(chēng)嵌入式系統。
3 硬件電路設計
S3C2440A是韓國三星公司推出的16/32位RISC微控制器，其CPU采用的是ARM920T內核。
特點(diǎn)：具有PLL時(shí)鐘發(fā)生器，主頻最高可達533M。內核1.2V供電最高400M，1.3V供電最高533M。存儲器支持1.8V、 2.5V、3.0V、3.3V。I/O均支持3.3V供電。s3c2440為單機器周期執行指令集。具有電源管理功能，可以使系統以普通方式、慢速方式、空閑方式和掉電方式工作，降低產(chǎn)品功耗。
GPRS模組介紹，GPRS模組采用SIM300通訊芯片(如圖 3.3)，利用無(wú)線(xiàn)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )實(shí)現語(yǔ)音傳輸和點(diǎn)對點(diǎn)數據傳輸。同時(shí)，模組內具備TCP/IP協(xié)議棧，可以直接利用它實(shí)現無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)。模組使用標準的UART串行通信接口(如圖3.4)與主芯片進(jìn)行通信，可以與任何帶有通用UART串行通信接口的控制器進(jìn)行連接。
GPRS模組使用標準串口與主控制器進(jìn)行通訊。模組帶有一個(gè)10針的接口，該接口可以直接和MCU相連接�；蛘哂脩�(hù)可以通過(guò)模組上的RS232接口和PC機直接相連接使用。
GPRS模組需通過(guò)J4的電源開(kāi)關(guān)信號(PWRKEY)輸入引腳向GPRS模組輸入，上電時(shí)序GPRS才能被啟動(dòng)，啟動(dòng)后GPRS的信號指示燈會(huì )閃爍。也可以手動(dòng)按下GPRS模組上的ON/OFF按鍵，大約2秒之后松開(kāi)，GPRS模組亦可以被啟動(dòng)。
GPRS模組啟動(dòng)之后，即可通過(guò)UART接口發(fā)送AT指令來(lái)控制語(yǔ)音或數據收發(fā)。
電源電路設計，由于本控制系統單元電路較多對且對5V 電源的要求比較高，其中TC35 模塊的突發(fā)耗電電流峰值可達2.5A，故外加的穩壓器件必須達到足以提供TC35 和其他電路額定電流的條件。在本系統中，采用了芯片s3c2440 完成從12V 到5V 的轉換，必須特別注意的是， s3c2440芯片完成開(kāi)關(guān)電源轉換需要大功率的電感(100uH)和電容，以提高儲能的能力，達到單元電路的耗電需求。s3c2440為5.0V3A 開(kāi)關(guān)電源穩壓器。
4 軟件linux操作系統介紹
Linux是 Unix 的一種，它控制整個(gè)系統基本服務(wù)的核心程序 (kernel) 是由 Linus 帶頭開(kāi)發(fā)出來(lái)的，“Linux”這個(gè)名稱(chēng)便是以“Linus's unix”來(lái)命名，Linus 選擇用“大眾公有版權” (GPL)的方式來(lái)發(fā)行這份程序，這個(gè)版權允許任何人以任何形式復制與散布 Linux 的原始程序，換句話(huà)說(shuō)，Linux 實(shí)際上是“免費的”，使用者在網(wǎng)絡(luò )上就可以抓到 Linux 的原始程序代碼，隨心所欲的復制與更改 Linux 的原始程序，在因特網(wǎng)的日漸盛行以及 Linux 開(kāi)放自由的版權之下，吸引了無(wú)數計算機高手投入開(kāi)發(fā)、改善 Linux 的核心程序，使得 Linux 的功能日見(jiàn)強大，所以今日我們可以在網(wǎng)絡(luò )上免費下載 Linux 使用，或者花很少的一點(diǎn)費用就可以取得 Linux 光盤(pán)，這都是因為 Linux 是 GPL 版權的緣故。
Boa服務(wù)器和普通Web 服務(wù)器一樣， 能夠完成接收客戶(hù)端請求、分析請求、響應請求、向客戶(hù)端返回請求結果等任務(wù)。
Boa服務(wù)器根據請求方法的不同， 做出不同的響應. 如果請求方法為HEAD， 則直接向瀏覽器返回響應首部; 如果請求方法為GET， 則在返回響應首部的同時(shí)， 將客戶(hù)端請求的URL 目標文件從服務(wù)器上讀出， 并且發(fā)送給客戶(hù)端瀏覽器; 如果請求方法為POST， 則將客戶(hù)發(fā)送過(guò)來(lái)的表單信息傳送給相應的CGI 程序， 作為CGI 的參數來(lái)執行CGI 程序， 并將執行結果發(fā)送給客戶(hù)端瀏覽器。 Boa 的功能實(shí)現也是通過(guò)建立連接、綁定端口、進(jìn)行偵聽(tīng)、請求處理等來(lái)實(shí)現的。
CGI是： “公共網(wǎng)關(guān)接口”(Common Gateway Interface)的簡(jiǎn)稱(chēng)，是HTTP服務(wù)器與其它程序進(jìn)行“交談”的一種工具，其程序須運行在網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器上。
CGI是一段程序，它運行在Server上，提供同客戶(hù)端 Html頁(yè)面的接口。
CGI的功能：
(1)通常情況下CGI程序被用來(lái)解釋處理來(lái)自表單的輸入信息，在服務(wù)器產(chǎn)生相應的處理，并將相應的信息反饋給瀏覽器。
(2)CGI程序使網(wǎng)頁(yè)具有交互功能。
CGI處理步驟：
通過(guò)Internet把用戶(hù)請求送到服務(wù)器。服務(wù)器接收用戶(hù)請求并交給CGI程序處理。CGI程序把處理結果傳送給服務(wù)器。服務(wù)器把結果送回到用戶(hù)。
CGI可以用任何一種語(yǔ)言編寫(xiě)，只要這種語(yǔ)言具有標準輸入、輸出和環(huán)境變量。
5 結論
本控制詳細地闡述了遠程控制原理、短消息發(fā)送的實(shí)現方法、以及相關(guān)電路的設計原理，設計中充分利用了系統的硬件和軟件資源，實(shí)現了各個(gè)模塊的協(xié)調控制，提高了系統的可靠性和通用性。經(jīng)過(guò)設計方案論證，設計了相應的硬件電路和系統軟件，進(jìn)行了單機調試和與PC 機聯(lián)機調試，結果表明，所設計的電路和軟件能完成基本的測試功能。
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