本文關(guān)鍵詞：面向智慧教室的嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

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【摘要】：隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,智慧城市、智慧交通、智慧醫(yī)療和智慧教室等都成為了互聯(lián)網(wǎng)時代的重要研究內(nèi)容。以實現(xiàn)智慧教室環(huán)境的智能感知、遠(yuǎn)程操控以及多網(wǎng)融合等功能的智慧教室控制系統(tǒng)也成為了目前研究的熱點。以往的控制系統(tǒng)主要有PC、單片機和嵌入式系統(tǒng)三種實現(xiàn)方式,三者各有優(yōu)缺點。PC機功能強大,卻有功耗大、成本高和實用性差等缺點；單片機體現(xiàn)其控制的專業(yè)性,價格便宜,但往往無法滿足更多的應(yīng)用需求；嵌入式系統(tǒng)價格相對便宜,可以根據(jù)需要對軟硬件進行裁剪,其專業(yè)性也很強,但出于復(fù)雜性和成本考慮,不可能給每個控制設(shè)備都搭建嵌入式系統(tǒng)。若采用三者中任何單一技術(shù)實現(xiàn)控制系統(tǒng),往往都無法滿足實際項目的需求。因此,論文以嵌入式技術(shù)為核心,實現(xiàn)了有線網(wǎng)絡(luò)、WiFi無線網(wǎng)絡(luò)和ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)融合,開發(fā)了PC和Android平臺的控制終端,并利用ZigBee單片機搭載傳感器或其他硬件設(shè)備,設(shè)計并實現(xiàn)了智慧教室的控制系統(tǒng)。論文主要工作：(1)智慧教室嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計。從對智慧控制系統(tǒng)的需求分析開始,展開對控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)以及功能的分析,并設(shè)計控制系統(tǒng)的通信功能以及通信的控制命令協(xié)議。(2)智慧教室嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。搭建嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境,設(shè)計并實現(xiàn)智慧教室控制系統(tǒng)的客戶端、服務(wù)器以及ZigBee無線操控程序。(3)智慧教室嵌入式控制系統(tǒng)的測試與分析。對整個系統(tǒng)進行測試,采用串口工具、網(wǎng)絡(luò)命令測試軟件以及不同平臺的客戶端軟件完成對系統(tǒng)功能的測試。最后將系統(tǒng)發(fā)布,并提出系統(tǒng)軟件升級的方案。與同類研究相比,本文的特色之處在于：根據(jù)智慧教室控制系統(tǒng)需求定制嵌入式Linux系統(tǒng),實現(xiàn)教室環(huán)境的智能感知、遠(yuǎn)程操控及多網(wǎng)融合功能。制定與ZigBee協(xié)調(diào)器通信的控制命令通訊協(xié)議,與簡單的命令碼不同,該協(xié)議帶有校驗功能,更加符合實際項目開發(fā)的需要。采用C/S軟件開發(fā)架構(gòu),跨平臺的Qt作為主要的編程工具,開發(fā)Windows、Linux和Android不同平臺運行的控制終端程序。提出采用U盤更新智慧教室控制系統(tǒng)軟件的方案。
【關(guān)鍵詞】：嵌入式控制 遠(yuǎn)程遙控 智慧教室 跨平臺開發(fā)
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP273;G434
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-16
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 研究內(nèi)容和思路13-14
• 1.3.1 研究內(nèi)容13-14
• 1.3.2 研究思路14
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)14-16
• 2 智慧教室相關(guān)理論及技術(shù)基礎(chǔ)16-27
• 2.1 “智慧教室”界定16
• 2.2 物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)16-22
• 2.2.1 嵌入式系統(tǒng)16-17
• 2.2.2 Qt技術(shù)17-18
• 2.2.3 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)18-19
• 2.2.4 串口通信技術(shù)19-20
• 2.2.5 ZigBee技術(shù)20-22
• 2.3 智慧教室控制系統(tǒng)硬件簡介22-26
• 2.3.1 網(wǎng)關(guān)開發(fā)板22-24
• 2.3.2 ZigBee開發(fā)板24
• 2.3.3 外設(shè)硬件24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 3 智慧教室嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計27-36
• 3.1 智慧教室控制系統(tǒng)需求分析27-28
• 3.1.1 控制系統(tǒng)概述27
• 3.1.2 外部接口需求27
• 3.1.3 功能需求27-28
• 3.2 智慧教室控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析28-29
• 3.3 智慧教室控制系統(tǒng)功能分析29
• 3.4 控制系統(tǒng)通信功能設(shè)計29-31
• 3.4.1 系統(tǒng)通信模型29-30
• 3.4.2 系統(tǒng)通信時序30-31
• 3.5 控制命令協(xié)議設(shè)計31-35
• 3.5.1 功能碼設(shè)計31-32
• 3.5.2 控制命令報文格式32-33
• 3.5.3 控制命令實例33-35
• 3.6 本章小結(jié)35-36
• 4 智慧教室嵌入式控制系統(tǒng)開發(fā)36-55
• 4.1 構(gòu)建嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境36-39
• 4.1.1 嵌入式Linux系統(tǒng)搭建36-38
• 4.1.2 軟件移植與環(huán)境配置38-39
• 4.2 網(wǎng)關(guān)服務(wù)器端程序設(shè)計與實現(xiàn)39-46
• 4.2.1 功能分析39
• 4.2.2 程序流程設(shè)計39-41
• 4.2.3 網(wǎng)關(guān)控制功能模塊設(shè)計與實現(xiàn)41-46
• 4.3 嵌入式控制系統(tǒng)的客戶端設(shè)計與實現(xiàn)46-48
• 4.3.1 功能分析46
• 4.3.2 程序流程設(shè)計46-47
• 4.3.3 客戶端功能模塊設(shè)計與實現(xiàn)47-48
• 4.4 ZigBee程序設(shè)計與實現(xiàn)48-54
• 4.4.1 功能分析48
• 4.4.2 程序流程設(shè)計48-49
• 4.4.3 ZigBee程序功能模塊設(shè)計與實現(xiàn)49-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 5 智慧教室嵌入式控制系統(tǒng)的測試與分析55-63
• 5.1 軟件的編譯55-56
• 5.1.1 Qt程序的編譯55
• 5.1.2 ZigBee程序的編譯55-56
• 5.2 系統(tǒng)功能測試56-59
• 5.2.1 串口命令測試56
• 5.2.2 網(wǎng)絡(luò)命令調(diào)試工具測試56-57
• 5.2.3 智慧教室控制系統(tǒng)的應(yīng)用實例57-59
• 5.3 系統(tǒng)的發(fā)布59-61
• 5.4 系統(tǒng)軟件升級61-62
• 5.4.1 U盤掛載61-62
• 5.4.2 軟件升級62
• 5.5 本章小結(jié)62-63
• 6 總結(jié)與展望63-65
• 6.1 工作總結(jié)63
• 6.2 工作展望63-65
• 參考文獻65-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參與的項目68-69
• 致謝69

【參考文獻】

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本文編號：624079