基于Matlab的智能家居照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、內(nèi) 容 摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我們的家居生活越來越便捷化、越來越智能化。而作為我們?nèi)粘Ｉ蠲懿豢煞值恼彰飨到y(tǒng)在我們的生活中扮演著越來越重要的角色。所以對(duì)于照明控制系統(tǒng)的研究對(duì)提高人們的生活質(zhì)量、節(jié)約能源、倡導(dǎo)綠色照明等具有十分重要的意義。本論文使用了MATLAB GUI設(shè)計(jì)了可視化的智能照明控制系統(tǒng)的界面。采用了典型的客戶/服務(wù)器的模型實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的控制。論文主要實(shí)現(xiàn)了智能家居照明系統(tǒng)的一鍵全開全關(guān)功能、照明開關(guān)定時(shí)功能、場(chǎng)景區(qū)域的控制、燈光調(diào)節(jié)功能、多點(diǎn)操作等功能。本論文有兩個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)： （1）模擬了現(xiàn)實(shí)中的臥室和客廳的真實(shí)情況對(duì)現(xiàn)實(shí)中的智能家居照明系統(tǒng)的研究具有一定的借鑒意義。 （2）本

2、論文預(yù)留了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、可視對(duì)講系統(tǒng)、門禁控制系統(tǒng)、安防報(bào)警系統(tǒng)、家電控制系統(tǒng)、窗簾控制系統(tǒng)和背景音樂系統(tǒng)的研究，為以后智能家居的發(fā)展預(yù)留了空間。關(guān)鍵詞MATLAB；智能照明；可視化；遠(yuǎn)程通信Design of intelligent home lighting control system based on Matlab technologyAbstractWith the rapid development of science and technology, our home life more convenient, more and more intelligent. As our

3、daily life are inseparable lighting systems play an increasingly important role in our lives . So the lighting control system for the study to improve the quality of life, energy saving , green lighting and other advocates of great importance.This paper uses the MATLAB GUI design a visual interface

4、to intelligent lighting control system . With a typical client / server model remote control . Paper mainly achieved full control of a key feature of smart home full off lighting systems , lighting switch timing, scene area , lighting adjustment function , multi-point operation and other functions.T

5、his paper has two innovations: ( 1 ) to simulate the real situation in reality bedroom and the living room has a certain significance for the study of the reality of the smart home lighting system . ( 2 ) This paper studies aside remote monitoring systems, video intercom systems, access control syst

6、ems, security alarm systems, home appliances control system, curtain control systems and background music systems for the development of future space reserved for the smart home . keywordMATLAB，Intelligent lighting，Visualization，Remote communication目 錄第一章 緒論11.1課題的研究背景和意義11.2智能照明系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.3研究內(nèi)容3第二

7、章 開發(fā)系統(tǒng)簡介42.1 MATLAB簡介42.2 GUI設(shè)計(jì)工具簡介72.2.1 GUI界面和控件介紹72.2.2 GUI編輯器介紹8第三章 智能家居照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)93.1模擬家居燈光的設(shè)計(jì)93.2客戶端GUI的設(shè)計(jì)103.2.1燈光控制界面的設(shè)計(jì)103.2.2智能家居控制系統(tǒng)界面的設(shè)計(jì)143.2.3 將MATLAB GUI程序轉(zhuǎn)換成可執(zhí)行的程序15第四章 總結(jié)174.1總結(jié)17附錄一：智能家居系統(tǒng)界面的程序代碼20附錄二：燈光控制系統(tǒng)的程序代碼23 基于Matlab的智能家居照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第一章 緒論1.1課題的研究背景和意義近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)水平的提高，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、

8、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)的迅速發(fā)展，促使了社會(huì)信息化的加速，使人們的工作生活和通訊的關(guān)系日益緊密。信息化的社會(huì)在改變?nèi)藗児ぷ髁?xí)慣與生活方式的同時(shí)，對(duì)傳統(tǒng)住宅的自動(dòng)化，信息化，環(huán)境舒適化、安全化提出了挑戰(zhàn)。信息化影響了人們生活的各個(gè)方面，改變了人們的生活習(xí)慣，提高了人們的生活質(zhì)量，家居智能化也正是在這種形勢(shì)下應(yīng)運(yùn)而生。智能家居的概念起源于微軟的智能家居系統(tǒng)，根據(jù)住房為平臺(tái)，使用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、智能家居 - 系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安全技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音頻和視頻技術(shù)將圍繞設(shè)施一體化的家居生活，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭事務(wù)管理制度議程，提高家庭安全、方便、舒適、美觀，實(shí)現(xiàn)環(huán)境環(huán)保的生活方式。照

9、明燈光是生活中不可缺少的部分。那么智能照明控制系統(tǒng)也就是智能家居系統(tǒng)中不可缺少的一部分。而且它還是智能家居的一大亮點(diǎn)。它既滿足了我們發(fā)展科技的向往又滿足了我們節(jié)能優(yōu)先、發(fā)展低碳的要求。以下是智能照明系統(tǒng)的特點(diǎn)：(1)實(shí)現(xiàn)照明的人性化。因?yàn)椴煌膮^(qū)域和不同的人群對(duì)照明質(zhì)量的要求不同, 所以智能照明系統(tǒng)要求我們可以調(diào)整控制照度，以完成場(chǎng)景控制、定時(shí)控制、多點(diǎn)控制等種種計(jì)劃控制方案計(jì)劃。(2)延長光源壽命。智能照明系統(tǒng)具有軟驅(qū)動(dòng)和軟關(guān)斷技術(shù)，防止了打開燈具時(shí)電流對(duì)燈絲的過度的沖擊，所以使得燈具的壽命得到延長。 (3)節(jié)約能源。使用智能傳感器感受到室外外亮度來自動(dòng)調(diào)理燈光，以保持室內(nèi)適合的照度，既能使

10、室內(nèi)有最佳照明情況，又能達(dá)到節(jié)能的效益。按照各區(qū)域的勞動(dòng)情況進(jìn)行照度設(shè)定，并按時(shí)進(jìn)行自動(dòng)開、關(guān)照明，使照明體系能最大限度地節(jié)約能源。 (4)提高管理水平。將傳統(tǒng)的手動(dòng)的開關(guān)控制照明燈具的通斷，轉(zhuǎn)變成智能化的控制，使高素質(zhì)的思維管理意識(shí)用于智能照明系統(tǒng)，以保證照明的質(zhì)量，提高照明的效率。 （5）使用安全，可與其他報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。比如與火警系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)，當(dāng)屋子里出現(xiàn)火災(zāi)的時(shí)候房間會(huì)自動(dòng)報(bào)警。1.2智能照明系統(tǒng)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀從上世紀(jì)六十年代開發(fā)了普通燈具、熒光燈具、高強(qiáng)度放電燈具所使用的電子調(diào)光器，到90年代以來，國際以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)研制出燈光自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、定時(shí)開關(guān)系統(tǒng)和自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，也稱“智能照明”

11、的新型智能照明控制體系，并已有定型產(chǎn)品得以很好的推廣和使用，使建筑照明由傳統(tǒng)按鍵控制走向計(jì)算機(jī)控制或無人控制的新領(lǐng)域。當(dāng)今意義上的智能照明網(wǎng)絡(luò)是從舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)發(fā)展起來的，1986年美國影視劇場(chǎng)技術(shù)協(xié)會(huì)（USITT）的工程委員會(huì)開始制定控制燈光設(shè)備和附件的數(shù)字式傳輸協(xié)議DMX512協(xié)議，1990年公布正式文本?，F(xiàn)在調(diào)光網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中影響較大的CAN協(xié)議和ART-net協(xié)議都是在此基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。 目前澳大利亞奇勝場(chǎng)景的智能照明控制系統(tǒng)開發(fā)，可以對(duì)同一個(gè)場(chǎng)所中至多18個(gè)燈區(qū)(照明回路)進(jìn)行供電控制和亮度調(diào)節(jié)。用戶能夠調(diào)節(jié)和預(yù)設(shè)每一個(gè)燈區(qū)的亮度以適應(yīng)最多5種場(chǎng)景，只需按一下按鍵就能夠?yàn)槟愕男袆?dòng)選擇

12、你自己滿意的照明環(huán)境。國內(nèi)開發(fā)的真善美智能照明系統(tǒng)擁有集中控制和操縱、集中顯示、斷電自鎖、免打擾功效、遙控功能等智能功能，使家居生活更加便利、舒適和快捷。1.3研究內(nèi)容隨著科技的發(fā)展未來的家居照明系統(tǒng)肯定會(huì)越來越智能、越來越便捷，不僅能提高照明的管理效率而且還能夠舒緩人們的身心、提高住宅的防御能力。所以本論文研究智能家居的功能如下: (1)一鍵全開全關(guān)功能。整個(gè)家居的照明系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)一鍵全開或全關(guān)的功能。所以當(dāng)我們睡覺或者上班去的時(shí)候可以一鍵把所有房間的燈都關(guān)了，不用再跑每個(gè)房間關(guān)燈,節(jié)省了我們的時(shí)間。(2)照明開關(guān)定時(shí)功能。通過一些模塊的設(shè)定來完成照明系統(tǒng)的定時(shí)開關(guān)功能。例如：在每天早上八點(diǎn)

13、的時(shí)候讓房間的燈光自動(dòng)的打開，晚上十一點(diǎn)的時(shí)候讓房間的燈光自動(dòng)的關(guān)閉，有事出門的時(shí)候關(guān)燈，燈光延時(shí)五秒在關(guān)閉。(3)場(chǎng)景區(qū)域的控制。通過MATLAB的編程功能設(shè)定一些特定的照明模式，比如：回家模式、晚餐模式、工作模式、閱讀模式等等。通過一次輕觸的操作就可以隨心所欲的切換各種模式來達(dá)到自己滿意的效果。 （4)燈光調(diào)節(jié)功能。當(dāng)我們?cè)诔燥垺?huì)客、工作、閱讀的時(shí)候可以按照自己的心情來調(diào)節(jié)燈光的亮度。用燈光為我們營造一個(gè)舒適、溫馨的氛圍。當(dāng)我們思考的時(shí)候可以把燈光調(diào)的黑而暗來有利于我們的思考，當(dāng)我們和朋友在房間里娛樂的時(shí)候我們可以把燈光調(diào)的明而亮為我們營造一個(gè)活潑、快樂、熱烈的氣氛。 (5)多點(diǎn)操作功能

14、。在任何一個(gè)地方的終端上均可控制不同地方的燈，或者是在不同地方的終端可以控制同一盞燈。可以通過觸摸屏或者電話等各種方式來管理照明系統(tǒng)。第二章 開發(fā)系統(tǒng)簡介2.1 MATLAB簡介MathWorks公司的MATLAB是美國的商業(yè)貿(mào)易數(shù)學(xué)軟件，計(jì)算用于算法開發(fā)，數(shù)據(jù)可視化，數(shù)據(jù)剖析和數(shù)值計(jì)算的較高的技術(shù)計(jì)算語言和交互式情況，除了矩陣運(yùn)算、繪制圖形等經(jīng)常使的用功能外，MATLAB還可以用來建立用戶界面及調(diào)用其余的語言（包括C，C+和FORTRAN）編寫的程序。他包括MATLAB和Simulink兩部分。 MATLAB是matrix&laboratory兩個(gè)詞的組合，意為矩陣工廠，是有美國mathwo

15、rks公司公布的通常面向科學(xué)計(jì)算、可視化和交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。她的數(shù)值剖析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)以及建模和仿真非線性動(dòng)力系統(tǒng)，以及許多其余的強(qiáng)大的功能的可視化集成在一個(gè)易于利用的Windows環(huán)境，并為研究和規(guī)劃工程，以及需要有用數(shù)值繁多的科學(xué)領(lǐng)域提供了一個(gè)完備的解決方案。并在很大程度上擺脫了古板的非交互式語言編程（如C，F(xiàn)ortran語言）的編纂形式，是科學(xué)規(guī)劃的當(dāng)今國際非常有名的計(jì)算水平。MATLAB的主要性能特點(diǎn)： （1）語言簡單，語法限制不嚴(yán)，程序設(shè)計(jì)自由度大，可移植性好。 Matlab是一個(gè)高級(jí)的矩陣語言，它包含豐富的控制語句、函數(shù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?；贛ATLAB的矩陣，無需預(yù)

16、先定義的變量和矩陣（包括數(shù)組）維度，就可以很容易地算術(shù)運(yùn)算，關(guān)系運(yùn)算和邏輯運(yùn)算符等，但大多數(shù)這些操作符可以在不改變陣列之間的相關(guān)性被復(fù)制，只要在算術(shù)中增加“”就可用于另一組操作符之間。 （2）運(yùn)算符、庫函數(shù)豐富。MATLAB的一個(gè)重要特點(diǎn)是通過調(diào)用擴(kuò)展系統(tǒng)和一組特定應(yīng)用程序的工具箱方案，每一個(gè)工具箱是一類學(xué)科和定制的應(yīng)用程序。當(dāng)有專門的庫中的特定矩陣MATLAB函數(shù)，如做鑒定在解決信號(hào)處理、建模、系統(tǒng)、控制、優(yōu)化和存在的問題等方面顯得非常簡單、高效、便捷。在此基礎(chǔ)上，高版本的Matlab已逐步擴(kuò)展到科學(xué)及工程計(jì)算的其它領(lǐng)域。 （3）巨大的數(shù)值（矩陣）運(yùn)算功能。MATLAB是一種包含計(jì)算機(jī)算法的

17、大集合。它擁有超過600個(gè)項(xiàng)目中使用的數(shù)學(xué)函數(shù)，用戶可以很方便地實(shí)現(xiàn)所需的計(jì)算功能。算術(shù)函數(shù)用于科學(xué)和工程計(jì)算、新的研究成果，以及可以進(jìn)行各種優(yōu)化和容錯(cuò)能力。在正常情況下，你可以用它來代替基本的編程語言如C和C + +。在計(jì)算要求相同的情況下，利用MATLAB編程的將事半功倍。這些措施包括套簡單的MATLAB函數(shù)中最基本的功能，如矩陣、向量插圖、快速傅立葉變換的復(fù)雜功能。函數(shù)的功能：可以解決矩陣和通常的線性方程組、微分方程和求解偏微分方程、符號(hào)運(yùn)算、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的問題、傅立葉變換和數(shù)據(jù)分析、工程優(yōu)化問題、稀有矩陣運(yùn)算、一個(gè)復(fù)雜的各種運(yùn)算、三角函數(shù)和其余的基本的數(shù)學(xué)運(yùn)算多維數(shù)組與動(dòng)態(tài)仿真建模。 （4

18、）界面友好、編程效率高。寫在無拘無束的形式，稱為“草稿式”的語言的MATLAB程序，那是因?yàn)樗拿趾凸δ芨咏覀兊乃季S來寫的表達(dá)公式的方法，例如在寫MATLAB程序的公式和解決問題的草稿紙，讓你可以快速驗(yàn)證算法。此外Matlab是一種解釋性語言且沒有特殊的編譯器。具體來說，運(yùn)行MATLAB，MATLAB的語句直接輸入行命令后，立即處理，以完成設(shè)計(jì)的全過程，鏈接和運(yùn)行系統(tǒng)。使用豐富的庫函數(shù)，以避免復(fù)雜的編程任務(wù)子程序，壓縮一切不必要的程序。 （5）圖形功能強(qiáng)大。MATLAB具有一個(gè)顯示矩陣和圖形的陣列，如坐標(biāo)的線性、對(duì)數(shù)、半對(duì)數(shù)坐標(biāo)和極坐標(biāo)只是調(diào)用不同的畫圖功能（命令） ，而它增加了很強(qiáng)的能

19、力可以讓這些注釋的圖形可以打印和標(biāo)記。 MATLAB圖形技術(shù)，包括二維和三維可視化、圖像處理、高層次的專業(yè)圖形動(dòng)畫高級(jí)繪圖功能（如光圖形處理、色彩處理、和四個(gè)數(shù)據(jù) - 維性能等） ，而且還包括一些讓用戶可以做控制的低級(jí)別的圖形繪制命令的特性，你可以使用MATLAB的圖形處理技術(shù)來創(chuàng)建一個(gè)圖形界面。即使一些視覺特殊的要求，例如圖形對(duì)話，MATLAB也有相應(yīng)的功能的性能，以確保不同層次的用戶的需求。 Matlab的另一個(gè)新版本做了很大的改進(jìn)討論生產(chǎn)的圖形用戶界面（GUI ） ，也可滿足這方面用戶特殊要求。2.2 GUI設(shè)計(jì)工具簡介圖形用戶界面（Graphical User Interface，簡稱

20、 GUI，又稱圖形用戶接口）是指采用圖形方式顯示的計(jì)算機(jī)操作用戶界面。與早期計(jì)算機(jī)使用的命令行界面相比，圖形界面對(duì)于用戶來說在視覺上更易于接受。2.2.1 GUI界面和控件介紹Matlab GUI 的界面由菜單欄、工具欄、控件工具欄和圖形對(duì)象設(shè)計(jì)區(qū)等四個(gè)功能區(qū)組成。GUI 的菜單欄有File、Edit、View、Layout、Tools、和Help 6個(gè)菜單項(xiàng)。使用其中的命令可以完成圖形用戶界面的設(shè)計(jì)操作。編輯工具在菜單欄的下方，提供常用的工具；設(shè)計(jì)工具區(qū)位于窗口的左半部分，提供設(shè)計(jì)GUI過程中所用的控件；空間模板區(qū)是網(wǎng)格形式的用戶設(shè)計(jì)GUI的空白區(qū)域?？丶菍?shí)現(xiàn)用戶與計(jì)算機(jī)交互的主要途徑。表

21、2-1列出來十種控件的特征和功能。 表2-1 控件特征及功能控件名稱功能Push Button啟動(dòng)運(yùn)算Slider連續(xù)步進(jìn)獲取數(shù)值Radio Button多項(xiàng)護(hù)持功能選擇Check Box多重選擇功能Edit Text數(shù)據(jù)傳遞Pop-up Menu單項(xiàng)選擇Listbox單項(xiàng)選擇功能Toggle Button兩狀態(tài)切換Axes繪圖坐標(biāo)系Static Text文本顯示2.2.2 GUI編輯器介紹在GUI的設(shè)計(jì)中我們需要用到各種的編輯器。比如：屬性編輯器、對(duì)象瀏覽器、菜單編輯器、Tab順序編輯器、控件布置編輯器、網(wǎng)格標(biāo)尺設(shè)置編輯器、GUI應(yīng)用屬性設(shè)置編輯器。屬性編輯器（Properties Insp

22、ector）：查詢并設(shè)定屬性值?？丶贾镁庉嬈鳎ˋlignment Objects）：調(diào)整各對(duì)象相互之間的幾何關(guān)系和位置。對(duì)象瀏覽器（Object Browser）：用于獲取當(dāng)前Matlab圖形用戶界面程序中的全部信息，對(duì)象的類型，同時(shí)顯示控件的名稱和標(biāo)識(shí)，在控件上雙擊鼠標(biāo)可以打開該控件的屬性編輯器。菜單編輯器（Menu Editor）：創(chuàng)建、設(shè)計(jì)、修改下拉式菜單和快捷菜單。Tab順序編輯器（Tab Order Editor）：用于設(shè)置當(dāng)用戶按下鍵盤上的Tab鍵時(shí)，對(duì)象被選中的先后順序。網(wǎng)格標(biāo)尺設(shè)置編輯器（Grid and Rulers）：通過網(wǎng)格標(biāo)尺設(shè)置編輯器，可以再GUI面板中添加網(wǎng)格以及

23、標(biāo)尺，來方便用戶的界面設(shè)計(jì)。GUI應(yīng)用屬性設(shè)置編輯器（GUIDE Application Options）：通過該編輯器可以設(shè)定GUI界面縮放形式、GUI對(duì)句柄操作的響應(yīng)方式，以及定義GUI的保存方式。第三章 智能家居照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1模擬家居燈光的設(shè)計(jì)現(xiàn)代家庭中，家庭一般分為客廳，臥室，餐廳，廚房，書房，衛(wèi)生間等。由于他們?cè)谖覀兪褂弥械念l率、心情、功能的不同，我們可以設(shè)計(jì)出不同的照明模式來滿足我們不同的要求。不要小看空間、照明，這些隱身設(shè)計(jì)元素可以影響你的家庭裝修。形狀舒適或溫暖、冷靜或活潑、浪漫或親密的結(jié)構(gòu)、裝飾，營造出不同的光線會(huì)有不同的氣質(zhì)。 （1）客廳?？蛷d，家居空間中使用頻率最高

24、的區(qū)域，也是最能體現(xiàn)家居氣質(zhì)的中心地帶。一般配有吊燈、射燈、壁燈、筒燈等，可以用不同的燈光相互搭配產(chǎn)生不同的照明效果。我們可以通過吊燈、射燈、壁燈、筒燈不同的亮度來設(shè)定不同的照明模式。例如：設(shè)定會(huì)客場(chǎng)景為吊燈亮80%、壁燈亮60%、筒燈亮80%；看電視場(chǎng)景為吊燈亮20%、壁燈亮40%、筒燈亮10%。 （2）臥室。臥室是主人體息的地方，通過控制吊燈、射燈、壁燈、筒燈創(chuàng)造一種寧靜、安逸、舒適的氛圍，同時(shí)滿足我們休息、閱讀能要求的實(shí)現(xiàn)。 （3）餐廳。餐廳里邊我們也可以設(shè)定中餐、西餐等模式來營造我們想達(dá)到的目的。此外餐廳的燈光盡量要明亮一些，同時(shí)注意燈罩朝下布置在餐桌上方，目的是讓你的豐盛佳肴更加誘人

25、。 （4）廚房。廚房要保證有足夠的亮度，尤其是在操作區(qū)不能有陰影和眩光，這關(guān)系到您在揮灑刀功的同時(shí)，不會(huì)傷害到手指。 （5）書房。書房的照明布置的原則是以滿足照度要求為準(zhǔn)。此外，在書房里為了減輕長時(shí)間閱讀所造成的眼睛疲勞，應(yīng)考慮色溫較接近早晨太陽光和不閃的照明。 （6）衛(wèi)生間。衛(wèi)生間的要求一般，不過一般要有局部照明的功能。 智能照明控制系統(tǒng)可以利用遙控器或者觸摸屏的控制界面方便的調(diào)節(jié)燈光的亮度和區(qū)域場(chǎng)景模式的切換，極大地方便了我們的日常生活。照明系統(tǒng)與我們的日常生活密切相關(guān)，照明系統(tǒng)的智能化不僅能過給我們帶來極大地便捷也能夠提高我們的生活質(zhì)量。 我們根據(jù)DSP評(píng)估板提供的資源來模擬實(shí)際家庭中的

26、燈光使用情況。設(shè)計(jì)了如下表所示的一組燈光控制系統(tǒng)。用評(píng)估板上的四個(gè)LED燈模擬燈具的各種狀態(tài)。設(shè)計(jì)了客廳和臥室兩個(gè)房間?？蛷d和臥室中分別有三盞燈：吊燈、筒燈、臺(tái)燈。表3-1 客廳燈光模式設(shè)置狀態(tài)1234567891011模式開吊燈開筒燈開臺(tái)燈關(guān)吊燈關(guān)筒燈關(guān)臺(tái)燈全開全關(guān)回家模式影院模式閱讀模式表3-2 臥室燈光模式設(shè)置12131415開吊燈關(guān)吊燈全開全關(guān)3.2客戶端GUI的設(shè)計(jì)3.2.1燈光控制界面的設(shè)計(jì) 在MATLAB中Command Window窗口下輸入guide命令，在彈出的對(duì)話框GUIDE Quick Start中的Creat New GUI選項(xiàng)下選擇Blank GUI,新建一個(gè)空白模

27、板?？瞻啄０蹇梢宰層脩糇杂稍O(shè)置個(gè)性化的界面。選擇FilePreferences,選擇復(fù)選框 Show names in component palette選項(xiàng)，單擊OK可顯示出控件的名稱。空白頁如圖3-1所示。圖3-1 GUI的空白面板 在空白面板里面我們添加Push Button、Pop-up Menu、Static Text、Panel四個(gè)控件。其中Push Button用來構(gòu)建連接、退出按鈕。這兩個(gè)按鈕用來控制用戶界面與DSP的通信。Pop-up Menu用來選擇控制不同的燈具及其亮度或選擇不同的運(yùn)行模式。Static Text用來顯示用戶界面上的靜態(tài)信息，用做其它控件的標(biāo)簽，在該用戶界

28、面中用于顯示控制項(xiàng)目名稱。Panel來構(gòu)建組件。 選擇控件，單擊“Property Inspector”按鈕，打開“Property Inspector”對(duì)話框，依次更改名稱、數(shù)據(jù)類型等控件屬性。 （1）其中對(duì)于按鈕來說String屬性是顯示在按鈕上的標(biāo)題，對(duì)于下拉菜單來說String屬性是彈出菜單的字串。（2）通過Back ground Color來改變控件的背景顏色。（3）通過Font Size來改變控件字體的大小。 （4）Tag屬性的值，是每個(gè)控件唯一的標(biāo)識(shí)符，GUIDE用它來構(gòu)造GUI中不同控件的唯一響應(yīng)函數(shù)名。因?yàn)榭丶趧偨r(shí)，GUIDE給它們的都是默認(rèn)名，為了突出每個(gè)控件的個(gè)性，

29、表現(xiàn)它的作用，要重新設(shè)置Tag的屬性。（5）通過ctrl選擇多個(gè)控件之后再由快捷鍵Align ObjectsL來選擇各個(gè)控件之間的行距和寬度。修改完成后如圖3-2所示。圖3-2 燈光控制界面 當(dāng)設(shè)置好界面后，點(diǎn)擊界面上的保存按鈕，MATLAB自動(dòng)生成兩個(gè)文件：untitled1.m文件和untitled1.fig文件。為了完成單擊控件時(shí)響應(yīng)相應(yīng)的事件或行為，需要對(duì)不同控件編寫相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)。在用戶界面編輯窗口選中控件，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇View CallbacksCallback,即可進(jìn)入控件相應(yīng)的回調(diào)函數(shù)進(jìn)行代碼的編寫或添加，使之實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。界面上的連接按鈕是要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)UDP對(duì)象，其回調(diào)

30、函數(shù)會(huì)在MATLAB環(huán)境下UDP數(shù)據(jù)報(bào)的發(fā)送和接收中介紹。退出按鈕的作用是停止遠(yuǎn)程控制，點(diǎn)擊它時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，提醒用戶是否真的退出系統(tǒng)。其流程圖如圖所示。下拉菜單用來選擇控制不同的燈具及其亮度或選擇不同的運(yùn)行模式。在剛打開用戶界面時(shí)，雖然下拉菜單中顯示有各種燈具、運(yùn)行模式、亮度選擇，但是這不會(huì)調(diào)用回調(diào)函數(shù)，只有當(dāng)下拉菜單被點(diǎn)擊時(shí)才會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的命令。流程圖如圖3-3、3-4所示圖3-3 退出按鈕回調(diào)函數(shù)流程圖 圖3-4 下拉菜單回調(diào)函數(shù)流程圖回調(diào)函數(shù)別寫好后，在設(shè)計(jì)面板中選擇“run”命令，MATLAB會(huì)自動(dòng)調(diào)用程序代碼，調(diào)試成功后，通過選擇按鈕，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)函數(shù)的調(diào)用和執(zhí)行。程序執(zhí)行后的狀

31、態(tài)如圖3-5所示。圖3-5 運(yùn)行后的燈光控制系統(tǒng)界面3.2.2智能家居控制系統(tǒng)界面的設(shè)計(jì)智能家居系統(tǒng)包括八個(gè)子系統(tǒng)，即燈光控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)、可視對(duì)講系統(tǒng)、門禁控制系統(tǒng)、安防報(bào)警系統(tǒng)、家電控制系統(tǒng)、窗簾控制系統(tǒng)和背景音樂系統(tǒng)。智能家居系統(tǒng)主界面如圖3-6所示。本文中的智能家居系統(tǒng)客戶端界面將這些子系統(tǒng)集成在一起，通過調(diào)用不同按鈕的回調(diào)函數(shù)可進(jìn)入各子系統(tǒng)的控制界面。比如調(diào)用燈光控制系統(tǒng)，可在其按鈕的回調(diào)函數(shù)中寫入以下代碼： untitled1; %調(diào)用untitled1.m函數(shù)。set (untitled2,visible,off); %不顯示智能家居系統(tǒng)界面。set (untitled1,

32、visible,on); %顯示燈光控制系統(tǒng)界面。 若要求退出子系統(tǒng)時(shí)返回智能家居系統(tǒng)主界面，則可在各子系統(tǒng)的退出按鈕的回調(diào)函數(shù)中的case是后加入以下代碼： set (untitled2,visible,on); %顯示智能家居系統(tǒng)主界面。set (untitled1,visible,off); %不顯示燈光控制系統(tǒng)界面。圖3-6 智能家居控制系統(tǒng)的界面3.2.3 將MATLAB GUI程序轉(zhuǎn)換成可執(zhí)行的程序 對(duì)于一個(gè)通用的，比較成熟的解決方案，當(dāng)然期望它能應(yīng)用到更多的場(chǎng)合，而.exe（可執(zhí)行）文件可運(yùn)行于所有的通用Windows操作系統(tǒng)。因此，將M文件轉(zhuǎn)換成.exe文件會(huì)使用戶使用起來更加

33、方便，加強(qiáng)了應(yīng)用程序的通用性。在此我們將untitled1.m和untitled1.fig生成.exe文件。 在確定安裝好Matlab Compiler后，還需要對(duì)Compiler進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐渲?，方法是在Matlab命令窗口輸入：Mbuild setup。按提示選擇編譯器。進(jìn)行操作的信息如下：mbuild -setupPlease choose your compiler for building standalone MATLAB applications: Would you like mbuild to locate installed compilers y/n? ySelect a

34、compiler: 1 Microsoft Visual C+ 2010 Express in C:Program Files (x86)Microsoft Visual Studio 10.0 0 None Compiler: 1 Please verify your choices: Compiler: Microsoft Visual C+ 2010 Express Location: C:Program Files (x86)Microsoft Visual Studio 10.0 Are these correct y/n? y* Warning: Applications/comp

35、onents generated using Microsoft Visual C+ 2010 require that the Microsoft Visual Studio 2010 run-time libraries be available on the computer used for deployment. To redistribute your applications/components, be sure that the deployment machine has these run-time libraries. * Trying :C:UsersasusAppD

36、ataRoamingMathWorksMATLABR2010bcompopts.bat From template: D:matlabbinwin64mbuildoptsmsvc100freecompp.bat Done . . . 將已有的untitled1.m和untitled1.fig單獨(dú)放在一個(gè)文件夾中，然后打開MATLAB，選擇路徑為此文件夾，然后在命令窗口輸入：mcc -m untitled1等待即可將GUI程序轉(zhuǎn)換成可執(zhí)行程序。在此路徑下生成mccExcludedFiles.log，ReadMe.txt，gui.ctf，gui.prj，gui_main.c，gui.exe。其中：

37、gui.ctf，gui.exe為脫離matlab環(huán)境運(yùn)行必需的文件。有了gui.ctf，gui.exe兩個(gè)文件就可以在未安裝matlab的機(jī)器上運(yùn)行客戶端圖形界面。第4章 總結(jié)4.1總結(jié)經(jīng)過本系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)到了很多東西，設(shè)計(jì)過程也是一個(gè)知識(shí)快速增長的過程，對(duì)不會(huì)的知識(shí)及時(shí)和老師交流、查閱資料，以解決設(shè)計(jì)過程中遇到的問題。本論文最困難的是回調(diào)函數(shù)的設(shè)計(jì)，在回調(diào)函數(shù)的設(shè)計(jì)過程中經(jīng)常達(dá)不到預(yù)期的目標(biāo)，最終在指導(dǎo)老師的幫助下順利的完成了預(yù)定的目標(biāo)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，感受最深的是經(jīng)過自己的努力和老師、同學(xué)的幫助，我學(xué)習(xí)到了很多知識(shí)，認(rèn)識(shí)的自己知識(shí)的欠缺，有時(shí)候遇到問題，分析問題不夠透徹，使我在設(shè)計(jì)的過程中走了很

38、多彎路，不過及時(shí)和老師溝通和同學(xué)交流，都能分析到問題的根本所在；因此我覺得在今后的學(xué)習(xí)過程中，認(rèn)識(shí)問題、分析問題很重要，這樣能夠及時(shí)解決問題，使自己有更多的時(shí)間學(xué)習(xí)更多的知識(shí)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本文完成的工作有：(1) 詳細(xì)設(shè)計(jì)了燈光控制系統(tǒng)客戶端的圖形用戶界面，使得對(duì)燈光系統(tǒng)的控制可視化。(2) 考慮到燈光控制系統(tǒng)只是智能家居系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一個(gè)智能家居系統(tǒng)圖形用戶界面，集成了八個(gè)子系統(tǒng)。通過點(diǎn)擊不同按鈕可調(diào)用不同子系統(tǒng)的圖形用戶界面。致 謝本論文是在周鵬教授的親自指導(dǎo)下成功完成的。通過和周老師多次交流，我深深的感覺到周老師知識(shí)廣博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、細(xì)致認(rèn)真，經(jīng)常指導(dǎo)和給我們意見，對(duì)論文要求嚴(yán)

39、格。對(duì)于我請(qǐng)教的問題，耐心細(xì)致解答，在此衷心感謝周老師在我設(shè)計(jì)課題的過程中，悉心的指導(dǎo)和幫助。同時(shí)我要感謝我的同學(xué)，在本次設(shè)計(jì)工作中，他們給予我了很多專業(yè)性的幫助。不僅如此，他們?cè)趯W(xué)習(xí)過程中堅(jiān)定的毅力以及不怕困難，勇于挑戰(zhàn)的精神都是我應(yīng)該努力的方向。最后感謝我的家人對(duì)我一如既往的關(guān)懷和鼓勵(lì)。他們教了我很多做人的道理以及踏實(shí)實(shí)干的精神。在精神和物質(zhì)上都給予了我最大的支持，使我能夠更加積極地面對(duì)學(xué)習(xí)和生活中的困難，勇于進(jìn)取。參考文獻(xiàn)1 陳垚光. 精通MATLAB GUI設(shè)計(jì)M.北京: 電子工業(yè)出版社, 2008.2 董振海. 精通MATLAB7編程與數(shù)據(jù)庫應(yīng)用M. 北京: 電子工業(yè)出版社,2007

40、.3 李宗. 智能家居中燈光控制系統(tǒng)的研究D. 碩士論文. 上海:上海交通大學(xué),2008.4 王軍宇等著. 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)原理與開發(fā)應(yīng)用M. 北京: 高等教育出版社, 2003.6.5 葉敏著. 數(shù)字信號(hào)處理與交換網(wǎng)M.北京: 北京郵電大學(xué).6 吳偉陵編著.移動(dòng)通信中的關(guān)鍵技術(shù)M.北京.北京郵電大學(xué)出版社,2000 7 韓斌杰等著.GSM原理及其網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化M.機(jī)械工業(yè)出版社,2009附錄一：智能家居系統(tǒng)界面的程序代碼function varargout = untitled2(varargin)% UNTITLED2 MATLAB code for untitled2.fig% UNTITLE

41、D2, by itself, creates a new UNTITLED2 or raises the existing% singleton*.% H = UNTITLED2 returns the handle to a new UNTITLED2 or the handle to% the existing singleton*.% UNTITLED2(CALLBACK,hObject,eventData,handles,.) calls the local% function named CALLBACK in UNTITLED2.M with the given input arg

42、uments.% UNTITLED2(Property,Value,.) creates a new UNTITLED2 or raises the% existing singleton*. Starting from the left, property value pairs are% applied to the GUI before untitled2_OpeningFcn gets called. An% unrecognized property name or invalid value makes property application% stop. All inputs

43、are passed to untitled2_OpeningFcn via varargin.% *See GUI Options on GUIDEs Tools menu. Choose GUI allows only one% instance to run (singleton).% See also: GUIDE, GUIDATA, GUIHANDLES % Edit the above text to modify the response to help untitled2 % Last Modified by GUIDE v2.5 09-May-2014 22:06:34 %

44、Begin initialization code - DO NOT EDITgui_Singleton = 1;gui_State = struct(gui_Name, mfilename, . gui_Singleton, gui_Singleton, . gui_OpeningFcn, untitled2_OpeningFcn, . gui_OutputFcn, untitled2_OutputFcn, . gui_LayoutFcn, , . gui_Callback, );if nargin & ischar(varargin1) gui_State.gui_Callback = s

45、tr2func(varargin1);end if nargout varargout1:nargout = gui_mainfcn(gui_State, varargin:);else gui_mainfcn(gui_State, varargin:);end% End initialization code - DO NOT EDIT % - Executes just before untitled2 is made visible.function untitled2_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin)% This fun

46、ction has no output args, see OutputFcn.% hObject handle to figure% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)% varargin command line arguments to untitled2 (see VARARGIN) % Choose default command line output for untit

47、led2handles.output = hObject; % Update handles structureguidata(hObject, handles); % UIWAIT makes untitled2 wait for user response (see UIRESUME)% uiwait(handles.figure1); % - Outputs from this function are returned to the command line.function varargout = untitled2_OutputFcn(hObject, eventdata, han

48、dles) % varargout cell array for returning output args (see VARARGOUT);% hObject handle to figure% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB% handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % Get default command line output from handles structurevarargout1 = handles

49、.output; % - Executes on button press in pushbutton1.function pushbutton1_Callback(hObject, eventdata, handles)% hObject handle to pushbutton1 (see GCBO)% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB% handles structure with handles and user data (see GUIDATA)untitled1; %調(diào)用lightco

50、ntrol.m函數(shù)。set (untitled2,visible,off); %不顯示智能家居系統(tǒng)界面。set (untitled1,visible,on); %顯示燈光控制系統(tǒng)界面。 % - Executes on button press in pushbutton2.function pushbutton2_Callback(hObject, eventdata, handles)% hObject handle to pushbutton2 (see GCBO)% eventdata reserved - to be defined in a future version of MAT

51、LAB% handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % - Executes on button press in pushbutton3.function pushbutton3_Callback(hObject, eventdata, handles)% hObject handle to pushbutton3 (see GCBO)% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB% handles structure with h

52、andles and user data (see GUIDATA) % - Executes on button press in pushbutton4.function pushbutton4_Callback(hObject, eventdata, handles)% hObject handle to pushbutton4 (see GCBO)% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB% handles structure with handles and user data (see GUI

53、DATA) % - Executes on button press in pushbutton5.function pushbutton5_Callback(hObject, eventdata, handles)% hObject handle to pushbutton5 (see GCBO)% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB% handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % - Executes on button press in pushbutton6.function pushbutton6_Callback(hObject, eventdata, handles)% hObject handle to pushbutton6 (see GCBO)% eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB% handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % - Executes on button press in