大学生课外学术科技作品竞赛项目论文Word格式.docx
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1
方案设计与论证
1．1
远程控制方案
方案一：
通过
GSM
网络发短信。
收到短信发出命令，进而机器进行工作。
方案二：
改装手机加装红外线使其直接控制单片机。
方案三：
在家装路由器，在路由器上连接
单片机，以
作为服务器。
以手机自带浏览器通过以太网访问网页，从而控制家居。
方案三系统简单易行，无须是用手机网络，一块
板，并且基本利用家
庭现有工具。
同时由于本方案以
的强大功能做服务器为中介，巧妙的绕开
了改装手机的弊端，实现手机远程对单片机的控制。
故选用方案三来实现远程
控制。
1．2
局域控制方案
使用红外线遥控器对家电进行点对点的控制，基本都是一个电器
一个控制遥控板，不能对于一些非电器进行控制，如关窗。
以
TPLINK
等无线路由为依托，建立家庭局域无线网，以
WPA2
级
别以上进行加密，手机可以成为家庭遥控器。
我们选择方案二。
1．3
单片机驱动方案
在家电内加装
WIFI
芯片，从而使家电进入家庭无线局域网，通过
无线访问控制家电。
该方法快捷，方便，但是加装芯片技术要求高，费用极大。
直接连接
和以太网接口
ENC28J60
及各类驱动装置，由于
ARM
有丰富的
IO
口资源，从而有极大的扩展性，价格低廉。
我们选择方案二来实现。
2
系统整体介绍
本作品首次采用了手机作为远程控制端，同时以
服务器端，以
TCP/IP
协议作为通讯协议，实现了智能化识别、检测、定位、控制和管理的控
制端口。
1、手机作为远程控制端，在家作为万能遥控器，在外也可通过互联网访问控
制检测家中情况。
2、ARM
除了作为
服务器，还是智能控制核心，通过传感器实现对家中环境
的检测，并自动实现部分功能，同时也是控制各种驱动家电的正常执行。
3、使用电力载波技术，从而解决了家庭布线问题。
4、本系统整体以现有成熟技术为基础，成本低廉，性价比极高。
具有良好的
市场推广性。
5、拥有红外自学习功能，从而使本系统可以控制空调、电视等。
2.1
系统总体框图：
无线路由器ARM
Web
服务
器
手机端Internet
个人电脑
电力
载波
模块
51
单
片机
多功
能插
座
检测
声光报警
光敏检测
带红外家
电控制
停车监控
手机访问
服务器
输入用户名，密码界面
用户名对错
跳转页面，将用户信息写入
cookie
主控制页面
各个驱动
图一
系统总体框图
用户名不存在
或密码错误
环境监测
图二
系统程序流程图
2.2
手机端程序
在手机端，我们开发了手机端程序，内嵌
webkit
内核，从而实现了对
HTML、javascript
等网页的支持。
同时，由于自制浏览器，去除了浏览记录、
网址栏等容易泄露用户信息的环节，保证了用户安全。
图三
手机客户端图
手机程序开始
否
判断帐户密码
是否正确
是
连接服务器访问
网页
图四
手机程序流程图
2.3
端
服务器程序
_硬件设计了相应的工作原理图，以及工作区域的设计。
_本系统可作为独立的
WEB
系统服务器
_ARM
没有嵌入操作系统，而是编写了具有针对性的简单高效的程序，内建完
整的
协议和简单
UDP
传输协议。
特点：
简单、便捷、高效、自定义性
强，可扩展性强。
_采用通用的
HTML
标签语言供计算机浏览器和手机浏览器浏览，内嵌
JavaScript
调用
cookie
实现用户信息的保存。
_以太网数据传输通过
包的分片来实现大数据量传输。
_实现的功能还有（手段）：
禁止多用户同时登陆（Javascript+cookie）
手机平台的开发概括
_通过在手机上的自带的浏览器进行网络登录相应的网站，然后通过手机对
arm
进行发送命令。
使其执行各项自动化的操作。
开始
扫描各传感器
是否超过
阀值
驱动各个电机、
家电调整
图五
端智能控制流程图
手机端命令
读取数据包分析
调用错误页面
N
帐户密码
返回各参数
读取操作指令
调用主页面
驱动各个电机、家电
调整
图六
端远程控制流程图
图七
端实物图
2.4
网络平台的开发
_运用
java—android
的知识构建手机客户端
c
语言对
arm
m3
建立
服务器。
在家时，以家庭无线无线路由器为依托搭建家庭无线网络平台；
在外时，通过
internet
访问，从而实现远程控制。
图八
网页登陆界面
图九
选择控制界面
图十
太阳能热水器网页主控制界面
2.5
红外自学习多功能插座开发
在专用插座上集成自学习红外管，继电器等各类元器件，控制目前各种家
用电器，如空调，电视等。
专用插座由以下几部分组成：
✧
单片机解码模块。
电力载波模块。
自学习红外发射管模块。
当第一次使用时，先用家用遥控器对自插座进行学习操作，使插座记录红外信
息。
当电子载波模块收到电子信号时，51
单片机对信号经行解码，然后控制红
外发射管做出加温、降温、开关等相应动作。
图十一
电力载波实物图
2.6
停车监控子系统开发
针对停车难这个背景，我们还开发了停车监控这个子系统，拓展本项目的使用
范围。
主要由三部分组成：
一是：
模型停车场；
二是：
视频采集摄像头；
三是：
嵌入式计算机。
由摄像头采集的视频信息经过嵌入式系统的计算处理后，产生
当前停车场的停车状况，一方面在嵌入式系统自带的
lcd
屏幕上显示，另一方
面由嵌入式系统将信息发布到互联网上，即可以实现网上查询。
视频采集应用的
OV511
芯片的摄像头，因为
linux2.6.29
内核已经含有了
该芯片的驱动，所以直接编译内核即可。
又因为
输出格式为
YUV420P,所
以必须经过相应的转换，变成
RGB565
格式，才能在
屏幕上显示。
嵌入式系统的
服务主要是移植了
thttpd
这一轻量
服务器，速度快，
并且可同时允许
1000
路左右的访问链接。
图十二
停车场模型图
图十三
监控页面图
图十四
电脑监控页面图（红色表示有车）
图十五
手机端网页图
3、课题讨论：
我们认为我们的系统有以下优势：
1、新观点：
一直以来，家居智能一直被视为贵族生活的象征，不能走进普
通人家。
我们认为，在现有技术条件下，适合普通家庭，价格低廉，功能完善
的家居智能控制系统是完全可以实现。
目前的智能家居市场，价格高昂，不为
普通百姓接受。
一旦本系统得到实现，必将打破智能家居市场目前的尴尬局面，
有力与智能家居的普及。
2、新方案：
由于采用电力载波和红外自学习插座的控制方案，使得本系统
可以自由组装各个品牌的家用电器，不用购买家电厂商的成套产品，具有更大
的灵活性。
同时，电力载波的使用，避免了在老房子重新装修的麻烦，从而节
省了大量的费用。
3、研究中突破的难点：
_网页包含数据量大，分片发送
_手机和家用计算机存在差异（通用性）
_在安全性的前提下，客户端与服务器信息交互的方式（证书写入网页
缓存，客户端进行证书的识别）
4、社会效益：
适合目前市场发展的客观趋势，具有较好的社会效益。
同时，人民生活
水品的发展是由众多的因素推动的，智能家居项目开发也是其中最重要
的要素之一。
近年来，科学生活越来越成为人们的生活理念。
在这其中，
智能家居发挥了非常重要的作用。
带动经济发展。
目前家电产业到了瓶颈期。
看似美好的智能家居一直没
有得到推广，普通家电市场完全饱和，急需发展。
本产品可以有力带动
家电产业，促进家居智能化的发展。
伴随着智能家居的推广，带来的是全新生活理念和生活态度，其造成的
社会效应也不可忽视。
5、经济效益：
因为本系统采用的是相对廉价的
单片机所以整个制作的
成本相对比较低具有一定的市场推广的可行性。
本系统能完成基本任务，但稳定欠缺，由于水平有限，仍需继续研究进步。
[参考文献：
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