智能家居畢業(yè)論文--基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計報告</b></p><p>　　2014—2015學(xué)年第 一學(xué)期</p><p>　　課程名稱 綜合實訓(xùn)項目</p><p>　　設(shè)計題目 智能家居（控制與通信的實現(xiàn)）</p><p><b>　　2014年9月3日</b></p>&

2、lt;p>　　基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　物聯(lián)網(wǎng)作為朝陽的產(chǎn)業(yè)，被列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一。物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。智能家居是以住

3、宅為平臺，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)備集成形成智能家居系統(tǒng)的居住環(huán)境。物聯(lián)網(wǎng)智能家居通過家居智能管理系統(tǒng)的設(shè)備來實現(xiàn)家庭安全、舒適、信息交互與通信的能力。本文結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)和智能家居的相關(guān)技術(shù)，將傳感器、控制器等設(shè)備通過無線技術(shù)連接和采集數(shù)據(jù)信息的處理，實現(xiàn)了使用傳感器采集室內(nèi)溫度，光線等數(shù)據(jù)，在嵌入式終端中進行信息的讀取和處理，做出相應(yīng)的操作。整個過程涉及到基于ZigBee的

4、無線傳感網(wǎng)絡(luò)和利用Java socket實現(xiàn)雙機通信的應(yīng)用。該設(shè)計分為以下幾個部分：一、首先分析課題來源與市場需求，然后對整個系統(tǒng)進行了概述；二、對該系統(tǒng)的框架進行介紹；三、對整個系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計進行詳細的介紹。本論文設(shè)計是基于物聯(lián)網(wǎng)和智能家居相結(jié)合的背景下，實現(xiàn)了對家居環(huán)境中的光線，溫度，煙霧等因素</p><p>　　關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)，智能家居，無線傳感網(wǎng)絡(luò)，Java socket關(guān)鍵詞</p>

5、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1緒論.............................................................1</p><p>　　1.1物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)概述......................................1</p><p>　　1

6、.1.1物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)開發(fā)背景............................1</p><p>　　1.1.2物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)意義................................2</p><p>　　1.1.3物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)現(xiàn)狀................................2</p><p>　　1.2論文的結(jié)

7、構(gòu)..................................................3</p><p>　　2系統(tǒng)開發(fā)工具.....................................................4</p><p>　　2.1ZigBee技術(shù).................................................4

8、</p><p>　　2.1.1ZgBee特點.............................................5</p><p>　　2.1.2ZigBee技術(shù)的優(yōu)勢......................................6</p><p>　　2.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)............................

9、..................7</p><p>　　2.3Java socket雙機通信模塊...............................................7</p><p>　　3需求分析.........................................................9</p><p>　　3

10、.1實際業(yè)務(wù)工作流程............................................9</p><p>　　3.2設(shè)計目標(biāo)...................................................10</p><p>　　3.3設(shè)計特點...................................................1

11、0</p><p>　　3.4設(shè)計原則...................................................11</p><p>　　3.5功能需求...................................................11</p><p>　　4系統(tǒng)設(shè)計.........................

12、...............................13</p><p>　　4.1傳感器節(jié)點WSN網(wǎng)絡(luò)模塊設(shè)計.................................13</p><p>　　4.2嵌入式服務(wù)器終端模塊設(shè)計...................................15</p><p>　　4.3Java socket

13、雙機通信模塊設(shè)計..........................................20</p><p>　　5結(jié)束語..........................................................25</p><p><b>　　附錄 </b></p><p><b>　

14、　1緒論</b></p><p>　　隨著人們生活水平的提高和科技的發(fā)展，家居智能化已成為一種必然趨勢而深入千家萬戶。家居智能化是利用計算機、通信、網(wǎng)絡(luò)、電力自動化、信息、結(jié)構(gòu)化布線、無線等技術(shù)將所有不同的設(shè)備應(yīng)用和綜合功能互連于一體的系統(tǒng)。它以住宅為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ?、網(wǎng)絡(luò)家電、通信、家電設(shè)備自動化、遠程醫(yī)療、家庭辦公、娛樂等功能，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理為一體的安全、便利、舒適、節(jié)能、娛樂、高效、環(huán)保

15、的居住環(huán)境。</p><p>　　1.1物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)概述</p><p>　　這個章節(jié)主要分三個部分介紹：物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的開發(fā)背景，開發(fā)意義和應(yīng)用現(xiàn)狀。</p><p>　　1.1.1物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)開發(fā)背景</p><p>　　2009年1月，IBM公司提出了“智慧地球”的理念；2009年8月，溫家寶在中科院無錫高新微納傳感網(wǎng)工

16、程技術(shù)研發(fā)中心考察時，提出了“感知中國”。物聯(lián)網(wǎng)被預(yù)言為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮，一時間很多人預(yù)見到了一場新的技術(shù)革命。現(xiàn)代社會努力創(chuàng)造著舒適的環(huán)境，空調(diào)的出現(xiàn)讓人們得到了舒暢的體驗。在使用空調(diào)時，人們出現(xiàn)了兩種心態(tài)，有的人怕浪費電，在家里沒人的時候把空調(diào)關(guān)掉，可是回到家時卻不得不面對冷冰冰或熱烘烘的情況；也有的人為了舒適一直開著空調(diào)，長時間地讓空調(diào)運轉(zhuǎn)既費電又影響使用壽命。進入新世紀(jì)，我國人民的物質(zhì)文化

17、生活水平不斷提高，移動通信的飛速發(fā)展給人們的生活注入新鮮血液，豐富了人們的生活。眾所周知，越來越多的人擁有自己的手機，而我國移動網(wǎng)絡(luò)的鋪建將使我們更好地在移動網(wǎng)絡(luò)的世界里遨游，如果能夠通過手機來遠程控制家里的空調(diào)，讓人們在到家之前把家里的空調(diào)打開，當(dāng)我們邁進家門時，舒適的溫度會使我們的心情更加愉悅。在互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)普及的今天，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)聯(lián)系起了每一個人，隨著各種消費電子的智能化，還有無線傳感器的迅速發(fā)展，人們想到了是否可以用網(wǎng)絡(luò)將每一個物體

18、都聯(lián)系起來，以實現(xiàn)</p><p>　　1.1.2物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)意義</p><p>　　社會經(jīng)濟的發(fā)展，信息化程度的不斷提高，人們生活節(jié)秦的不斷加快，使人們對居家環(huán)境智能化的程度也提出了更高的要求。當(dāng)人們離開自已的居住環(huán)境時，如何獲取家中的環(huán)境信息，已成為一種現(xiàn)實需求，基于Internet與GSM網(wǎng)成為可選擇的發(fā)展方向。利用互聯(lián)網(wǎng)傳輸信息具有信息量大、直觀等優(yōu)勢，但目前實現(xiàn)成本相對較

19、高，阻礙其進入普通家庭。近年來，短消息業(yè)務(wù)（SMS）作為GSM的一種增值服務(wù)，隨著GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的不斷擴大，得到了迅速發(fā)展，它具有傳輸速度快，費用低，不占用語音通信通道等優(yōu)點,本系統(tǒng)重在研究基于SMS短信業(yè)務(wù)，一種操作方便、經(jīng)濟、實用、可擴展性好的智能家居控制系統(tǒng)。</p><p>　　物聯(lián)網(wǎng)智能家居產(chǎn)品融合自動化控制系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)于一體，將各種家庭設(shè)備(如音視頻設(shè)備、照明系統(tǒng)、窗簾控制、

20、空調(diào)控制、安防系統(tǒng)、數(shù)字影院系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)家電等)通過智能家庭網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)自動化，通過寬帶和無線網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)對家庭設(shè)備的遠程操控。與普通家居相比，智能家居不僅提供舒適宜人且高品位的家庭生活空間，實現(xiàn)更智能的家庭安防系統(tǒng);還將家居環(huán)境由原來的被動靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ?，提供全方位的信息交互功能。物?lián)網(wǎng)中的無線傳感器應(yīng)用對家庭的智能防災(zāi)，燈光控制，以及家電聯(lián)網(wǎng)都提供了一種很好的解決辦法。而且使用Java socket雙機通信模塊，可

21、以將家庭中的突發(fā)事件信息告知戶主，并且進行智能報警。這樣就極大降低了家庭意外災(zāi)難的損失。</p><p>　　1.1.3物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)現(xiàn)狀</p><p>　　智能家居是利用微處理電子技術(shù)，來集成或控制家中的電子電器產(chǎn)品或系統(tǒng)。家庭網(wǎng)絡(luò)是在家庭范圍內(nèi)（可擴展至鄰居、小區(qū)）將PC、家電、安全系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和廣域網(wǎng)相連接的一種新技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)家電是將普通家用電器利用數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能控制

22、技術(shù)設(shè)計改進的新型家電產(chǎn)品。網(wǎng)絡(luò)家電是一種價格低廉、操作簡便、實用性強、帶有PC主要功能的家電產(chǎn)品。物聯(lián)網(wǎng)智能家居現(xiàn)在處于起步階段，由于智能家居受產(chǎn)品生產(chǎn)廠家的限制，在短時間內(nèi)還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，所以一般都是一個廠家單獨做系統(tǒng)研發(fā)的。智能家居產(chǎn)品大規(guī)模批量化生產(chǎn)還需要時間加之協(xié)議不統(tǒng)一，隨之帶來的就是產(chǎn)品成本相對較高。國內(nèi)從事智能家居行業(yè)的生產(chǎn)廠家魚龍混雜，良莠不齊，有獨立從事智能家居系統(tǒng)的生產(chǎn)企業(yè)，有家電行業(yè)兼做智能家居系統(tǒng)，有安防

23、企業(yè)兼做智能家居系統(tǒng)的，還有運營商也參與到智能家居行業(yè)的，各自的出發(fā)點不同，所以生產(chǎn)出的產(chǎn)品也就各不相同產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，影響了消費者對智能家居產(chǎn)品的信任；再者智能家居行業(yè)的售后服務(wù)水平較低，智能家居系統(tǒng)相對比較復(fù)雜，系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)性較大，出問題的幾率相對較高，這時候如果售后服務(wù)不能到位的話則會嚴(yán)重影響客戶對智能家居產(chǎn)品的滿意度。</p><p><b>　　1.2論文的結(jié)構(gòu)</b><

24、/p><p>　　論文的結(jié)構(gòu)主要分四個部分：1.緒論。主要介紹物聯(lián)網(wǎng)智能家居的背景、意義、現(xiàn)狀。2.系統(tǒng)開發(fā)工具。主要介紹系統(tǒng)設(shè)計需要的技術(shù)工具。3.需求分析。主要介紹系統(tǒng)功能需求性。4.系統(tǒng)設(shè)計。主要介紹系統(tǒng)各個部分設(shè)計。</p><p><b>　　2系統(tǒng)開發(fā)工具</b></p><p>　　該部分主要介紹系統(tǒng)所采用的技術(shù)及開發(fā)工具，涉及,采用

25、的架構(gòu)ZigBee技術(shù)的模塊、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）、Java socket雙機通信模塊等。</p><p>　　2.1ZigBee技術(shù)</p><p>　　無線傳感器技術(shù)是目前無線通信領(lǐng)域內(nèi)研究的一個熱點技術(shù)，它綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，能夠通過各類集成化的微型傳感器協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，通過嵌入式系統(tǒng)

26、對信息進行處理，并通過隨機自組織無線通信網(wǎng)絡(luò)以多跳中繼方式將所感知的信息傳送到用戶終端。所謂傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量部署在一定區(qū)域內(nèi)的、具有無線通信與計算能力的微小傳感器節(jié)點通過自組織方式構(gòu)成的能根據(jù)環(huán)境自主完成指定任務(wù)的分布式智能化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點間距離很短，一般采用多跳(multi-hop)的無線通信方式通信。傳感器網(wǎng)絡(luò)可以在獨立的環(huán)境下運行，也可以通過網(wǎng)關(guān)連接到互聯(lián)網(wǎng)，使用戶遠程訪問[4]。ZigBee技術(shù)譯為紫蜂技術(shù)，是一個

27、有關(guān)組網(wǎng)、安全和應(yīng)用軟件方面的新型傳感器網(wǎng)絡(luò)，被稱作IEEE802.15.4(ZigBee)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在標(biāo)準(zhǔn)化方面，IEEE802.15.4工作組主要負責(zé)制定物理層和MAC層的協(xié)議，其余協(xié)議主要參照和采用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)，高層應(yīng)用、測試和市場推廣等方面的工作將由ZigBee聯(lián)盟負責(zé)。其結(jié)構(gòu)簡單、低功耗、低速率、低成本和可靠性高的雙向無</p><p>　　應(yīng)用層匯聚層網(wǎng)絡(luò)層LLC數(shù)據(jù)鏈路層MAC物理層</p>

28、<p>　　圖2-1IEEE802.15.4協(xié)議架構(gòu)</p><p>　　物理層分別是2.4GHz物理層和868／915MHz物理層，它們都基于DSSS(DirectSequenceSpreadSpectrum，直接序列擴頻)技術(shù)，使用相同的物理層數(shù)據(jù)包格式，區(qū)別在于工作頻率、調(diào)制技術(shù)、擴頻碼片長度和傳輸速率。其中2.4GHz波段為全球統(tǒng)一的無需申請的ISM頻段，有助于ZigBee設(shè)備的推廣和生產(chǎn)成

29、本的降低，該頻段的物理層使用了16個信道、250kb/s的傳輸速率。數(shù)據(jù)鏈路層分為邏輯鏈路控制子層(LLC)和介質(zhì)訪問控制子層(MAC)。LLC子層功能包括傳輸可靠性保障、數(shù)據(jù)包的分段與重組、數(shù)據(jù)包的順序傳輸；MAC層通過SSCS(Service—SpecificConvergenceSublayer，業(yè)務(wù)相關(guān)的會聚子層)協(xié)議能支持多種LLC標(biāo)準(zhǔn)，其功能包括設(shè)備間無線鏈路的建立、維護和拆除、確認(rèn)模式的幀傳送與接收、信道接入控制、幀校驗、

30、預(yù)留時隙管理和廣播信息管理。網(wǎng)絡(luò)層采用基于adhoc技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，功能包括拓撲管理、MAC管理、路由管理和安全管理根據(jù)節(jié)點的不同角色，可分為全功能設(shè)備(FullFunctionDevice；FFD)與精簡功能設(shè)備(ReducedF</p><p>　　2.1.1ZgBee特點</p><p>　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)由大量的節(jié)點根據(jù)自組織網(wǎng)絡(luò)的方式構(gòu)成，一般節(jié)點通過各種方式大量部署在

31、被感知對象內(nèi)部或者附近。這些節(jié)點通過無線自組織傳輸網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)作的方式感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中的信息，可以實現(xiàn)對任意地點的信息在任意時間的采集、處理和分析[5]。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2-2所示(虛線表示無線鏈路，實線表示有線鏈路)。1.無中心。WSN沒有嚴(yán)格的控制中心，所有節(jié)點地位平等，是一個對等式網(wǎng)絡(luò)。節(jié)點可以隨時加入或離開網(wǎng)絡(luò)，任何節(jié)點的故障不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的運行，具有很強的抗毀性。2.自組織。網(wǎng)絡(luò)的布設(shè)和展開無需依賴于任何預(yù)

32、設(shè)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，節(jié)點通過分層協(xié)議和分布式算法協(xié)調(diào)各自的行為,節(jié)點開機后就可以快速、自動地組成一個獨立的網(wǎng)絡(luò)。3.動態(tài)拓撲。WSN是一個動態(tài)的網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點可以隨處移動；一個節(jié)點可能會因為電池能量耗盡或其它故障，退出網(wǎng)絡(luò)運行，也可能由于工作的需要而被添加到網(wǎng)絡(luò)中。ZigBee會根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)隨時發(fā)生變化，因此網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有動態(tài)拓撲組織功能。4.節(jié)點數(shù)量眾多，分布密集。WSN節(jié)點數(shù)量大、分布范圍廣。這樣的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具備一定的軟、硬件健壯性和

33、容錯性。</p><p>　　2.1.2ZigBee技術(shù)的優(yōu)勢</p><p>　　1.低功耗。在低耗電待機模式下，2節(jié)5號干電池可支持1個節(jié)點工作6-24個月，甚至更長。這是ZigBee的突出優(yōu)勢。相比較，藍牙能工作數(shù)周、WiFi可工作數(shù)小時。2.低成本。通過大幅簡化協(xié)議（不到藍牙的1/10）降低了對通信控制器的要求，按預(yù)測分析，以8051的8位微控制器測算，全功能的主節(jié)點需要32KB代

34、碼，子功能節(jié)點少至4KB代碼，而且ZigBee免協(xié)議專利費。3.低速率。ZigBee工作在250kbps的通訊速率，滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求。4.近距離。傳輸范圍一般介于10～100m之間，在增加RF發(fā)射功率后，亦可增加到1-3km。這指的是相鄰節(jié)點間的距離。如果通過路由和節(jié)點間通信的接力，傳輸距離將可以更遠。5.短時延。ZigBee的響應(yīng)速度較快，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms，節(jié)點連接進入網(wǎng)絡(luò)只需30ms，進一步節(jié)省了電能。

35、相比較，藍牙需要3-10s、WiFi需要3s。6.高容量。ZigBee可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由一個主節(jié)點管理若干子節(jié)點，最多一個主節(jié)點可管理254個子節(jié)點；同時主節(jié)點還可由上一層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點管理，最多可組成65000個節(jié)點的大網(wǎng)。7.高安全。Zi</p><p>　　2.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetwork,簡稱WSN）就是

36、由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對象的信息，并發(fā)送給觀察者。傳感器、感知對象和觀察者構(gòu)成了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個要素。隨著微機電系統(tǒng)(Micro-Electro-MechanismSystem,簡稱MEMS)、片上系統(tǒng)（SOC，SystemonChip）、無線通信和低功耗嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展,孕育出無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wirel

37、essSensorNetworks,WSN)，并以其低功耗、低成本、分布式和自組織的特點帶來了信息感知的一場變革。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。很多人都認(rèn)為，這項技術(shù)的重要性可與因特網(wǎng)相媲美：正如因特網(wǎng)使得計算機能夠訪問各種數(shù)字信息而可以不管其保存在什么地方，傳感器網(wǎng)絡(luò)將能擴展人們與現(xiàn)實世界進行遠程交互的能力。它甚至被人稱為一種全新類型的計算機系統(tǒng)，這就是因為

38、它區(qū)別于過去硬件的可到處散布的特點以及集體分</p><p>　　2.3Java socket雙機通信模塊</p><p>　　利用Java Sock實現(xiàn)雙機通信</p><p>　　摘要：Socket(套接字)是一種基于TCP/IP的編程接口。它采用客戶/服務(wù)器通信機制，使客戶端和服務(wù)器端通過Socket接口在網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)連接和數(shù)據(jù)交換。它提供了一系列系統(tǒng)調(diào)用，使用

39、戶可以方便地實現(xiàn)TCP和UDP等多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的通信。它使用戶可以在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議上工作而不必對該網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有非常深入的了解。這樣編寫的程序可被迅速移植到任何支持Socket的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中去。</p><p>　　本文通過主要利用Java Socket來實現(xiàn)雙機通信，實現(xiàn)一個簡單的服務(wù)器，客戶端實時通訊工具。并對Java Socket的實現(xiàn)進行簡單的分析和講解，通過本文以達到對Socket的原理又一個較清晰的認(rèn)識。</

40、p><p>　　關(guān)鍵詞：套接字、 SocketServer類、客戶機/服務(wù)器模式</p><p><b>　　1 理論基礎(chǔ)</b></p><p>　　1.1 套接字通信 </p><p>　　套接字（Socket）

41、是網(wǎng)絡(luò)通信的基本單元操作，又被稱作端口，通常用來實現(xiàn)客戶方向和服務(wù)器的連接。網(wǎng)上的兩個程序通過一個雙向的通信連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，在實現(xiàn)雙向通信前鏈路的每一個端都建立一個Socket，通過對Socket的讀/寫操作實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信功能。套接字是網(wǎng)絡(luò)通信的一個標(biāo)準(zhǔn)。套接字分為以下三種類型：</p><p><b>　　（1）流套接字</b></p><p>　　這是最常用的套

42、接字類型，TCP/IP協(xié)議中的TCP協(xié)議用此類接口，它提供面向連接的（建立虛電路），無差錯的、發(fā)送先后順序一致的，包長度不限和非重復(fù)的網(wǎng)絡(luò)信包傳輸。</p><p><b>　?。?）數(shù)據(jù)報套接字</b></p><p>　　TCP/IP協(xié)議族中的UDP協(xié)議使用此類接口，它是無連接的服務(wù)，以獨立的信包進行網(wǎng)絡(luò)傳輸，信包最大長度為32KB，傳輸不保證順序性、可靠性和無重

43、復(fù)性，它通常用于單個報文傳輸或可靠性不重要的場合。</p><p>　?。?）原始數(shù)據(jù)包套接字</p><p>　　提供對網(wǎng)絡(luò)下層通信協(xié)議的直接訪問，它一般不是提供給普通用戶的，主要用于開發(fā)新的協(xié)議或者用于協(xié)議教隱蔽的功能。</p><p>　　所有Socket通信程序的基本結(jié)構(gòu)都是一樣的，主要有創(chuàng)建Socket、打開連接到Socket的輸入流和輸出流、按照一定的協(xié)

44、議對Socket進行讀寫操作。關(guān)閉Socket這四個步驟，通過這四個步驟可以完成一般的Socket通信。</p><p>　　1.2 JAVA Sockets編程概述：</p><p>　　用Java語言編程實現(xiàn)Socket通信，其原理與使用其他語言基本相同，不同之處是：（1）java是跨平臺的編程語言，所以用java編寫的Socket通信程序可以工作在所有支持TCP/IP協(xié)議和java的

45、軟硬件平臺上；（2）因為Java是面向?qū)ο蟮恼Z言，所以在編程中需要使用一些與Socket有關(guān)的系統(tǒng)類，其中用于實現(xiàn)流Socket的類主要有：InetAddress類,Socket類,ServerSocket類。</p><p>　　InetAddress類的對象用來保存IP地址，Socket類的對象用來創(chuàng)建Socket通信的客戶端，Socket通信的服務(wù)器端則有ServerSocket類的對象來實現(xiàn)，用上述幾個類

46、就可以很方便的生成用戶自己的TCP/IP通信程序。這幾個類都屬于Java.net包，大部分用來處理網(wǎng)絡(luò)操作的系統(tǒng)類都包含在這個包中，所以用JAVA編寫程序是，一般要在程序開始部分用import語句加載這個包，以便引入這些類。用JAVA語言編寫Socket程序的過程就是創(chuàng)建和定義Socket類和ServerSocket類的子類的過程。</p><p>　　1.3 JAVA 有關(guān)概</p><p&

47、gt;　　1.3.1 Java中輸入/輸出流概念</p><p>　　過濾流DataInputStream 和DataOutputStream 除了分別作為FilterInputStream 和FilterOutputStream的子類外，還分別實現(xiàn)了接口 DataInput 和DataOutput。接口DataInput 中定義的方法主要包括從流中讀取基本類型的數(shù)據(jù)、讀取一行數(shù)據(jù)、或者讀取指定長

48、度的字節(jié)數(shù)，如readBoolean() readInt()、readLine()、readFully()等。接口DataOutput中定義的方法主要是向流中寫入基本類型的數(shù)據(jù)或者寫入一定長度的字節(jié)數(shù)組，如writeChar()、writeDouble() DataInputStream可以從所連接的輸入流中讀取與機器無關(guān)的基本類型數(shù)據(jù)，用以實現(xiàn)一種獨立于具體平臺的輸入方式；DataInputStream 可以向所連接的輸出流寫入基本類

49、型的數(shù)據(jù)。</p><p>　　1.3.2 Java語言</p><p>　　Java語言的優(yōu)點主要表現(xiàn)在：簡單、面向?qū)ο?、多線程、分布性、體系結(jié)構(gòu)中立、安全性等方面。(1) 簡單性 Java與C++語言非常相近，但Java比C++簡單，它拋棄了C++中的一些不是絕對必要的功能，如頭文件、預(yù)處理文件、指針、結(jié)構(gòu)、運算符重載、多重繼承以及自動強迫同型。 Java實現(xiàn)了自動的垃圾收集

50、，簡化了內(nèi)存管理的工作。這使程序設(shè)計更加簡便，同時減少了出錯的可能。(2) 面向?qū)ο?Java提供了簡單的類機制和動態(tài)的構(gòu)架模型。對象中封裝了它的狀態(tài)變量和方法，很好地實現(xiàn)了模塊化和信息隱藏；而類則提供了一類對象的原型，通過繼承和重載機制，子類可以使用或重新定義父類或超類所提供的方法，從而既實現(xiàn)了代碼的復(fù)用，又提供了一種動態(tài)的解決方案。 Java是一種完全面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言，它除了數(shù)組、布爾和字符三個基本數(shù)據(jù)類型外

51、的其它類都是對象，它不再支持全局變量。在Java中，如果不創(chuàng)建新類就無法創(chuàng)建程序，Java程序在運行時必須先創(chuàng)建一個類的實例，然后才能提交運行。 Java同樣支持繼承特性，Java的類可以從其它類中繼承行為，但Java只支持類的單重繼承，</p><p>　　1.3.3與Socket有關(guān)的java類:</p><p>　　1.InetAddress類：</p><

52、;p>　　用來保存因特網(wǎng)上的IP地址的類，它含有很多成員變量和方法，其中比較常用的有g(shù)etLocalHost,getByName和getAllByName,利用它們都可以創(chuàng)建該類的對象，獲得一個Java程序操縱、處理的IP地址。例如下面的程序段可以根據(jù)主機名獲取其IP地址：</p><p><b>　　try{ </b></p><p>　　InetAddres

53、s remoteOP=InetAddress.getByName(“www.hpu.edu.cn”);</p><p>　　}catch(UnknownHostException excpt){</p><p>　　System.err.println(“Unknown host:”+excpt);</p><p><b>　　}</b><

54、;/p><p>　　2.Socket類：</p><p>　　用來實現(xiàn)TCP/IP通信的端口套接字類，所有希望通過socket來完成與遠程主機進行TCP/IP連接和通信的程序，都必須創(chuàng)建一個socket類的對象。這個類對象的作用首先是根據(jù)遠程主機的IP地址和端口號在本地主機創(chuàng)建一個與遠程主機的聯(lián)接；其次，在連接建立后，本地主機程序就可以使用這個類對象提供的輸入/輸出通道與遠程主機實現(xiàn)通信。&l

55、t;/p><p>　　當(dāng)一個socket被創(chuàng)建時，它所指定的連接也將同時被建立并打開，若連接成功，調(diào)用這個socket對象的有關(guān)方法就可以實現(xiàn)與遠程主機的讀寫通信操作；若連接失敗，則構(gòu)造函數(shù)會拋出例外，表示沒有成功創(chuàng)建對象。</p><p>　　Socket 對象的方法getInputStream()和getOutputStream()用來實現(xiàn)程序通過Socket 對遠程方的讀寫。調(diào)用getI

56、nputStream()方法返回一個抽象的getInputStream對象，可以從遠程方讀取二進制數(shù)據(jù)；調(diào)用getOutputStream()方法可以返回一個抽象的getOutputStream對象，實現(xiàn)遠程方的寫入操作。由于getInputStream和getOutputStream都只是對二進制的原始數(shù)據(jù)的讀寫，而不能實現(xiàn)對復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的直接操作，所以在實際應(yīng)用中一般要先對getInputStream()和getOutputStre

57、am()方法返回的輸入/輸出流作加工變換后再使用。當(dāng)與Socket的通信結(jié)束時，可用調(diào)用close()方法來關(guān)閉連接。另外，調(diào)用getLocalPort()和getInetAddress() 方法還可獲得Socket連接的服務(wù)器的有關(guān)服務(wù)器端口號和IP地址等有關(guān)信息。</p><p>　　3.ServerSocket 類</p><p>　　它是java 用來實現(xiàn)TCP/IP通信服務(wù)器端程

58、序的主要機制。當(dāng)一個ServerSocket對象被創(chuàng)建時，程序在本機的指定端口處提供服務(wù)并開始監(jiān)聽可能的來自客戶端的服務(wù)請求。當(dāng)一個客戶請求連接并被接受時，服務(wù)器程序?qū)?chuàng)建一個Socket對象與遠程的客戶機相連，實現(xiàn)讀寫通信操作。</p><p>　　該類的accept()方法用來等待并接受客戶機的一個連接，當(dāng)這個方法被調(diào)用時，服務(wù)器進程或線程將處于阻塞狀態(tài)，直至它監(jiān)聽到有一個客戶進程提出服務(wù)請求，并與之成功連接

59、，這時方法將返回一個新創(chuàng)建的服務(wù)器端的Socket對象，這個對象已經(jīng)與遠程客戶機連接成功，并可以與客戶機的Socket實現(xiàn)讀寫操作。若服務(wù)器可同時提供的連接數(shù)超過一個，則服務(wù)器程序應(yīng)該創(chuàng)建一個新的線程來完成與客戶機的通信，而保留原有監(jiān)聽線程繼續(xù)準(zhǔn)備接受其它客戶機的服務(wù)請求。當(dāng)ServerSocket對象要結(jié)束它在特定端口上提供的服務(wù)時，可以調(diào)用close()方法實現(xiàn)。</p><p>　　2客戶機/服務(wù)器通信的實

60、現(xiàn)：</p><p>　　2.1服務(wù)器端的開發(fā)</p><p>　?。?）服務(wù)器端實現(xiàn)對主機某個端口不斷監(jiān)聽，并不斷接受客戶端的連接請求，當(dāng)受到連接后打印客戶的的信息并向客戶端完成一次服務(wù)。</p><p>　　（2）使用readUTF方法的DataInputStream處理流提供的方法，功能為讀取滿足UTF格式的字符串。并使用writeUTF方法為DataOutp

61、utStream處理流提供的方法，功能為寫出滿足UTF 格式的字符。一般在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生消息都在發(fā)送端用writeUTF方法寫，在接收端使用readUTF方法讀取，這樣程序的兼容性強，不容易受到亂碼。</p><p><b>　　2.2客戶端的開發(fā)</b></p><p>　?。?）客戶端用于對某個固定IP的服務(wù)器進行連接，接著向服務(wù)器發(fā)送一條消息，最后接受服務(wù)器的返回消

62、息并打印。</p><p>　?。?）為了與服務(wù)器對應(yīng)，發(fā)送消息還要使用DataInputStream的writeUTF方法。同時應(yīng)該注意的兩邊的首發(fā)順序是互逆的，服務(wù)器現(xiàn)售后發(fā)，客戶端先發(fā)后收。</p><p><b>　　程序附后?。。。?！</b></p><p><b>　　3需求分析</b></p>

63、<p>　　隨著社會經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、家庭人口結(jié)構(gòu)以及信息技術(shù)的發(fā)展變化,人們對家居環(huán)境的安全性、舒適性、效率性、透明性提出了更高的要求。同時越來越多的家庭要求家居產(chǎn)品不僅要具備簡單的智能，更要求整個系統(tǒng)在功能擴展、外延以及服務(wù)方面能夠做到簡單、方便、輕松、安全。很顯然我們的家居生活需要改變，智能家居系統(tǒng)提供廣泛的信息交互功能，優(yōu)化居住環(huán)境，幫助人們有效地利用網(wǎng)絡(luò)的便捷性各種實現(xiàn)了對家居環(huán)境的控制。智能家居產(chǎn)品為家居環(huán)境、家電設(shè)備提供

64、一個共享的接入中心，實現(xiàn)對家庭環(huán)境及其設(shè)備的智能管理、遠程管理、集中管理和資源共享。隨著網(wǎng)絡(luò)科技的高速發(fā)展，在可以預(yù)見的未來，在智能化住宅中，以寬帶網(wǎng)絡(luò)將家里的電腦、電視機、家電、安防系統(tǒng)等連成一體的自主控制、擴展、享用的工作、學(xué)習(xí)、娛樂家庭綜合信息服務(wù)平臺。</p><p>　　3.1實際業(yè)務(wù)工作流程</p><p>　　整個系統(tǒng)主要由三部分組成：傳感器節(jié)點WSN網(wǎng)絡(luò)，嵌入式服務(wù)器終端，

65、Java socket雙機通信模塊及其他裝置。其中傳感器節(jié)點網(wǎng)絡(luò)中包含了多個無線傳感器節(jié)點，每個節(jié)點都是由一個傳感器模塊加上一個ZigBee通信模塊組成的。傳感器進行實時的檢測，檢測到的數(shù)據(jù)通過ZigBee通信模塊傳到節(jié)點控制，節(jié)點控制處理收集到的信息，做出相應(yīng)的操作處理。手機終端可以遠程通過GPRS網(wǎng)絡(luò)，連接到嵌入式服務(wù)器終端中心控制臺，中心控制臺處理連接的信息，通過ZIgBee模塊發(fā)送處理信息到相應(yīng)的ZigBee模塊，節(jié)點控制臺收到

66、指令作出相應(yīng)的處理。系統(tǒng)流程如圖3-1。</p><p><b>　　圖3-1整體框架圖</b></p><p><b>　　3.2設(shè)計目標(biāo)</b></p><p>　　由于住宅設(shè)計情況比較多種多樣性，信號的覆蓋采取整體設(shè)計，局部進行設(shè)計實施，由于每個房間的封閉性，可能會引起信號的衰減，采取信號覆蓋區(qū)域連接，各個區(qū)域內(nèi)的信

67、號能夠連通進行信號的傳輸，系統(tǒng)使用的無線信號傳輸頻率是2.4GHz，在此頻率的無線傳感網(wǎng)絡(luò)為全球統(tǒng)一的，無需申請的ISM頻段，同時可以對無線信號進行加密，保證了無線傳輸數(shù)據(jù)的安全性。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的需求進行開發(fā)設(shè)計，主要實現(xiàn)如下設(shè)計目標(biāo)：1.當(dāng)用戶需要遠程控制的空調(diào)開關(guān)時，只要用手機發(fā)送指定命令的短信息，通過GPRS模塊的接收，并將短信息翻譯成為可以識別的命令傳輸給家庭控制器，控制器經(jīng)過處理，通過ZigBee模塊的無線傳輸將命令

68、發(fā)送到與空調(diào)相連接的控制器上，通過控制器實現(xiàn)了對空調(diào)的控制。2.當(dāng)用戶需要遠程控制窗簾的開關(guān)時，只要用手機發(fā)送指定命令的短信息，通過GPRS模塊的接收，并將短信息翻譯成為可以識別的命令傳輸給家庭控制器，控制器經(jīng)過處理，通過ZigBee模塊的無線傳輸將命令發(fā)送到與窗簾電機相連接的控制器上，通過控制器實現(xiàn)了對窗簾的控制。3.當(dāng)用戶需要遠程控制窗戶的開關(guān)時，只要用手機發(fā)送指定命令的短信息，通過GPRS模塊的接</p><p

69、><b>　　3.3設(shè)計特點</b></p><p>　　它的對象是結(jié)構(gòu)和特性完全相異的各種家用電器，相互之間兼容性比較差，電器之間的數(shù)據(jù)共享比較困難。</p><p>　　2．家電的信息量小但對實時性要求較高，必須針對當(dāng)時的家庭環(huán)境進行實時的調(diào)整。3．家電運行時所處環(huán)境有很大差異，對系統(tǒng)的抗干擾性和穩(wěn)定性要求較高。4．家庭用戶對于價格要求比較高，必須把組建網(wǎng)絡(luò)

70、的費用降低到一定程度，才能被廣泛認(rèn)可和接受。5．家電完成的功能各有不同，需要達到的智能水平也有很大的差異，要針對不同的功能要求，設(shè)計不同家電的智能水平(比如說，如果讓電燈也共享Internet資源，顯然沒有必要，但是家中的煙霧設(shè)備則需要較高的智能水平)。6．從用戶的角度來說，用戶需要簡化家電的操作過程，統(tǒng)一家電的操作方法因此，組建智能家庭網(wǎng)絡(luò)時需要考慮的問題有很多。</p><p><b>　　3.4設(shè)

71、計原則</b></p><p>　　基于設(shè)計的特點，列出了系統(tǒng)設(shè)計原則：1.標(biāo)準(zhǔn)化:家庭自動化產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)依照國際上流行的相關(guān)協(xié)議進行設(shè)計，充分保證各廠家產(chǎn)品間的兼容性和相互操作能力。2.開放性:目前，在智能住宅、家庭自動化、家電網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域尚處于一家一戶自行開發(fā)的局面，而實際上用戶不可能全部使用同一廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品，這將極大阻礙互聯(lián)互通和長遠發(fā)展。因此，家庭自動化系統(tǒng)應(yīng)該具有開放的協(xié)議、統(tǒng)一的接口。3.模塊化

72、:采用模塊化的設(shè)計可以適應(yīng)各種場合的需要，保障用戶的利益并允許系統(tǒng)的逐步到位。模塊之間遵循一定的協(xié)議，可以相互通訊和協(xié)調(diào)。4.實用性:人們購買家庭自動化產(chǎn)品是為了享有更加便利舒適的生活，絕非追逐潮流的概念。5.普及化:家庭自動化系統(tǒng)應(yīng)該面向低成本、高性能的目標(biāo)設(shè)計，住戶對價格較為敏感，所以智能住宅采用的技術(shù)要較為經(jīng)濟。同時，家庭自動化系統(tǒng)應(yīng)該能最大程度兼容用戶原有電器設(shè)備，保護用戶投資。6.簡潔易用:高科技帶來的應(yīng)該是一種享受而絕不是一

73、種負擔(dān)。好的家庭自動化產(chǎn)品應(yīng)該簡便易用、用戶界面友好，并且不需要使用者花上太多的精力就能掌握。</p><p><b>　　3.5功能需求</b></p><p>　　對于家居生活環(huán)境，因每個人的不同，要求得也不盡相同。功能的設(shè)計要求主人能夠遠程設(shè)置家居環(huán)境，如圖3-2。</p><p>　　1．主人可以通過手機設(shè)置空調(diào)溫度。2．主人可以通過手

74、機設(shè)置窗簾的開啟和關(guān)閉。3．主人可以通過手機設(shè)置窗戶的開啟和關(guān)閉。4．主人可以通過手機設(shè)置電視的開關(guān)。</p><p><b>　　4系統(tǒng)設(shè)計</b></p><p>　　物聯(lián)網(wǎng)智能家居要將各成體系，互不相連的子系統(tǒng)協(xié)調(diào)起來，就必須有一個兼容性強的中央家居處理平臺，接受并處理控制設(shè)施發(fā)出的信息，然后傳送信號給你希望控制的家電或者其他家居子系統(tǒng)。中央處理平臺職能就是在家

75、庭智能局域網(wǎng)中，引導(dǎo)和規(guī)劃家居子系統(tǒng)中的各種信號，有了它，你可以通過手持無線遙控設(shè)備來和家居子系統(tǒng)進行快速的溝通。中央家居處理平臺還必須具有良好的擴展性能，以滿足用戶在使用過程中不斷增長的需求點。目前已經(jīng)出現(xiàn)的主流中央家居處理平臺分為兩類，其中一類平臺是網(wǎng)關(guān)式中央家居處理平臺。這種方式推出的家庭網(wǎng)關(guān)集成智能家居系統(tǒng)中，網(wǎng)關(guān)與中央家居處理平臺組合，這種平臺能夠與家庭安全防范系統(tǒng)、家庭自動化系統(tǒng)，以及互聯(lián)網(wǎng)結(jié)成一體，實現(xiàn)家電控制、娛樂、交流

76、和信息分享等方面的智能化。第二種則直接利用家用電腦去控制各種家電設(shè)備。智能家居系統(tǒng)將家庭中各種與信息相關(guān)的通訊設(shè)備、家用電器和家庭保安裝置，通過家庭總線技術(shù)連接到一個家庭智能化系統(tǒng)上進行集中的或異地的監(jiān)視、控制和家庭事務(wù)性管理，并保持這些家庭設(shè)施與住宅環(huán)境的和諧與協(xié)調(diào)。這些功能都是通過智能家居系統(tǒng)中的家庭網(wǎng)絡(luò)控制器未實現(xiàn)的，家庭網(wǎng)絡(luò)控制器具有家庭總線系統(tǒng)、通過</p><p>　　4.1傳感器節(jié)點WSN網(wǎng)絡(luò)模塊設(shè)

77、計</p><p>　　WSN模塊主要是以AT89C51為核心處理器，使用多個I/O口進行傳感器檢測陣列的信號采集，其中包括溫度、濕度、光線、煙霧有害氣體等信號的檢測，如煙霧傳感器負責(zé)煙霧中有害氣體的檢測，煙霧傳感器如圖4-1。</p><p>　　煙霧傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃氣體時，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃氣體濃度的增加而增大

78、。使用簡單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應(yīng)的輸出信號。所以系統(tǒng)采用煙霧傳感器對家用的天然氣、煤氣、煙霧進行監(jiān)控檢測。氣體煙霧感應(yīng)器是這個模塊的主要器件；U1BLM323運算放大器是把采集的信號放大，傳輸?shù)絑igBee無線模塊,運算放大器是延時作用,繼電器是相當(dāng)一個開關(guān)的作用，在這里只要有信號輸出，繼電器就閉合，其余的時間都是斷開的,喇叭有報警的作用,PT2262是無線模塊的芯片，是發(fā)送信號給中心控制器。通過傳感器采集到的

79、數(shù)據(jù)，由ZigBee無線模塊傳輸?shù)焦?jié)點控制器，然后由紅外發(fā)射芯片IR6721C芯片進行家電設(shè)備控制信號的發(fā)射，可以完成家庭內(nèi)部控制和GPRS遠程控制；使用通信串口連接無線數(shù)據(jù)傳輸芯片ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊,ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊是UART接口半雙工無線傳輸模塊。本文采用了加強型的ZigBee無線技術(shù)，符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的無線數(shù)據(jù)通信設(shè)備，可實現(xiàn)多設(shè)備間的數(shù)據(jù)透明傳輸；通過無線ZigBee進行組網(wǎng)通信，無線功能強大，具備中</p>

80、<p>　　圖4-2WSN網(wǎng)絡(luò)模塊硬件結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　圖4-3網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋</p><p>　　4.2嵌入式服務(wù)器終端模塊設(shè)計</p><p>　　嵌入式服務(wù)器終端模塊硬件主要有中心控制器、GPRS模塊和ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊。其中中心控制器是單片機，單片機為本系統(tǒng)的核心部件，它除了具備單片機最小系統(tǒng)的必備期間外，它的串口通過RS232電路與

81、MC703模塊通信，單片機的P0口與顯示器相連，P1口與鍵盤相連。P2口用各種控制及傳感器的連接。GPRS模塊采用華為的MC703模塊如圖4-4，該模塊具有一路串口，波特率為115200bps，通過該路串口，該模塊可以與單片機進行通信。另外，華為公司的MC703模塊價格相對低廉，且支持部分標(biāo)準(zhǔn)AT命令，此外還支持華為公司拓展的命令，使用起來更加的靈活[7]。ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊可以方便用戶使用各種移動智能終端，輕松控制任何基于ZigBe

82、e協(xié)議的產(chǎn)品，實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)高速、安全、可靠傳輸。如圖4-5為ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)模塊。</p><p>　　圖4-5MC703模塊</p><p>　　圖4-5無線網(wǎng)絡(luò)模塊</p><p>　　本系統(tǒng)采用ARM11S3C6410控制芯片為核心控制器，完成所有家庭內(nèi)部數(shù)據(jù)的處理，包括數(shù)據(jù)的采集與控制命令的發(fā)出，是整個智能家居控制的核心，采用Linux嵌入式系統(tǒng)為家居總

83、中心監(jiān)控系統(tǒng)，能夠自動運行、處理數(shù)據(jù)，通過串口管理、無線網(wǎng)絡(luò)來控制各控制終端，并且中心控制器通過GPRS模塊實現(xiàn)家庭系統(tǒng)與手機的通信，使用戶可以通過短信方式實現(xiàn)家庭系統(tǒng)的遠程控制[8]。服務(wù)器控制端硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖4-6。</p><p>　　圖4-6服務(wù)器控制端硬件結(jié)構(gòu)框圖</p><p>　　整個系統(tǒng)以智能家居中心控制臺做為信息的控制中心，負責(zé)各個模塊的協(xié)調(diào)其中手機終端可以向主機發(fā)送查

84、詢與命令信息，空調(diào)控制模塊與窗簾控制模塊等為智能控制模塊，具有單獨的模塊控制程序，它們向主機發(fā)送溫濕度信息，同時分別接收主機發(fā)送的空調(diào)控制信號，主機通過程序查詢的方式獲取此信息。人體感應(yīng)模塊與液化氣因此系統(tǒng)中主泄露檢測模塊則只能向主機發(fā)送信號，主機通過中斷方式獲取其信息[9]。機的軟件控制成為關(guān)鍵因素。WSN網(wǎng)絡(luò)模塊與嵌入式服務(wù)器終端模塊通過基于ZigBee的無線網(wǎng)絡(luò)完成通信，傳輸一個指令的數(shù)據(jù)包由以下幾部分組成：起始編碼bite[0]

85、[1],地址編碼bite[2],數(shù)據(jù)類型編碼bite[4],功能編碼bite[5],效驗編碼bite[6],結(jié)束編碼bite[7].每個編碼1個字節(jié)，發(fā)送數(shù)據(jù)范圍在0~255之間，不同家庭內(nèi)部的起始編碼都是惟一的，防止相互信號的干擾，每個接收終端在接收到數(shù)據(jù)后，都進行地址碼判斷是否為自己接收的數(shù)據(jù)包，是則接收，否則不接收，接收到數(shù)據(jù)包后，對數(shù)據(jù)要執(zhí)行的功能進行校驗，校驗正確，則進行解碼，并且在解碼成功后通過ZigBee的無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)出一個

86、確認(rèn)接受碼，中心控制器在接</p><p>　　整個模塊的電路如圖4-7。</p><p><b>　　圖4-7電路原理圖</b></p><p>　　主機的單片機采用ARM的ATmega128，具有4K的EPROM，4K的SRAM，支持8個外部中斷，53個可編程I/O口[3]，完全滿足系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計要求。EPROM可編程存儲器的引入便于

87、以軟件方式，在斷電的情況下保存系統(tǒng)的狀態(tài)變量，如各種模式開關(guān)狀態(tài)變量。各個功能以模塊的形式實現(xiàn)，各個模塊的切換通過狀態(tài)機的完成[11]。單片機的初始化數(shù)據(jù)設(shè)置：voidmain(void){LCD_init();//LCD初始化Uart1_init();//串口初始化Device_init();//中斷初始化LCD_Display();//液晶顯示rF905_init();//rf905模塊初始化GSM_init();//GSM模塊初始

88、化EEPROM_READ(0x22,SysInforBuf);//在EPROM中讀取系統(tǒng)狀態(tài)信息state=SMS_Standby;//設(shè)定系統(tǒng)初始狀態(tài)while(1){switch(state){caseDehumidifier://自動抽濕狀態(tài)Dehumidifier_75();break;caseSMS_Standby://接收GSM模塊回復(fù)信息Receiv</p><p>　　圖4-8上電復(fù)位電路圖<

89、;/p><p>　　0為總控制核心，通過GPRS進行遠程數(shù)據(jù)的發(fā)送與處理，使用6410串</p><p>　　口與GPRS進行數(shù)據(jù)通信，可以將家庭內(nèi)部數(shù)據(jù)信息發(fā)送給遠離房間的主人手機，并可以通過主人手機發(fā)送的控制信息控制房間內(nèi)家電設(shè)備。Java socket雙機通信模塊安裝在智能家居控制器中，主要功能為通過GPRS網(wǎng)絡(luò)連接到Internet網(wǎng)絡(luò)，并主動與監(jiān)控中心建立通信鏈路，進行雙向數(shù)據(jù)通信。

90、此部分采用的是華為MC703的模塊接收和傳送用戶手機短信息。單片機對收到信息進行解釋同時將處理結(jié)果通過ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)傳給相應(yīng)節(jié)點達到控制目的，實現(xiàn)外部網(wǎng)絡(luò)對室內(nèi)控制。在MC703的基帶處理器上有一個綜合SIM接口，他直接接線到主機接口(端到端連接器)用于連接到外部的SIM卡座。電路圖如圖4-10。這里接的SIM卡有6個引腳CCCLK，CCVCC，CCIO，CCRST，CCIN以及CCGND分別對應(yīng)接在TC35i的第24到第29個引

91、腳上。模塊的連接器和SIM卡座的引腳之間的距離不要超過20cm，為了達到最佳的效果，在SIM支架下敷設(shè)一層銅隔離網(wǎng)，該層敷銅與SIM卡的CCGND引腳相連。CCVCC和CCGND之間的兩個電容要離引腳盡量近，并且走線盡量阻抗低，以滿足規(guī)范要求。單片機與鍵盤相連，可以通過鍵盤</p><p>　　圖4-11AT常用指令</p><p>　　在輸入一條命令期間，可以用退格鍵(backspace

92、)改正除"AT"以外的錯誤。若命令行中任一處出現(xiàn)語法錯誤，本行其后的內(nèi)容將被忽略，并返回ERROR。大數(shù)帶有超出正常范圍的參數(shù)的命令將不被接收并返回ERROR。這部分程序是單片機從GPRS模塊讀取信息。當(dāng)手機控制端發(fā)來命令時，立即響應(yīng)，并將控手機制端的SIM卡號和短信內(nèi)容都通過串口傳到SystemBuf數(shù)組中，單片機可以從此數(shù)組讀到命令。然后要對這組命令的內(nèi)容進行識別。要保證對信息內(nèi)容的正確識別，需要一部分繁瑣的程序

93、和算法[13]。假設(shè)需要向13838083675發(fā)送一條短信——“ATktopen（打開空調(diào)），那么形”成下列的AT指令：AT+CMGF=0AT+CMGS=21<0891683138083876F411000B91683138083876F500000006C8329BFD0E01發(fā)送>其流程圖如圖4-12。</p><p>　　圖4-12信息接收處理流程圖</p><p>　

94、　后面這一長串的數(shù)字就是PDU數(shù)據(jù)，它的長度為60位，扣掉前面短信中心的號碼18位（即前9個字節(jié)不計數(shù)），同時除以2，得到21（字節(jié)長），填入“AT+CMGS=_”；而PDU數(shù)據(jù)的具體含義如表4-1所示。通過上面的分析，由圖表在這里可以能夠看到這條短信的內(nèi)容是“ktopen”，通過7-bit編碼編譯成“6B746F70656E”。這樣我們便可以在串口中將獲得的數(shù)據(jù)發(fā)送出去,空調(diào)打開。整個數(shù)據(jù)處理都是要經(jīng)過中心控制器的讀取，分析，發(fā)送指令

95、。系統(tǒng)的每個指令都可以同過嵌入式的指令方式，存儲在單片機的存儲芯片中，當(dāng)無線手持設(shè)備遠程發(fā)送信息指令時，單片機芯片進行信息的讀取，分析，處理，做出如指令需求的所相應(yīng)的操作。</p><p>　　表4-1PDU格式說明表分段0891863138083876F411000B91863138083876F500含義SMSC地址信息的長度SMSC地址格式(TON/NPI)SMSC地址基本參數(shù)(TP-MTI/VFP)消息基

96、準(zhǔn)值(TP-MR)目標(biāo)地址數(shù)字個數(shù)目標(biāo)地址格式(TON/NPI)目標(biāo)地址(TP-DA)協(xié)議標(biāo)識(TP-PID)用戶信息編碼方式(TP-DCS)00007-bit編碼048-bit編碼0800066B746F70656EUCS2編碼5分鐘實際長度6個字節(jié)“ktopen”7-bit編碼說明共8個八位字節(jié)(包括91)用國際格式號碼(在前面加‘+’)8613838083674，補‘F’湊成偶數(shù)個發(fā)送，TP-VF用相對格式0共11位，不包括補足的

97、‘F’用國際格式號碼(在前面加‘+’)8613838083675，補‘F’湊成偶數(shù)個是普通GSM類型，點到點方式</p><p>　　有效期(TP-VP)短信長度(TP-UDL)短信內(nèi)容(TP-UD)</p><p><b>　　5結(jié)束語</b></p><p>　　目前，在無線傳輸技術(shù)種類多樣，各有優(yōu)勢。ZigBee作為一種新出現(xiàn)的無線通信技

98、術(shù)，以其協(xié)議簡單、成本低、功耗小、組網(wǎng)容易等特點，在家用系統(tǒng)控制、樓宇自動化、工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域具有廣闊的市場空間，本文主要以ZigBee為主要的無線通信，這在家居行業(yè)的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用方面的研究具有前沿性和實用性。通過GSM網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了手機終端與智能家居系統(tǒng)遠距離雙向通訊，突破了對傳統(tǒng)有線距離的約束，達到遠距離接收、發(fā)送通訊信息，并且具有很高的模塊化程序和可擴展性，智能化程度高。物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)是嵌入式控制終端系統(tǒng)，ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)和

99、GPRS通信。模塊的嵌入式智能產(chǎn)品。它很好的改善了家居的環(huán)境，它也包含了影音娛樂等功能，滿足家庭的娛樂需求。由于時間和資源有限，這里并沒有將自己所有的想法都付諸實踐。其實物聯(lián)網(wǎng)和智能家居都是很大的項目，它們涉及了太多的內(nèi)容，這個系統(tǒng)只是實現(xiàn)了其中的很小一部分功能。而且，由于知識水平所限，在系統(tǒng)設(shè)計當(dāng)中也必然存在著很多漏洞和不足。不過，我始終覺得這是一個很好的項目，很具有實際意義，如果有可能，我會繼續(xù)將它完善，做得更好。</p>

100、;<p><b>　　附錄</b></p><p><b>　　嵌入式系統(tǒng)的搭建:</b></p><p>　　在PC機上安裝Ubuntu10.04。然后下載并解壓交叉編譯鏈arm-linux-gcc-4.4.3。從Qt官網(wǎng)下載linux版本的Qt開發(fā)框架，這里使用4.7.2版本，下載的安裝包文件為qt-everywhere-ope

101、nsource-src-4.7.2.tar.gz。然后使用交叉編譯鏈對Qt源碼進行交叉編譯，最后使用makeinstall命令來安裝Qt。我們再從Qt官網(wǎng)下載linux版本的QtCreator2.1，然后安裝它，用它來進行Qt程序的開發(fā)。嵌入式終端軟件平臺的搭建，包含以下幾步。第一，燒寫B(tài)IOS。進入到“EELiod/Jflashmm”目錄下，輸入“tarxzvfJflash–Xsbase270.tar.gz”解壓Jflash工具。進入

102、到“Jflash-Xbase270”目錄下，輸入“./jflashmmboot”下載“”Bootloader。第二，燒寫Linux的內(nèi)核。先在PC的Linux的根目錄下建立一個“tftpboot”目錄。把“EELiod/image”目錄下的“zImage和rootfs.img”文件復(fù)制到“tftpboot”目錄下。打開minicom并且</p><p>　　MC703模塊收發(fā)短信程序：#include#inclu

103、de#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineRxIn90//定義接收的數(shù)組長度為90ucharcodeAT[]="AT";//握手信號ucharcodeATE[]="ATE";//關(guān)回顯ucharcodeAT_CNMI[]="AT+CNMI=2,1";//設(shè)置這組參數(shù)來了新信息直接顯示到串口，不作存儲ucharc

104、odeAT_CSCA[]="AT+CSCA=\"+8613800571500\"";//設(shè)置服務(wù)中心號碼ucharcodeAT_CMGF[]="AT+CMGF=1";//設(shè)置短信的格式為text格式ucharcodeAT_CMGR[]="AT+CMGR=";//讀取短信指令ucharcodeAT_CMGS[]="AT+CMGS=";//發(fā)