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基于Labview的网上家居控制平台的设计.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.43M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    五邑大学本科毕业设计(论文) 摘 要 随着智能家居的普及，家电已经能组成一个小型网络进行集中的管理和控制，同 时也将面临着一个如何让管理更便捷的问题。而互联网的发展给我们带来了一个四通 八达的网络环境，合理利用这个网络，可以实现远程对家电网络的管理和控制。 本设计经由计算机串口将单片机控制板接入互联网，这样就可以用 LabVIEW 设 计网上控制平台界面，并通过通信接口实现家用电器状态的监控及控制。本文中，网 上控制平台的功能主要包括：访客密码验证、家用电器模拟状态采集、家用电器控制 模拟。同时，单片机控制板包括：串行通信口、LED 指示灯、家用电器模拟状态控制 开关等部分。 关键词： 智能家居；互联网；LabVIEW； I
    五邑大学本科毕业设计(论文) Abstract With the popularization of the intelligent home appliances，the home appliances can be connected to a small network to realize the centralized management and control now. Meanwhile ， the problem of how to enable more efficient management appears. The development of the internet brings us a well-connected network environment. If we use the network effectively，we can manage and control the remote home appliances. In this design , through the computer serial port, the MCU control unit is linked to the internet and then a network control platform which is developed by the LabVIEW software can achieve the target to monitor and control the simulated states of the household appliances by the communication port. In this paper, the characters of the control platform mainly include the visitor password checking, the simulated states of household appliances reading, and the simulated control on household appliances. At the same time, the MCU control unit is made up of the serial port, the LED indicators, the control switches of household appliances’ simulated states etc. Keywords: Intelligent home appliance; Internet; LabVIEW II
    五邑大学本科毕业设计(论文) 目 录 摘要 ································································································ Ⅰ Abstract ···························································································· Ⅱ 第 1 章 绪论 ······················································································1 1.1 课题背景 ·············································································· 1 1.2 智能家居与普通家居比较 ·························································1 1.3 智能家居的技术的研究现状 ······················································1 1.4 研究的内容和意义 ··································································2 1.4.1 研究的内容 ································································ 2 1.4.2 研究的意义 ································································ 2 1.5 本章小结 ·············································································· 2 第 2 章 智能家居控制系统概述······························································3 2.1 什么是智能家居控制系统 ························································· 3 2.2 智能家居控制系统的结构 ························································· 3 2.2.1 家居综合布线系统 ······················································· 4 2.2.2 家居系统 ··································································· 4 2.2.3 家庭自动化系统 ·························································· 4 2.2.4 场景环境预置 ····························································· 4 2.3 智能家居控制系统的功能 ·························································4 2.3.1 家庭安防 ··································································· 4 2.3.2 可视对讲 ··································································· 4 2.3.3 三表远传 ··································································· 4 2.3.4 网络家电 ··································································· 4 2.3.5 家庭短信息 ································································ 5 2.4 智能家居控制系统特点 ····························································5 2.5 智能家居控制系统发展方向 ······················································5 2.6 本章小结 ·············································································· 5 第 3 章 基于 LabVIEW 网上家居控制平台设计 ··········································· 6 3.1 设计系统平台的工作原理及功能 ················································6 3.1.1 系统平台的工作原理 ···················································· 6 3.1.2 系统平台的功能 ····························································6 LabVIEW 软件开发平台 ·····························································7 LabVIEW 软件介绍 ························································ 7 3.2.1 LabVIEW 应用程序的构成 ···············································7 3.2.2 3.2 III
    五邑大学本科毕业设计(论文) 3.3 3.4 3.2.3 LabVIEW 的操作模板 ····················································· 8 LabVIEW 编程的优势 ····················································· 9 3.2.4 LabVIEW 控制台设计 ································································9 2.3.1 访客身份密码验证 ······················································10 2.3.2 家用电器状态采集 ······················································12 2..3..3 家用电器控制模拟 ······················································13 Internet 控制平台设计 ························································· 15 Web 服务器配置 ························································· 15 3.4.1 3.3.2 在 Web 上发布 VI 程序的前面板 ····································18 3.3.3 在 Web 上发布 VI 程序的 HTML 文档 ································ 18 3.4 单片机控制板设计 ································································ 22 3.5 本章小结 ············································································ 23 第 4 章 单片机编程 ··········································································· 24 4.1 单片机程序的流程图 ····························································· 24 4.2 本章小结 ············································································ 27 第 5 章 系统调试 ·············································································· 28 5.1 设计调试 ············································································ 28 5.2 硬件调试 ············································································ 28 5.3 软件调试 ············································································ 28 5.4 调试体会 ············································································ 30 5.5 本章小结 ············································································ 30 结论 ································································································ 31 致谢 ································································································ 32 参考文献 ·························································································· 33 LabVIEW 设计平台界面和平台的编程············································34 附录 1 附录 2 电路原理图和电路 PCB 图·························································· 36 附录 3 单片机端程序········································································· 38 IV
    五邑大学本科毕业设计(论文) 第 1 章 绪论 1.1 课题背景 随着计算机网络的迅速普及，奠定了控制网络化的基础，现代控制系统必然成为 信息化家居的一个重要组成部分。近年来随着大规模集成电路技术、自动控制技术、 智能技术的发展，诞生了一种被称为“智能控制网络”的新型网络，与一般信息网络 不同的是，其主要用于家居控制与 状态数据的传输与通信，而不是为了交流与共享信息。 在信息社会，IT 产业不断地向传统的建筑业、家电业渗透，越来越多的信息智能 型家居产品如雨后春笋般涌现，智能家庭局域网、家庭网关、信息家电等这些与智能 家居密切相关的名词已经几乎是家喻户晓。如何建立一个高效率、低成本的智能家居 系统已成为当前社会一个热点问题。随着智能家居的普及，家电已经能组成一个小型 网络进行集中的管理和控制，同时也将面临着一个如何让管理更便捷的问题。而互联 网的发展给我们带来了一个四通八达的网络环境，合理利用这个网络，可以实现远程 对家电网络的管理和控制。设计制作一个家电网络的 Web 访问控制网关的系统，使管 理者可以通过 PC、PDA 甚至手机就能够在任何一个可以接入 Internet 的地点对家中 的家电网络进行管理和控制。 1.2 智能家居与普通家居比较 智能家居与普通家居最大的区别，就是在家居中溶入了现代高科技元素，被定义 为一个过程或者一个系统，利用先进的计算机技术、网络通讯技术和综合布线技术， 将与家居生活有关的各种子系统有机结合起来，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、 安全、有效。与普通的家居相比，智能家居改变了普通家居的被动静止结构，让家居 成为具有智慧的工具，附予了它人性化的关怀服务，提供全方位的信息交换功能，帮 助家庭与外界保持信息交流，优化人们的生活，甚至为各种能源费用节省资金。 同时，智能家居具有很强的个性化特征。业主可根据居室的功能和个性化的要求， 设计出一个经济、合理的而又符合个体活动习惯的智能系统方案，在家装过程中，把 这些内容融合进去，实现在使用过程中的个性化要求，这是普通家居无法实现的。 1.3 智能家居系统的研究现状 智能化家居的技术用于我国，目前主要体现在对照明、电器的控制以及安全防范 上。此外，智能化家居还能充当家庭秘书。它可以通过数字语音留言系统，方便地对 家人留言，还能在家或远程提取家人的语音留言。正如霍尼韦尔安防集团中国区总经 理王必清所描述的美好生活，“无论是否在家里，都可以通过遥控器或者电话遥控家 里的一切；而当你出差在外，一系列探测器保障着你家里的安全，当瓦斯探测器探测 1
    五邑大学本科毕业设计(论文) 到瓦斯泄露，当红外探测器探测到非法入侵者，阀门控制器会立刻关闭阀门，报警声 会即刻启动，同时报告到物业管理中心或您设定的号码上。” 对于未来智能家居市场，在日前召开的“国际智能家居高峰论坛”上，专家们喜 忧参半。喜的是智能家居市场潜力巨大，基于现在房地产业在全国发展态势，作为其 下游产业的智能家居市场其前景无疑也将非常乐观。忧的是智能家居产品多，厂家多， 但到目前很少能形成规模化。 随着现代生活方式的改变，信息技术、网络技术的进一步提高，智能化住宅的开 发正逐渐走出炒作的时代，智能化家居正逐步走进人们的生活。据报道，深圳市居众 家庭装饰设计工程有限公司正式启动家居智能化项目，开始向智能化家居迈出第一 步。 近年来信息技术、嵌入式技术的飞速发展也为家电自动化和智能化提供了可能。 嵌入式系统是现代科学多学科互相融合的以应用技术产品为核心，以计算机技术为基 础，以通信技术为载体，以消费类产品为对象，引入各类控制模块，加上接入 Internet 的网络技术，而适应各种应用环境的项目。 1．4 智能家居系统研究的内容和意义 1.4.1 研究的内容 智能化家居是利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、依照人体 工程学原理，融合个性需求，将与家居生活有关的各个子系统如安防系统、灯光和窗 帘控制、场景联动、煤气阀控制、信息家电、空调和新风系统、地板采暖、水处理、 可视对讲以及远程通讯系统等有机地结合在一起，通过网络化的综合智能控制和管 理，带来真正“以人为本”的全新家居生活体验。 1.4.2 研究的意义 智能家居的基本目标，就是为人们提供一个舒适、安全、方便和高效率的生活环 境，提供一种富有人性化的服务。例如：通过开关控制系统，可以对灯光照明的进行 自动调节和开关遥控，轻松实现在任何地方控制任何一组灯，细微之处体现点滴关怀； 通过自动监控系统，对火警、煤气泄漏等家居进行安全监控，避免了不必要的损失； 智能家居的便利，就是透过琐细生活的中的点点滴滴流露出来的。 1．5 本章小结 本章简要介绍了智能家居的概念、内容与研究现状，着重描述了通过网络实现综 合智能控制和管理的构想，阐述了家居实行网络化管理的优越性与重要意义。 2
    五邑大学本科毕业设计(论文) 第 2 章 智能家居控制系统概述 2．1 什么是智能家居控制系统 智能家居是以住宅为平台，兼备建筑、网络通讯、讯息家电、设备自动化，集系 统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。 智能家庭控制系统是以 HFC、以太网、现场总线、公共电话网、无线网的传输网 络为物理平台，计算机网络技术为技术平台，现场总线为应用操作平台，构成一个完 整的集家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范等功能的控制系统。 智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机技术、网络技术、控制技术和集 成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统，以此来提高 住宅高新技术的含量和居民居住环境水平。 智能家居是在家庭产品自动化，智能化的基础上，通过网络按拟人化的要求而实 现的。智能家居可以定义为一个过程或者一个系统，利用先进的计算机技术、网络通 讯技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各种子系统，有机地结合在一起。与普 通家居相比，由原来的被动静止结构转变为具有能动智能的工具，提供全方位的讯息 交换功能，帮助家庭与外部保持讯息交流畅通。 智能家居强调人的主观能动性，要求重视人与居住环境的协调，能够随心所欲地 控制室内居住环境。因此，具有相当于住宅神经的家庭网络、能够通过这种网络提供 的各种服务、能与 Internet 相连接是构成智能化家居的三个基本条件。 应该注意，家居智能化与家居讯息化和家居自动化，家庭的网络化等有一定的区 别。在住宅中为住户提供一个宽带上网接口，家居讯息化的条件即已具备，但这做不 到家居智能化；电饭煲可定时烧饭煲汤，录象机可定时预录预定频道的电视节目，这 些仅仅是家电自动化。讯息化和自动化是家居智能化的前提和条件，实现智能化还需 对记录、判别、控制、反馈等过程进行处理，并将这些过程在一个平台实现集成，能 按人们的需求实现远程自动控制。智能化应服务于人们的居家生活，因此应更全面、 更富有人性化。 2．2 智能家居控制系统的结构 智能家居是 IT 技术（特别是计算机技术）、网络技术、自动控制技术向传统家电 业渗透发展的必然结果。特别是近年来信息化的高度发展，家居智能化的需求大为增 加，并最终促成了智能家居的诞生和不断完善。 智能家居是一个多功能的技术系统，包括可视对讲、安全防范、家居综合布线、 照明控制、家电控制、环境状况监测、远程视频监控、声音监听、家庭影音等系统。 家居智能化系统包含的内容比较多，国内目前的产品主要基于总线制、电力线载波、 无线方式，在网络连接方面基本上采用总线制联网、电话联网或者通过以太网方式来 3
    五邑大学本科毕业设计(论文) 实现。 2.2.1 家居综合布线系统 家居布线系统就是把电话、有线电视、电脑网络、影音系统、家庭自动化控制系 统的布线统一规划、布局、集中管理，为实现家居智能化提供网络平台，通过家居综 合布线既可以实现智能化控制，又可以做到资源共享，而且采用综合布线，使家庭内 部布线系统具有良好的扩展性，并可随时升级，满足用户未来的需要。 2.2.2 家居安防系统 家居安防系统可以有效的利用技防手段来实现居家安全防范。家居安防系统包括 防盗、防燃气泄漏、防火等功能，并具备远程监控，住户可以通过网络或电话随时了 解家内情况，同时可远程监听或监视家庭内部情况。 2.2.3 家庭自动化系统 智能家居的主体在于家庭自动化，未来家庭自动化的主体是家电、照明等电气设 备的控制。自动化系统采用集中或者分布式控制，住户可以通过网络或者电话远程控 制家庭内部设备，家居自动化系统是智能家居的主要发展方向。 2.2.4 场景环境预置 随着人们对生活体验的个性化要求越来越高，家庭内部影音系统、家庭内部环境、 网络虚拟环境等需求也越来越高，人们用在这方面的消费支出也将越来越高，未来的 智能化家居也会更多的满足人们这些方面的需求。 2.3 智能家居控制系统的功能 2.3.1 家庭安防 安全是居民对智能家居的首要要求，包含家庭安防报警、门窗磁报警、紧急求助、 燃气泄漏报警、火灾报警等。当家庭智能终端处于布防状态时，红外探头探测到家中 有人走动，就会自动报警，并通过蜂鸣器和语音实现本地报警，同时将报警信息传到 物业保安中心，还可以自动拨号到主人的手机或办公室电话上。 2.3.2 可视对讲 通过集成与显示技术，家庭智能终端集成了可视对讲功能，无需另设置室内分机 即可实现可视对讲的功能。 2.3.3 三表远传 水、电、气表的远程自动抄收计费是智能物业管理的一个重要部分，它解决了入 户抄表的低效率、干扰性和不安全因素。 2.3.4 网络家电 4
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