智能家居手机控制家电系统25

学士学位论文题目：智能家居手机控制家电系统分院：专业：班级：学号：姓名：指导教师：摘要随着人们生活水平逐渐的提高，大家对生活质量的要求也就越来越高，从而推动了智能家居的发展，随着普通家庭使用家电设备渐渐增多，迫切的需要集中控制家电设备。如此同时，智能手机性能的提升以及互联网的发展，使得智能手机已成为人们生活中不可缺少的一部分，以后将成为智能家电控制系统的主流控制终端。在这样的背景下，本文研究智能家居手机控制家电系统，该系统以wifi通信技术为基础，以Android智能手机作为终端控制，安装手机APP，向系统发送命令来达到对家电的控制。因条件限制，本课题中手机对家电的控制将采用模拟的方法，即通过智能手机控制LED的亮灭来代替手机对家电的控制。关键词：智能家居智能手机Androidwifi目录第一章绪论........................................................51.1课题背景......................................................51.1.1课题来源..................................................51.1.2研究意义..................................................51.2国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）........................61.2.1国外研究现状：............................................61.2.2国内研究现状：...........................................61.2.3发展趋势及文献综述：......................................71.3本课题研究内容................................................81.4章节安排.....................................................8第二章相关技术研究及分析..........................................92.1Wi-Fi技术研究................................................92.1.1Wi-Fi网络的基本结构.....................................102.1.2Wi-Fi网络工作原理.......................................102.2本章小结.....................................................11第三章基于智能手机的家居控制系统的总体分析与设计.................123.1系统总体需求分析............................................123.1.1功能性需求...............................................123.1.2非功能性需求.............................................123.2系统的设计原则...............................................133.3系统总体设计.................................................133.3.1系统网络结构设计.........................................133.3.2系统体系结构设计及模块功能分析...........................143.4本章小结....................................................15第四章手机控制端的详细设计与实现.................................154.1家电控制....................................................154.1.1家电控制的实现...........................................164.2入网设备注册................................................164.3手机控制端软件设计代码.......................................164.4本章小结....................................................16第五章系统服务端的详细设计与实现.................................175.1网络服务的设计与实现........................................175.1.1Wi-Fi网络服务模块.......................................175.2命令解析的模块的作用........................................185.3命令处理的设计与实现........................................185.4用手机控制LED灯来模拟手机控制家电系统电路图.................195.5本章小结....................................................19第六章结束语......................................................216.1本文工作.....................................................216.2总结与展望..................................................21第一章绪论本章主要阐述本文写作的课题来源、研究现状、研究意义以及研究目的。1.1课题背景1.1.1课题来源智能家居是物联网在家庭中的体现，不只是为人们提供了安全、便利、舒适的生活设施，而且还可以保证人们居住环境环保节能。随着越来越多的家电逐渐的走进了千家万户，所以很多家庭迫切的需要集中地对家电进行控制，因此需要引入智能家居。智能家居主要是通过无线通信技术来控制家庭中的家电设备，如电灯设备、空调设备、电视设备、冰箱设备等。目前，智能家居控制系统主要是采用以下三种控制方案：（1）键盘、红外线遥控器、触摸平板等作为控制终端，这些方式需要对控制终端的软硬件分别进行设计，设计成本较高，此外它们仅支持本地控制不能实现远程控制；（2）PC机作为控制终端，这种方式存在非常明显的成本高、不易携带、体积大等问题，不能满足现代智能家居控制系统的需求；（3）手机作为控制终端，这种方式为用户提供方便的、快捷的、统一的控制终端，但是目前采用手机作为控制终端的系统大多采用按键的方式，用户体验不好，而且操作复杂。随着智能手机的日益普及，智能手机可通过自身的各种传感器、蓝牙、Wi-Fi、GSM等多种方式控制智能家电，为用户提供多种交互方式，其成为智能家居的主流控制终端是智能家居控制系统未来发展的趋势。基于Android操作系统的智能手机发展迅速，据市场研究公司IDC发布最新的报告显示，安装Android操作系统的手机市场占有率已经达到75%。2011年Google在I/O年度开发者大会上公布Android@Home项目，该项目使用Android手机或者平板电脑控制电灯、咖啡机、无线立体声系统，使基于Android系统的设备进入智能家居领域，可以预见基于Android系统的远程控制系统将成为智能家居控制系统的重要组成部分。1.1.2研究意义随着计算机和网络通信技术的迅速发展，家居的信息化程度越来越高，人们希望随时随地控制家居，创造更加智能化、自动化、人性化的居住环境。人们希望远程控制电饭煲、热水器等，回到家便可以吃饭洗澡；希望远程监控室内环境，随时了解家庭情况，尤其是家中有孤寡老人或小孩子；目前，智能家居已经可以与家庭外部环境进行信息的交互，使得这一切逐渐变为现实，正逐渐改变人们的工作方式和生活方式，家庭的自动化、智能化将逐步进入人们的日常生活。伴随智能家居的不断发展，进入家庭中的智能家电也越来越多，对各种家居设备的控制越来越重要，因此研究智能家居控制系统是非常必要的。智能家居控制系统的研究使用户更加方便控制家电设备，提高家居生活的便利性，已经成为智能家居系统中不可或缺的组成部分。1.2国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）自1998年以来，信息、家电、通信厂商开始广泛关注智能家居控制领域，许多公司将智能家居控制系统作为公司的战略发展项目，如IBM、Microsoft、HP、Intel、Cisco、3Com、Ericsson、Sony等计算机软硬件、家电、通信厂商纷纷投资于智能家居控制产品的研发与设计。经过多年的发展，智能家居控制系统经历以下三个阶段：（1）家庭电子化，主要是没有构成网络的单个电器；（2）住宅自动化，部分的家电为了实现某个单一功能构建简单的网络；（3）家居智能化，所有家电通过网络相互连接、相互配合工作，为用户提供安全、舒适的家庭生活。1.2.1国外研究现状：在智能家居控制系统的研究和开发方面，欧美国家起步较早，目前处于领先地位。近年来，以谷歌、迪斯尼公司及国际商用机器公司（InternationalBusinessMachines，IBM）等为首的多家国外知名企业，先后投身于智能家居控制系统的研究和开发中。例如：谷歌的Android@Home项目、迪斯尼公司与微软、惠普共同设计的InnoventionsDreamHome、IBM公司开发的HomeDirector等均以日趋稳定的技术和强大的研发能力设计和提供了智能家居控制系统的解决方案。国外主要的产品有：1.X-10系统，X-10系统将220V的电力线作为家庭网络的信息传输介质，通过电力线传播X-10信息来实现对智能家居的控制。由于该系统具有成本高、部署难度大的缺点，在国内一直没有打开市场。2.电气安装总线（ElectricalInstallationBus，EIB）系统，该系统以预埋总线作为传输介质通过中央控制的方式进行家居控制。3.8X系统，该系统使用预处理总线作为信息传输介质，通过集中控制方式来实现家居控制，具有良好的扩展性并且技术比较成熟。4.Android@Home，随着智能手机的日益普及，2011年Google推出此智能家居控制方案，该方案利用Android智能终端与中央控制器进行通信，中央控制器通过2.4GHz转900MHz转换器将控制命令发送给相关装置，实现对灯、饮水机等设备的控制，可以播放无线立体声音响系统，目前该方案还在研发当中。1.2.2国内研究现状：智能家居控制系统在国内发展比较晚，目前也有一些企业使用国外提出的技术推出了自己的产品，主要有：1.海尔的“e家庭”，该系统将海尔电脑和海尔手机分别作为控制中心和移动数字控制中心，同时将网络家电设备作为终端设备。这样使用海尔的产品可以打造出一个完整的“e家庭”。2.清华同方的e-home数字家园，该系统遵循国际家居控制系统的技术标准，采用嵌入式软硬件技术提供符合中国国情的家庭自动化产品。3.科龙集团的“现代家居信息服务集散控制系统”，该系统以基于OSGi规范的家庭服务器为控制中心，在家庭内外兼容各种网络通信技术，为用户提供远程家电控制和家庭娱乐的服务。目前，国内的智能家居控制系统产品具有操作复杂、价格高、部署难的特点，与国外同类产品相比还有一定的差距。不过相信随