本文關(guān)鍵詞：面向智慧教室的嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)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(shí)代的重要研究?jī)?nèi)容。以實(shí)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(diǎn)。以往的控制系統(tǒng)主要有PC、單片機(jī)和嵌入式系統(tǒng)三種實(shí)現(xiàn)方式,三者各有優(yōu)缺點(diǎn)。PC機(jī)功能強(qiáng)大,卻有功耗大、成本高和實(shí)用性差等缺點(diǎn)；單片機(jī)體現(xiàn)其控制的專業(yè)性,價(jià)格便宜,但往往無(wú)法滿足更多的應(yīng)用需求；嵌入式系統(tǒng)價(jià)格相對(duì)便宜,可以根據(jù)需要對(duì)軟硬件進(jìn)行裁剪,其專業(yè)性也很強(qiáng),但出于復(fù)雜性和成本考慮,不可能給每個(gè)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(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng),往往都無(wú)法滿足實(shí)際項(xiàng)目的需求。因此,論文以嵌入式技術(shù)為核心,實(shí)現(xiàn)了有線網(wǎng)絡(luò)、WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和ZigBee網(wǎng)絡(luò)的多網(wǎng)融合,開(kāi)發(fā)了PC和Android平臺(tái)的控制終端,并利用ZigBee單片機(jī)搭載傳感器或其他硬件設(shè)備,設(shè)計(jì)并實(shí)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(jì)。從對(duì)智慧控制系統(tǒng)的需求分析開(kāi)始,展開(kāi)對(duì)控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)以及功能的分析,并設(shè)計(jì)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(kāi)發(fā)。搭建嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)智慧教室控制系統(tǒng)的客戶端、服務(wù)器以及ZigBee無(wú)線操控程序。(3)智慧教室嵌入式控制系統(tǒng)的測(cè)試與分析。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試,采用串口工具、網(wǎng)絡(luò)命令測(cè)試軟件以及不同平臺(tái)的客戶端軟件完成對(duì)系統(tǒng)功能的測(cè)試。最后將系統(tǒng)發(fā)布,并提出系統(tǒng)軟件升級(jí)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(shí)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(jiǎn)單的命令碼不同,該協(xié)議帶有校驗(yàn)功能,更加符合實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的需要。采用C/S軟件開(kāi)發(fā)架構(gòu),跨平臺(tái)的Qt作為主要的編程工具,開(kāi)發(fā)Windows、Linux和Android不同平臺(tái)運(yùn)行的控制終端程序。提出采用U盤(pán)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(tái)開(kāi)發(fā)
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 研究?jī)?nèi)容和思路13-14
• 1.3.1 研究?jī)?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(jiǎn)介22-26
• 2.3.1 網(wǎng)關(guān)開(kāi)發(fā)板22-24
• 2.3.2 ZigBee開(kāi)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(jì)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(jì)29-31
• 3.4.1 系統(tǒng)通信模型29-30
• 3.4.2 系統(tǒng)通信時(shí)序30-31
• 3.5 控制命令協(xié)議設(shè)計(jì)31-35
• 3.5.1 功能碼設(shè)計(jì)31-32
• 3.5.2 控制命令報(bào)文格式32-33
• 3.5.3 控制命令實(shí)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(kāi)發(fā)36-55
• 4.1 構(gòu)建嵌入式Linux開(kāi)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(jì)與實(shí)現(xiàn)39-46
• 4.2.1 功能分析39
• 4.2.2 程序流程設(shè)計(jì)39-41
• 4.2.3 網(wǎng)關(guān)控制功能模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)41-46
• 4.3 嵌入式控制系統(tǒng)的客戶端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)46-48
• 4.3.1 功能分析46
• 4.3.2 程序流程設(shè)計(jì)46-47
• 4.3.3 客戶端功能模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)47-48
• 4.4 ZigBee程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)48-54
• 4.4.1 功能分析48
• 4.4.2 程序流程設(shè)計(jì)48-49
• 4.4.3 ZigBee程序功能模塊設(shè)計(jì)與實(shí)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(cè)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(cè)試56-59
• 5.2.1 串口命令測(cè)試56
• 5.2.2 網(wǎng)絡(luò)命令調(diào)試工具測(cè)試56-57
• 5.2.3 智慧教室控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例57-59
• 5.3 系統(tǒng)的發(fā)布59-61
• 5.4 系統(tǒng)軟件升級(jí)61-62
• 5.4.1 U盤(pán)掛載61-62
• 5.4.2 軟件升級(jí)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(xiàn)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(xiàng)目68-69
• 致謝69

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：624079