物聯(lián)網(wǎng)畢業(yè)論文

1、 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目 智能wifi在智能家居的應(yīng)用 姓 名 學(xué) 號(hào) 系（院） 班 級(jí) 指導(dǎo)教師_職 稱 年 月 日淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要智能wifi目前應(yīng)用于各行各業(yè)，方便、快捷的智能wifi在企業(yè)和家庭中已經(jīng)入住。本文的主要工作集中在：1. Wifi技術(shù)在智能家居中的運(yùn)用。2. 基于安卓系統(tǒng)手機(jī)wifi的家用智能遙控器開(kāi)發(fā) 3. 智能電網(wǎng)中的wifi無(wú)線智能家庭系統(tǒng)。本文就是基于智能wifi，分析智能wifi分別在商用領(lǐng)域和家用領(lǐng)域的應(yīng)用。第1章介紹了什么是智能wifi和智能wifi的特點(diǎn)。第2章介紹智能wifi的工作方式和它的優(yōu)勢(shì)。第3章介紹以家庭網(wǎng)關(guān)為核心的家庭網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和wifi技術(shù)

2、在家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)現(xiàn)。第4章介紹基于安卓系統(tǒng)手機(jī)wifi的家用智能遙控器開(kāi)發(fā)。第5章主要介紹智能電網(wǎng)中的WiFi無(wú)線智能家庭系統(tǒng)。第6章設(shè)計(jì)心得總結(jié)了開(kāi)發(fā)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)與不足之處，在以后的應(yīng)用過(guò)程中不斷提高和完善。關(guān)鍵詞：智能插座，智能電網(wǎng)，智能家居,智能遙控器目 錄第1章 緒論11.1 什么是智能wifi11.2 智能wifi和普通wifi的區(qū)別1第2章 智能wifi在智能家居中的應(yīng)用22.1 wifi技術(shù)22.2 WiFi的工作方式及其優(yōu)勢(shì)22.2.1 WiFi的工作方式22.2.2 wifi的優(yōu)勢(shì)3第3章 家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的WiFi的實(shí)現(xiàn)43.1 以家庭網(wǎng)關(guān)為核心的家庭網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)43.2 W

3、iFi技術(shù)在家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)現(xiàn)4第4章 基于安卓系統(tǒng)手機(jī)wifi的家用智能遙控器開(kāi)發(fā)74.1 意義74.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)74.2.1 家用智能遙控器客戶端的構(gòu)成74.2.2 wifi轉(zhuǎn)紅外模塊84.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試9第5章 智能電網(wǎng)中的WiFi無(wú)線智能家庭系統(tǒng)115.1 系統(tǒng)構(gòu)成與概述115.2 家電控制125.3 智能安防與三表集抄125.4 家庭智能終端125.5 結(jié)論13第6章 設(shè)計(jì)心得14致謝15參考文獻(xiàn)16第1章 緒論1.1 什么是智能wifi1、WiFi行為管理寬帶控制-自由操控上網(wǎng)用戶帶寬和時(shí)長(zhǎng)上網(wǎng)行為控制-小包優(yōu)先策略2、WiFi認(rèn)證老顧客自動(dòng)登錄-避免繁瑣的輸入密碼自定義面認(rèn)證登

4、錄3 、WiFi營(yíng)銷自動(dòng)品牌展示，個(gè)性化廣告可直達(dá)用戶眼前智能客戶管理，自動(dòng)采集和分析顧客信息100%精準(zhǔn)廣告投放1.2 智能wifi和普通wifi的區(qū)別顧客在等待、休息的間隙，經(jīng)常會(huì)需要刷微博、用微信、看新聞，也會(huì)用手機(jī)查一下附近美食、娛樂(lè)等，如果有Wi-Fi，客戶會(huì)覺(jué)得非常方便。但真正令客戶滿意的無(wú)線(WiFi)服務(wù)，絕不僅僅是對(duì)無(wú)線(WiFi)信號(hào)的簡(jiǎn)單覆蓋， 還涉及“統(tǒng)一服務(wù)、無(wú)線信號(hào)、上網(wǎng)速度、無(wú)縫連接、差異化體驗(yàn)、網(wǎng)上門戶”等多個(gè)方面的綜合服務(wù)。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的到來(lái)更是需要各個(gè)行業(yè)的WiFi服務(wù)進(jìn)一步升級(jí)，在潮流品牌、優(yōu)質(zhì)貨品和貼心服務(wù)之外通過(guò)手機(jī)終端牢牢鎖定客戶。智能wifi,最終目

5、的是給商家做一個(gè)自己的營(yíng)銷平臺(tái)，用戶在使用商家的免費(fèi)WiFi上網(wǎng)的同時(shí)，商家也能和用戶發(fā)生強(qiáng)關(guān)聯(lián)。而這種關(guān)聯(lián)具體表現(xiàn)在：用戶進(jìn)入商家WiFi覆蓋區(qū)后，加入WiFi會(huì)自動(dòng)彈出商家頁(yè)面，輸入手機(jī)號(hào)后獲得驗(yàn)證碼，確定登陸后再次轉(zhuǎn)向到商家的制定網(wǎng)頁(yè)。除了手機(jī)號(hào)，還會(huì)提供QQ號(hào)、微博、微信等驗(yàn)證方式。最終的結(jié)果就是商家和用戶可以實(shí)現(xiàn)雙贏。商家可以在后臺(tái)管理有哪些用戶接入其WiFi了，同時(shí)可以指定用戶接入過(guò)程中是彈出某個(gè)網(wǎng)頁(yè)，或是轉(zhuǎn)向到某個(gè)應(yīng)用，這就是所謂的精準(zhǔn)營(yíng)銷。而用戶所獲得的是更方便地使用公共WiFi，而不用再口頭詢問(wèn)店員密碼。0第2章 智能wifi在智能家居中的應(yīng)用2.1 wifi技術(shù)WiFi(

6、Wireless Fidelity，無(wú)線保真技術(shù))即IEEE802.11協(xié)議，是無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)技術(shù)IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)（IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)主要包括IEEE 802.11a/b/g 3種）的商用名稱。也是一種可以將個(gè)人電腦、手持設(shè)備（如PDA、手機(jī)）等終端以無(wú)線方式互相連接的技術(shù)。它是由一個(gè)名為“無(wú)線以太網(wǎng)相容聯(lián)盟”(Wireless EthernetCompatibility Alliance,WECA)的組織所發(fā)布的業(yè)界術(shù)語(yǔ)，中文譯為“無(wú)線相容認(rèn)證”。 目的是改善基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線網(wǎng)路產(chǎn)品之間的互通性。它是一種短程無(wú)線傳輸技術(shù)，能夠在數(shù)百英尺范

7、圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的無(wú)線電信號(hào)。隨著技術(shù)的發(fā)展，以及IEEE 802.11a 及IEEE 802.11g等標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，現(xiàn)在IEEE 802.11 這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)已被統(tǒng)稱作Wi-Fi。從應(yīng)用層面來(lái)說(shuō)，要使用Wi-Fi,用戶首先要有Wi-Fi 兼容的用戶端裝置。Wi-Fi可以幫助用戶訪問(wèn)電子郵件、Web和流式媒體的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。它為用戶提供了無(wú)線的寬帶互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)。同時(shí)，它也是在家里、辦公室或在旅途中上網(wǎng)的快速、便捷的途徑。能夠訪問(wèn)Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)的地方被稱為熱點(diǎn)。Wi-Fi或802.11G在2.4Ghz頻段工作，所支持的速度最高達(dá)54Mbps(802.11N工作在2.4Ghz或者5.0Ghz,最高速度60

8、0Mbps)。另外還有兩種802.11空間的協(xié)議，包括(a)和(b)。它們也是公開(kāi)使用的，但802.11G/N在世界上最為常用。2.2 WiFi的工作方式及其優(yōu)勢(shì)2.2.1 WiFi的工作方式WiFi定義了兩種類型的設(shè)備。一種是無(wú)線站。通常通過(guò)一臺(tái)PC機(jī)加上一塊無(wú)線網(wǎng)卡構(gòu)成。另一種稱為無(wú)線接入點(diǎn)(Ac-cess Point，AP)，它的作用是提供無(wú)線和有線網(wǎng)絡(luò)之間的橋接。一個(gè)無(wú)線接入點(diǎn)通常由一個(gè)無(wú)線輸出口和一個(gè)有線的網(wǎng)絡(luò)接口（802.3接口）構(gòu)成，橋接軟件符合802.ld橋接協(xié)議。接入點(diǎn)就像是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)無(wú)線基站，將多個(gè)無(wú)線的接入站聚合到有線的網(wǎng)絡(luò)上。WiFi定義了兩種模式：infrastr

9、ucture模式和ad hoc模式。m-frastructure模式，即無(wú)線網(wǎng)絡(luò)至少有一個(gè)和有線網(wǎng)絡(luò)連接的無(wú)線接入點(diǎn)，還包括一系列無(wú)線的終端站。由于很多用戶需要訪問(wèn)有線網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備或服務(wù)，所以基本上都會(huì)采用這種模式。ad hoc模式，也稱為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式（pear to pear模式）或IBSS(In-dependent Basic Service Set).2.2.2 wifi的優(yōu)勢(shì)1)無(wú)線電波的覆蓋范圍廣。藍(lán)牙的電波覆蓋范圍很小，半徑大約只有15米左右，而WiFi的半徑可達(dá)100米。甚至可以覆蓋整棟大樓。2) WiFi的傳輸速度很快，最高可達(dá)54Mbps，符合個(gè)人和社會(huì)信息化的需求。在網(wǎng)絡(luò)覆蓋

10、范圍內(nèi)，允許用戶在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)，隨時(shí)隨地享受諸如網(wǎng)上證券、視頻點(diǎn)播(VOD)、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、視頻會(huì)議、網(wǎng)絡(luò)游戲等一系列寬帶信息增值服務(wù)，并實(shí)現(xiàn)移動(dòng)辦公。3)無(wú)須布線，可以不受現(xiàn)實(shí)地理?xiàng)l件的限制，因此非常適合移動(dòng)辦公用戶的需要。只要在需要的地方設(shè)置“熱點(diǎn)”，并通過(guò)高速線路將因特網(wǎng)接入。這樣，在“熱點(diǎn)”所發(fā)射出的電波的覆蓋范圍內(nèi)，用戶只要將支持無(wú)線LAN的筆記本電腦或PDA拿到該區(qū)域內(nèi)，即可高速接入因特網(wǎng)。 4)健康安全。IEEE802. 11規(guī)定的發(fā)射功率不可超過(guò)100毫瓦，實(shí)際發(fā)射功率約60毫瓦-70毫瓦，而手機(jī)的發(fā)射功率約200毫瓦-l瓦間，手持式對(duì)講機(jī)高達(dá)5瓦。與后者相

11、比，WiFi產(chǎn)品的輻射更小。5)WiFi應(yīng)用現(xiàn)在已經(jīng)非常普遍。支持WiFi的電子產(chǎn)品越來(lái)越多，像手機(jī)、MP4、電腦等，基本上已經(jīng)成為了主流標(biāo)準(zhǔn)配置。而且由于WiFi網(wǎng)絡(luò)能夠很好地實(shí)現(xiàn)家庭范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，適合充當(dāng)家庭中的主導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)，家里的其他具備WiFi功能的設(shè)備，如電視機(jī)、影碟機(jī)、數(shù)字音響、數(shù)碼相框、照相機(jī)等，都可以通過(guò)WiFi建立通信連接，實(shí)現(xiàn)整個(gè)家庭的數(shù)字化與無(wú)線化，使人們的生活變得更加方便與豐富。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)慢慢融入到人們生活的方方面面，無(wú)論是在學(xué)校、公司還是家中，我們可以通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)終端隨時(shí)隨地的接入互聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)行信息的查閱、傳輸及下載。在生活中，我們已經(jīng)養(yǎng)成了上網(wǎng)

12、查詢資料、購(gòu)物消費(fèi)、娛樂(lè)聊天的習(xí)慣，現(xiàn)在人們的日常生活已經(jīng)越來(lái)越離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)。為了滿足人們隨時(shí)隨地的上網(wǎng)的需求，無(wú)線上網(wǎng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。其中WiFi技術(shù)尤其令人關(guān)注。與此同時(shí)電子技術(shù)不斷發(fā)展，越來(lái)越多的電子產(chǎn)品如手機(jī)、筆記本電腦等都開(kāi)始支持WiFi，并受到廣大消費(fèi)者的歡迎，采用WiFi技術(shù)在電子產(chǎn)品行業(yè)已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。而以WiFi作為標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線組網(wǎng)形式也已經(jīng)開(kāi)始普及。另外，人們現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始將WiFi技術(shù)應(yīng)用到家庭生活當(dāng)中。運(yùn)用WiFi技術(shù)將家中的各種家用電器以及電子產(chǎn)品還有就是各種手持終端連接成一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，用戶可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)對(duì)各設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的管理與控制。當(dāng)然，通過(guò)將家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連

13、接，人們還可以在家居以外的地方對(duì)家中各種設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制與管理，使家居生活實(shí)現(xiàn)智能化，從而使人們的日常生活更加方便，舒適。第3章 家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的WiFi的實(shí)現(xiàn)3.1 以家庭網(wǎng)關(guān)為核心的家庭網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為了實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部Intemet相連互通，在家庭內(nèi)網(wǎng)和外部Internet之間需要一個(gè)家庭網(wǎng)關(guān)。該網(wǎng)關(guān)是整個(gè)家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心部分，它一方面完成家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中各種不同通信協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換和信息共享，并且同外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，另一方面還負(fù)責(zé)對(duì)家庭中網(wǎng)絡(luò)終端進(jìn)行管理和控制。家庭中的網(wǎng)絡(luò)終端也通過(guò)這個(gè)網(wǎng)關(guān)與外部網(wǎng)絡(luò)連通。實(shí)現(xiàn)交互和信息共享。同時(shí)，該網(wǎng)關(guān)還應(yīng)有防火墻能力，能夠避免外界網(wǎng)絡(luò)對(duì)家庭內(nèi)

14、部網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備的非法訪問(wèn)與攻擊，其結(jié)構(gòu)如圖3-1所示。圖3-1 家庭網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)圖3.2 WiFi技術(shù)在家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)現(xiàn)在家庭網(wǎng)絡(luò)中，WiFi主要應(yīng)用在各種信息家電和家庭網(wǎng)關(guān)上。我們可以使用個(gè)人電腦、手持網(wǎng)絡(luò)終端或者遙控器與家庭網(wǎng)關(guān)進(jìn)行連接，并通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)對(duì)各種信息家電實(shí)施有效的管理和控制。因此，可以采用客戶一服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)。網(wǎng)關(guān)充當(dāng)服務(wù)器的角色，控制設(shè)備對(duì)各種信息家電的控制也通過(guò)網(wǎng)關(guān)完成。這樣有利于實(shí)現(xiàn)胖服務(wù)器瘦客戶端的結(jié)構(gòu)。（1） 家庭網(wǎng)關(guān)模塊家庭網(wǎng)關(guān)是我們整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的核心部件。所有的信息家電以及控制設(shè)備都要連接到這個(gè)網(wǎng)關(guān)上。同時(shí)，網(wǎng)關(guān)還要與外部Intemet互連。那么網(wǎng)關(guān)需要實(shí)現(xiàn)WiF

15、i，并提供如TCP/IP、HTIP、WebServer等高層應(yīng)用和圖形用戶界面。完成此功能的協(xié)議結(jié)構(gòu)如圖3-2所示。其應(yīng)用層采用統(tǒng)一設(shè)備管理協(xié)議( UniversalDevice Control Protocol，UDCP)，用來(lái)進(jìn)行整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的添加、刪除、狀態(tài)查詢、參數(shù)配置等管理和控制。UDPC采用客戶一服務(wù)器結(jié)構(gòu)，服務(wù)器端位各信息家電和控制設(shè)備，客戶為家庭網(wǎng)關(guān)。圖3-2 利用家庭網(wǎng)關(guān)控制家電協(xié)議結(jié)構(gòu)家庭網(wǎng)關(guān)基于嵌入式Linux進(jìn)行架構(gòu)。由嵌入式Linux系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)WiFi功能，并提供圖形用戶界面和TCP/IP、HTTP、Web-Server高層應(yīng)用。用戶可以通過(guò)身份鑒別后登錄家庭網(wǎng)關(guān)，并

16、使用系統(tǒng)提供的圖形控制界面對(duì)信息家電進(jìn)行控制和管理。家庭網(wǎng)關(guān)同時(shí)支持嵌入式Web服務(wù)器。當(dāng)我們合法登錄后，就可以使用該服務(wù)器提供的Web頁(yè)面對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的各種信息家電進(jìn)行管理和控制。嵌入式的Web服務(wù)器可選用boa，它是嵌入式Linux下應(yīng)用最為廣泛的HTTP服務(wù)器程序，功能全面。并且能夠很好的支持CGI技術(shù)進(jìn)行服務(wù)器端的擴(kuò)展。而且boa支持大家廣泛熟悉的C語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)CCI程序。家庭網(wǎng)關(guān)啟動(dòng)后，完成系統(tǒng)的初始化，并加載相關(guān)的服務(wù)。將接收到的用戶的控制或查詢命令進(jìn)行處理，CCI程序?qū)⒚钷D(zhuǎn)換成為UDCP報(bào)文，通過(guò)WiFi模塊發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中的信息家電或控制設(shè)備。同時(shí)，家庭網(wǎng)關(guān)還通過(guò)WiFi來(lái)接收信息家電

17、的當(dāng)前狀態(tài)信息，通過(guò)處理后將其反饋給控制設(shè)備，以便用戶使用。（2） 信息家電模塊信息家電上的WiFi功能有兩種實(shí)現(xiàn)模式。一種是信息家電自身帶有WiFi功能。這是理想的狀態(tài)?，F(xiàn)在已經(jīng)有很多家用電器比如電視機(jī)、DVD等都已經(jīng)具備了此功能。第二種是對(duì)原本不帶WiFi功能的家用電器進(jìn)行WiFi擴(kuò)展?？蛇x用Rabbit公司的WiFi核心模塊和其相應(yīng)的開(kāi)發(fā)包進(jìn)行相關(guān)擴(kuò)展。由于信息家電的高端功能都由家庭網(wǎng)關(guān)來(lái)完成，所以可以不用實(shí)現(xiàn)WiFi的上層協(xié)議，只實(shí)現(xiàn)對(duì)其的控制。信息家電將自身采集到的各種狀態(tài)信息傳遞給其自身的或者是擴(kuò)展的微控制器，微控制器接收到這些數(shù)據(jù)后將其轉(zhuǎn)換成UDCP報(bào)文，并通過(guò)WiFi模塊將其發(fā)

18、送給家庭網(wǎng)關(guān)。同時(shí)，信息家電還通過(guò)WiFi模塊接受來(lái)自家庭網(wǎng)關(guān)的信息，處理后轉(zhuǎn)換成對(duì)家電的控制或查詢，并將其隨后的狀態(tài)信息由WiFi模塊反饋給家庭網(wǎng)關(guān)。圖3-3結(jié)構(gòu)圖第4章 基于安卓系統(tǒng)手機(jī)wifi的家用智能遙控器開(kāi)發(fā)4.1 意義由于紅外遙控器價(jià)格低廉、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，許多智能家電設(shè)備仍普遍采用紅外遙控器進(jìn)行控制，包括電視、空調(diào)、DVD機(jī)、電視機(jī)頂盒等。然而，隨著家庭中智能家電設(shè)備的增多，紅外遙控器的數(shù)量也在增加，一個(gè)家庭使用的紅外遙控器數(shù)量少則數(shù)個(gè)，多則十幾個(gè)，這會(huì)帶來(lái)三大問(wèn)題：（1） 數(shù)量眾多的遙控器給使用者帶來(lái)使用和管理上的不便。（2） 紅外遙控器使用的一次性堿性電池，廢棄后給環(huán)境帶來(lái)極

19、大的危害。（3） 遙控器意外損壞后，很難找到匹配的遙控器?；诎沧渴謾C(jī)wifi的家用智能遙控器，可以控制多個(gè)不同品牌不同型號(hào)的家用電器，取代傳統(tǒng)的實(shí)物遙控器，實(shí)現(xiàn)“一個(gè)家庭只需要一個(gè)遙控器即可控制所有紅外遙控的家電設(shè)備”的目標(biāo)，極大減少遙控器數(shù)量和一次性電池的使用量，為人們創(chuàng)造便捷舒適、環(huán)保節(jié)能的居家環(huán)境。4.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)主要包括客戶端軟件、WiFi轉(zhuǎn)紅外模塊，如圖4-1所示?？蛻舳塑浖ㄟ^(guò)WiFi，將已編碼的數(shù)據(jù)通過(guò)WiFi傳送至WiFi轉(zhuǎn)紅外模塊，然后WiFi轉(zhuǎn)紅外模塊根據(jù)編碼規(guī)則，傳遞指令至內(nèi)部紅外發(fā)射模塊，實(shí)現(xiàn)紅外數(shù)據(jù)的發(fā)送。圖4-1 系統(tǒng)框圖4.2.1 家用智能遙控器客戶端

20、的構(gòu)成1.鍵碼數(shù)據(jù)包的采集與設(shè)計(jì)(1) 鍵碼數(shù)據(jù)包的采集紅外遙控器的編碼格式通常有NEC。NEC格式的特征：使用38kHz載波頻率，引導(dǎo)碼間隔是9ms+4.5ms，使用16位客戶代碼，使用8位數(shù)據(jù)代碼和8位取反的數(shù)據(jù)代碼。隨著家庭電器種類、型號(hào)的不斷增多，相對(duì)應(yīng)的遙控器也隨之增加，為了便于管理、存取與更新家電遙控器的紅外代碼，需要為繁多冗雜的代碼建立一個(gè)數(shù)據(jù)包。(2)遙控器按鍵數(shù)據(jù)包的設(shè)計(jì)由于紅外協(xié)議各不相同，并且又相互不兼容，所以直接發(fā)送紅外數(shù)據(jù)會(huì)導(dǎo)致WiFI轉(zhuǎn)紅外模塊處理十分繁瑣。因此，收集多種紅外協(xié)議數(shù)據(jù)，按照自定義編碼規(guī)則，將多種協(xié)議編碼化，并保存于后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。為了實(shí)現(xiàn)按鍵界面與遙控器

21、數(shù)據(jù)包的匹配，定義數(shù)據(jù)包格式如下：文件起始標(biāo)志位4位。鍵碼屬性128位：設(shè)備的信息，訪問(wèn)中文字庫(kù)編碼、ASCII碼。載波頻率4位：35-42kHz；分辨率0.5kHz，以適應(yīng)不同載波的遙控器。鍵碼編碼：對(duì)遙控器界面軟件的所有按鍵進(jìn)行編碼，鍵碼位數(shù)根據(jù)實(shí)際紅外協(xié)議確定。2.遙控器界面軟件的設(shè)計(jì)(1)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)安卓操作系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)SQLite數(shù)據(jù)庫(kù)，提供管理數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)的API。利用SQLiteOpen Helper類中的onCreate()Call Back方法以及onUpdate()Call Back方法創(chuàng)建與打開(kāi)各種遙控器紅外代碼表Table，存進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)中，方便數(shù)據(jù)的及時(shí)更新。(2) 按鍵與數(shù)

22、據(jù)包匹配在手機(jī)界面中，每個(gè)按鍵都與其相對(duì)應(yīng)的紅外代碼相匹配，即按鍵功能與數(shù)據(jù)庫(kù)中各種遙控器數(shù)據(jù)相連接。通過(guò)調(diào)用getReadable Database()方法當(dāng)用戶按下按鍵時(shí)，軟件會(huì)查找數(shù)據(jù)包，將與該按鍵相連的數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)，即相對(duì)應(yīng)的控制家電的紅外代碼以WiFi的形式發(fā)送至WiFi轉(zhuǎn)紅外模塊。4.2.2 wifi轉(zhuǎn)紅外模塊本模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)接收、紅外發(fā)射。包含WiFi數(shù)據(jù)接收與傳送、串口數(shù)據(jù)解析、紅外電平發(fā)射。采用WiFi芯片USR-WIFI232，提供WiFi信號(hào)及獲得客戶端所發(fā)送數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳送至中控CPU。本模塊內(nèi)部采用單片機(jī)作為中控CPU，處理編碼化數(shù)據(jù)與紅外協(xié)議的轉(zhuǎn)化。由于單片機(jī)

23、價(jià)格低廉，資源足夠，功能滿足中控CPU的需求，因此，采用單片機(jī)作為中控CPU。在單片機(jī)程序中設(shè)置多個(gè)紅外協(xié)議入口點(diǎn)，當(dāng)編碼化的數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)后，按照自定義的編碼規(guī)則，尋找對(duì)應(yīng)的紅外協(xié)議入口，從而發(fā)射對(duì)應(yīng)的紅外電平。中控CPU功能硬件電路由單片機(jī)最小系統(tǒng)及紅外發(fā)射電路成。在中控CPU程序中，包含定時(shí)器功能、串口數(shù)據(jù)讀取功能、紅外電平控制功能。中控CPU的程序流程圖如圖4-2。定時(shí)器功能主要是用于產(chǎn)生載波，并與紅外信號(hào)疊加，從而提高紅外信號(hào)在空氣中傳播的抗干擾能力。串口數(shù)據(jù)讀取，將WiFi芯片傳遞的數(shù)據(jù)加以分析，按照自定義的編碼規(guī)則，進(jìn)入不同的紅外協(xié)議功能函數(shù)。紅外電平控制功能，實(shí)現(xiàn)具體的紅外協(xié)

24、議函數(shù)，通過(guò)串口讀取功能提供的數(shù)據(jù)，發(fā)射出匹配的紅外信號(hào)。圖4-2 中控CPU流程圖4.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試本次試驗(yàn)采用專用的紅外測(cè)試儀器，可以監(jiān)測(cè)到紅外信號(hào)并將其波形顯示出來(lái)。采用安裝客戶端的安卓手機(jī)及WiFi轉(zhuǎn)紅外模塊，對(duì)比于實(shí)物遙控器。將實(shí)物遙控器、WiFi轉(zhuǎn)紅外模塊都對(duì)準(zhǔn)紅外測(cè)試儀器。按下實(shí)物遙控器的某個(gè)按鍵之后，觀察紅外測(cè)試儀器顯示的波形，如圖4-3所示；接著按下安卓手機(jī)上對(duì)應(yīng)的遙控器按鍵后，觀察紅外測(cè)試儀器上的波形，如圖4-4所示。圖4-3 實(shí)物遙控器按鍵的紅外波形圖4-4 智能遙控器按鍵的紅外波形由圖4-3、圖4-4可以看得出，安裝客戶端的安卓手機(jī)及WiFi轉(zhuǎn)紅外模塊可以實(shí)現(xiàn)實(shí)物遙控器的

25、功能。第5章 智能電網(wǎng)中的WiFi無(wú)線智能家庭系統(tǒng)5.1 系統(tǒng)構(gòu)成與概述智能家庭作為智能用電展示的一個(gè)基本單元，和電力用戶的關(guān)系最為密切，所以設(shè)計(jì)智能家庭系統(tǒng)要綜合考慮很多因素，包括節(jié)能用電，家庭安全，便利，舒適等，圖5-1所示為一個(gè)典型的智能家庭構(gòu)成，其中各種家用電器通過(guò)智能化改造，加入WiFi無(wú)線通信功能，每個(gè)電器具有一個(gè)IP地址，這樣就可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)給電器發(fā)出控制指令，比如啟動(dòng)空調(diào)，調(diào)節(jié)溫度等；同時(shí)也可以實(shí)時(shí)讀取電器的用電參數(shù)，如電壓，電流，頻率，功率，功率因數(shù)等，這樣家庭智能終端和移動(dòng)終端就可以實(shí)時(shí)讀取各個(gè)電器的用電信息，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到電網(wǎng)企業(yè)，同時(shí)，可以從電網(wǎng)獲取實(shí)時(shí)的電價(jià)信息

26、，達(dá)到“避峰趨谷”的負(fù)荷調(diào)節(jié)。智能安防系統(tǒng)也通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接到家庭智能終端，可以實(shí)時(shí)獲取報(bào)警信息；三表集抄系統(tǒng)也通過(guò)無(wú)線方式連接到智能終端，給抄表提供了便利。這樣，用戶可以在家中實(shí)現(xiàn)對(duì)所有電器的無(wú)線控制，更聰明合理的使用電力，并可以據(jù)此制定自己的用電計(jì)劃。圖5-1智能家庭系統(tǒng)構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)包括如下幾個(gè)主要部分:家庭智能終端、家電控制系統(tǒng)、智能安防、三表集抄、移動(dòng)終端等。5.2 家電控制家電自動(dòng)控制目前在國(guó)內(nèi)面臨的問(wèn)題是，大部分的家用電器沒(méi)有控制接口，不能連接網(wǎng)絡(luò)，少數(shù)具備網(wǎng)絡(luò)接口的電器也只能與同一品牌的部分電器實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，并且通信接口是不開(kāi)放的，只能選用同一個(gè)品牌廠商提供的控制終端，整個(gè)系統(tǒng)的功能是固

27、定的，無(wú)法定制化，另外，要實(shí)現(xiàn)智能化家庭，很難只選擇同一個(gè)廠家的家用電器，所以在系統(tǒng)中，我們選用市場(chǎng)上通用流行的各種普通家用電器，再加裝wiFi無(wú)線通信接口，實(shí)現(xiàn)了空調(diào)，熱水器，加濕器，洗衣機(jī)等電器的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制，實(shí)現(xiàn)原理框圖如圖5-2所示，實(shí)踐下來(lái)完全可以通過(guò)WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)電器的控制，具備功耗小，通信接口電路體積小，易于安裝，通信實(shí)時(shí)性好，無(wú)需布線等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了可遠(yuǎn)程控制家中電器等諸多便利功能，例如，在下班途中，通過(guò)手機(jī)或平板電腦等移動(dòng)終端自動(dòng)開(kāi)啟家中的熱水器，電飯煲，設(shè)定好空調(diào)的溫度，既方便了生活，也節(jié)約了能源。圖5-2家用電器wifi無(wú)線通信接口5.3 智能安防與三表集抄智能安防

28、部分主要實(shí)現(xiàn)了紅外傳感器和視頻監(jiān)控，當(dāng)“離家模式”安防功能開(kāi)啟情況下，有人加入紅外感應(yīng)區(qū)域，視頻監(jiān)控啟動(dòng)拍攝，也可設(shè)定一直拍攝狀態(tài)，另外，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，在辦公室可以訪問(wèn)視頻監(jiān)控畫面，通過(guò)手機(jī)或平板電腦也可以隨時(shí)訪問(wèn)視頻畫面，實(shí)現(xiàn)防盜和照顧家中老人等功能。三表集抄部分可以把家中電能表，水表，燃?xì)獗淼臄?shù)據(jù)傳送到智能終端。其中智能電表通過(guò)RS一485方式與主機(jī)交互，無(wú)線遠(yuǎn)傳水表和燃?xì)獗硗ㄟ^(guò)無(wú)線方式發(fā)送數(shù)據(jù)到主機(jī)。5.4 家庭智能終端家庭智能終端是智能家庭的綜合控制中心，由一塊15”左右的觸摸屏構(gòu)成，后端連接后臺(tái)服務(wù)器，通過(guò)家庭智能終端，可以控制智能安防，家電控制，三表集抄等所有分系統(tǒng)，并可以從后臺(tái)服務(wù)器獲取實(shí)時(shí)電價(jià)信息，并把家電的用電信息等通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳到電網(wǎng)企業(yè)家庭智能終端上運(yùn)行一套智能家庭軟件，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，用電信息收集等功能。智能家庭軟件基于美國(guó)國(guó)家儀器公司(NI)圖形化編程軟件LabvIEw開(kāi)發(fā)，借助LabVIEW豐富的圖形化界面設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)曲線顯示功能，廣泛的硬件連接功能快速開(kāi)發(fā)了一套智能家庭軟件實(shí)現(xiàn)了家電控制，智能安防，三表集抄等諸多功能，同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了用電信息收集，可視化用電等功能，軟件主界面如圖5-3所示。圖5-3智能家庭軟件主界面5.5 結(jié)論結(jié)合諸多先進(jìn)技術(shù)構(gòu)建了一套完整的智能家庭系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于普通家電的無(wú)線控制，用電信息采集，同時(shí)在家庭智能