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嵌入式系统在智能家居中的应用I摘要随着2010年“智慧城市”概念的提出，科学技术迅速发展，人民生活水平的不断提高，人们对居住环境的要求正在向着安全、舒适、便捷和智能的方向发展。与此同时，人们的生活变得愈发忙碌，很大一部分的年轻一代过着早出晚归的上班族生活，这就对现有的生活居住环境提出了要求，因此，人们对家庭住宅的观念也开始有所改变，智能家居一词开始出现在人们的生活中。智能家居系统结构中的基础设施都离不开嵌入式技术，它能够实现电器设备的集中控制，编程控制，远程控制，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效的安排时间，增强家居生活的安全性。本文在嵌入式系统技术和智能家居思想的基础上，结合国内外发展现状，就嵌入式系统在智能家居中的应用进行分析，最后对嵌入式系统在智能家居系统中的发展前景进行了总结和展望。关键字嵌入式系统智能家居嵌入式系统在智能家居中的应用II目录1研究背景和意义...............................................................................12国内外研究现状...............................................................................32.1国外研究现状...........................................................................32.2国内研究现状...........................................................................42.3总结..........................................................................................43嵌入式系统在智能家居中的应用....................................................53.1嵌入式系统概述.......................................................................53.2智能家居概述...........................................................................63.3嵌入式系统的应用...................................................................73.3.1智能IO控制....................................................................73.3.2红外学习型控制器..........................................................73.3.3电话网关..........................................................................83.3.4内部通信网络..................................................................83.3.5家庭安全防范..................................................................93.3.6家居设备自动控制..........................................................93.4总结........................................................................................104总结和展望.....................................................................................10参考文献...............................................................................................11嵌入式系统在智能家居中的应用11研究背景和意义嵌入式系统诞生于微型机时代，嵌入式系统的嵌入性本质是将一个计算机嵌入到一个对象体系中去，这些是理解嵌入式系统的基本出发点。由于嵌入式计算机系统要嵌入到对象体系中，实现的是对象的智能化控制，因此，它有着与通用计算机系统完全不同的技术要求与技术发展方向。嵌入式计算机系统因此走上了一条完全不同的道路：单芯片化道路。它动员了原有的传统电子系统领域的厂家与专业人士，接过起源于计算机领域的嵌入式系统，承担起发展与普及嵌入式系统的历史任务，迅速地将传统的电子系统发展到智能化的现代电子系统时代。当网络席卷整个社会，带来经济飞速发展的同时，也给人们的生活带来无限惊奇。不断更新的生活方式，使得越来越多的人追求对生活的舒适度和享受度。智能家居作为新生力量呼之欲出，自然的走进了我们的生活，随之引领新一代的数字家庭生活。随着家庭自动化技术的发展，很多以前出现在科幻小说中的场景已经变为现实：只要说“看电视”就可以把电视打开，拉开窗帘，房间的光线逐渐调整到最适宜的程度。或者，在回家的路上，打个电话，家庭自动化系统自动为你打开空调，调整室内温度到合适程度，接通通风装置，调节好室内的光线，把预先准备好的事物用微波炉加热，这样，一回到家就可以享受到清新的空气、舒适的环境和刚刚热好的事物。随着IT产业的发展和人们生活水平的提高，“家庭自动化”、“智嵌入式系统在智能家居中的应用2能家居”、“网络电视”、“家庭网络”等技术的发展正在受到人们的密切关注。电子、通信、传感和网络技术的不断发展和人们生活质量的提高，家居生活中的电子产品不但种类越来越多，功能更加完善，应用更加普遍，而且越来越智能化，最普遍的家居生活电子产品种类达数百种，实现对如此之多的家居电子产品的综合控制是智能家居发展的必然趋势。智能家居与普通家居相比，它不仅具有传统的居住功能，提供舒适、安全、高品位的家庭生活空间，还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效的安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。目前，智能家居在全球都呈现良好的发展趋势。智能家居在美国、德国、新加坡、日本等都有广泛的应用。在国内，智能家居已经走过了“概念期”，正是基于对智能家居市场发展前景的展望，使得越来越多的企业开始介入智能家庭网络这个全新的领域。随着科学技术的迅速发展和嵌入式技术的不断提高，我国的智能家居系统将会越来越完善。嵌入式系统在智能家居中的应用32国内外研究现状2.1国外研究现状美国德克萨斯州大学的MavHome项目是国外对智能家居进行深入研究的一个项目，项目的焦点是创造一个环境作为智能代理(IntelligentAgent)，该智能代理的功能是：利用传感器和控制器，为居民提供最舒适的环境、最高的生产效率和最小的运行成本。为了达到该目的，房子必须能够预测、思考和适应房子里的居民。C@sa是一个多代理系统，BerardinaDeCarolis和GiovanniCozzolongo设计它的目标是建模、控制和仿真智能房屋的行为，为建筑师、设计师和心理学者提供仿真和控制工具去深入理解技术，包括嵌入式技术对人们日常生活的影响。2005年1月31日，比尔.盖茨在德国慕尼黑开创微软的E-Home技术系统，与他的合作伙伴实现了完全联网的房屋，系统采用的是以太网连接和微软的操作系统；GuyDewsbury等人为残疾人和老年人设计了“智慧屋”；在韩国，2004年已经实现了通过移动Internet服务对家庭的控制；AlladiVenkatesh博士对当前智能家居的趋势和关键问题等进行了分析；在位于瑞典首都斯德哥尔摩的皇家科技学院，Henrik.Christensen以机器人作为智能家用器具为对象进行了研究;MichaelC.Mozer研究了能主动适应居住者的神经网络住宅；德国弗劳恩霍夫集成电路研究院（FraunhoferIMS）组织了Miele、Sony、Honeywell、DeutscheTelekom等研究应用OSGI技术集成住宅的各个系统。嵌入式系统在智能家居中的应用42.2国内研究现状在我国，智能化住宅和智能化家居虽然起步比较晚，但发展速度很快。80年代，我国居住条件非常困难，根本谈不上智能化的问题。80年代初所建成的住宅，其电器设计内容仅在以下方面：楼房照明系统、高层供水泵控制系统和消防泵控制系统。弱电系统也是从80年代开始才陆续设置电话配线和公用电视天线系统。80年代末90年代初，我国家庭基本实现电器化，住宅内的弱电系统有所增加，如对讲系统等。到了90年代末，电脑、有线电视、机顶盒、移动通信等数字化通信产品开始走进家庭。目前国内对智能家居的研究成果主要以杨士元为代表，提出了E-Home的基本结构，该结构有两层网络组成，底层为控制网络，上层为信息网络。通过这两层网络可方便的实现家庭内部电器设备或设施的监测、控制、管理和信息交换，可以构成与公共网络通讯的通道。基于这种结构的典型产品如：Nico智能家居系统。Home.net模型构架也是类似的一个系统结构，其主要目的是探讨如何构造家居网络信息平台。国内其他的大部分对智能家居的研究都是对智能家居网关和智能家居控制方式方法的研究。另外，国内智能家居的未来几年或几年或更远将发展到一个什么样智能程度，到达这样的程度需要一个什么样的基础平台提供技术支撑，还没有详细的研究。2.3总结由此可见，国外在对智能家居的研究范围广于国内，研究内容更嵌入式系统在智能家居中的应用5具深度。但也不难发现，这些研究实现的基础是基于自动化、电子与计算机等学科，并且嵌入式技术是实现这些研究成果的基础技术平台。3嵌入式系统在智能家居中的应用3.1嵌入式系统概述嵌入式系统是外延非常广泛的名词，凡是具有嵌入式特征的计算机应用系统都可以称为嵌入式系统，所以很难给它一个十分准确的定义，业界有多种不同的关于嵌入式系统的定义。国内普遍接受的嵌入式系统的定义为：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。该定义更能体现嵌入式系统的基本特征，首先该定义突出了嵌入式系统是面向应用的，与具体的应用结合才能体现嵌入式系统存在的必要性，不同的嵌入式系统具有不同的功能和要求。嵌入式系统诞生于微型机时代，嵌入式系统的嵌入性本质是将一个计算机嵌入到一个对象体系中去，这些是理解嵌入式系统的基本出发点。由于嵌入式计算机系统要嵌入到对象体系中，实现的是对象的智能化控制，因此，它有着与通用计算机系统完全不同的技术要求与技术发展方向。通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算；技术发展方向是总线速度的无限提升，存储容量的无限扩大。而嵌入式系统在智能家居中的应用6嵌入式计算机系统的技术要求则是对象的智能化控制能力，技术发展方向是与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制的可靠性。嵌入式计算机系统走上了一条完全不同的道路，这条独立发展的道路就是单芯片化道路。它动员了原有的传统电子系统领域的厂家与专业人士，接过起源于计算机领域的嵌入式系统，承担起发展与普及嵌入式系统的历史任务，迅速地将传统的电子系统发展到智能化的现代电子系统时代。在中国嵌入式系统领域，比较认同的嵌入式系统概念是：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪