本文關鍵詞：基于mbed OS的智能家居系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

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【摘要】：智能家居在我國已有二十多年的發(fā)展歷史,但始終難以進入尋常百姓家。究其原因,設備廠商之間沒有一個統(tǒng)一的標準。如何構建一個合理的、有序的智能家居系統(tǒng),是目前亟待解決的問題。近年來物聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展,為智能家居提供了一個有利的技術條件。ARM公司在2015年正式發(fā)布了專為物聯(lián)網(wǎng)而設計的操作系統(tǒng)mbed OS。mbed OS是基于ARM Cortex-M系列處理器設計的,該系統(tǒng)具備健壯的安全防護機制、標準的通信協(xié)議以及針對傳感器、I/O設備等開發(fā)的驅動程序組件,從而達到直接通過應用程序控制硬件的目的。ARM Cortex-M系列的處理器目前已達到數(shù)十億美元的出貨量,應用廣泛。因此,基于mbed OS的應用具有廣闊的市場前景。本課題的研究目標是充分利用mbed OS的優(yōu)勢和無線技術的特點,為建立整體智能家居系統(tǒng)提供一個可行性的方案,系統(tǒng)以移動終端作為用戶操作接口,通過無線技術實現(xiàn)智能家居系統(tǒng)的搭建,并通過mbed OS實現(xiàn)對系統(tǒng)硬件的控制。系統(tǒng)最終實現(xiàn)的主要功能有可視對講、Wi-Fi定位、環(huán)境檢測和家電控制,解決了家居智能化中需求較多的幾個領域問題。考慮到不同的家居環(huán)境,本系統(tǒng)采用模塊化設計方式,基于輕巧型智能家居的理念,為用戶提供可定制的家居智能化體驗。本文論述的內(nèi)容主要分為軟硬件兩部分,硬件部分主要論述的是智能家居系統(tǒng)各功能模塊的設計過程,包括系統(tǒng)功能模塊整體框架的分析,音/視頻的采集、音頻的編解碼和播放、Wi-Fi信號強度采集和紅外信號收發(fā)的硬件方案設計與實現(xiàn)。軟件部分論述了各功能模塊應用程序的具體實現(xiàn),包括基于mbed OS的應用程序的具體實現(xiàn),Wi-Fi定位算法的分析及移動終端的應用程序的開發(fā)等內(nèi)容。
【關鍵詞】：智能家居 mbed OS 可視對講 Wi-Fi Android
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU855;TP316;TN92
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 課題背景及研究意義9-10
• 1.2 相關領域的研究現(xiàn)狀和研究進展分析10
• 1.3 課題的主要研究內(nèi)容及難點10-11
• 1.4 論文組織結構11-13
• 第2章 總體方案設計13-19
• 2.1 系統(tǒng)概述及需求分析13
• 2.2 智能家居系統(tǒng)的方案設計13-16
• 2.2.1 家庭控制中心的硬件平臺選型13-14
• 2.2.2 家庭組網(wǎng)方式的選擇14-15
• 2.2.3 移動終端操作系統(tǒng)的選型15-16
• 2.3 智能家居系統(tǒng)的總體方案16-17
• 2.4 本章小結17-19
• 第3章 智能家居系統(tǒng)的硬件設計19-33
• 3.1 家庭控制中心的硬件設計19-21
• 3.1.1 家庭控制中心的總體設計19-20
• 3.1.2 溫濕度采集模塊設計20
• 3.1.3 Wi-Fi模塊設計20-21
• 3.2 可視對講功能模塊的硬件設計21-25
• 3.2.1 芯片選型及整體設計22
• 3.2.2 電源模塊設計22-23
• 3.2.3 攝像頭選型23-24
• 3.2.4 音頻模塊設計24-25
• 3.3 Wi-Fi定位功能模塊的硬件設計25-28
• 3.3.1 電源模塊設計26
• 3.3.2 電池電量檢測模塊設計26-28
• 3.4 家電控制功能模塊的硬件設計28-29
• 3.5 PCB設計29-31
• 3.5.1 PCB布局29
• 3.5.2 PCB布線29-31
• 3.6 本章小結31-33
• 第4章 智能家居系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)33-55
• 4.1 mbed OS應用程序的開發(fā)33-42
• 4.1.1 mbed OS架構分析33-35
• 4.1.2 mbed OS應用程序開發(fā)環(huán)境的搭建35-37
• 4.1.3 mbed OS應用程序開發(fā)流程的研究37-39
• 4.1.4 家庭控制中心功能的實現(xiàn)39-42
• 4.2 各功能模塊的實現(xiàn)42-50
• 4.2.1 可視對講中視頻功能的實現(xiàn)42-45
• 4.2.2 可視對講中音頻功能的實現(xiàn)45-46
• 4.2.3 電池電量檢測功能的實現(xiàn)46
• 4.2.4 Wi-Fi定位功能的實現(xiàn)46-48
• 4.2.5 家電控制功能的實現(xiàn)48-50
• 4.3 Android移動終端上用戶應用程序的開發(fā)50-53
• 4.3.1 用戶應用程序整體設計50
• 4.3.2 用戶應用程序界面的開發(fā)50-51
• 4.3.3 后臺控制功能的實現(xiàn)51-53
• 4.4 本章小結53-55
• 第5章 系統(tǒng)測試55-59
• 5.1 硬件測試55-56
• 5.1.1 硬件線路測試55
• 5.1.2 硬件功能測試55-56
• 5.2 軟件測試56-58
• 5.2.1 溫濕度采集測試56
• 5.2.2 可視對講功能測試56-57
• 5.2.3 Wi-Fi定位功能測試57-58
• 5.2.4 家電控制功能測試58
• 5.3 本章小結58-59
• 結論59-61
• 參考文獻61-65
• 攻讀碩士學位期間獲得的學術成果65-67
• 致謝67

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本文編號：638134