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四川理工学院毕业设计（论文）智能家居系统学学专班生：朱美臣号：06021010228 业：自动化级：2006.2 指导教师：方宁四川理工学院自动化与电子信息学院二 O 一 O 年六月 1

朱美臣：智能家居系统摘要本论文围绕“智能家居”这一热点课题，阐述了相应的 GSM 无线终端的设计方案、开发方法和开发过程，在设计中利用 Atmel 公司的 AT89S51 单片机、 Nordic 公司的 nRF905 无线收发模块和 Siemens 公司的最新一代 GSM 模块 TC35i 实现了一款具有短信收发功能的 GSM Modem. 关键词：智能家居;无线通信；GSM;AT89S51 ;TC35I;NRF905 I

四川理工学院本科毕业（设计）论文 ABCTRACT The paper is the hot topic “smart home”, and elaborate the design of wireless terminal, the method of exploitation and the performance process. A GSM mode with function of shot messages receiving and dispatching is realized by using chip AT89S51 from Atmel company 、 RF transceiver nRF905 module from Nordic company and Siemens company’s new generation GSM module TC35I,the foreground demo application also has been developed. Key words: Smart home; Wireless communication; GSM; AT89S51; TC35I; NRF905 II

朱美臣：智能家居系统目录摘要 ..................................................... I ABCTRACT ................................................ II 第一章绪论 .............................................. 1 1.1 智能居家系统的定义 .................................1 1.2 智能家居的国内外发展状况 ...........................2 1．2．1 国外智能家居发展现状 ........................2 1．2．2 国内智能家居发展状况及特点 ..................3 1．3 课题研究的意义和内容 ..............................4 第二章 GSM 网络技术及短消息业务 ........................... 6 2.1GSM 网络系统的组成及特点 ............................6 2.1.1GSM 网络系统的组成 .............................6 2.1.2GSM 的技术特点 .................................7 2.2 短消息业务 ........................................ 8 2.2.1 短消息的定义 ..................................8 2.2.2 短消息的网络结构 ..............................9 2.2.3 短消息的协议分层 .............................10 2.2.4 短消息的收发模式 .............................11 2.2.5PDU 模式的信息编码格式 ........................16 2.3 常用的 AT 指令 .................................... 17 2.3.1AT 指令简介 ...................................17 2.3.2 与短信息相关的 AT 指令 ........................19 1

朱美臣：智能家居系统 2.4 本章小结 ......................................... 20 第三章智能家居系统硬件设计 .............................. 21 3.1 智能家居系统的工作原理 ............................21 3.1.1 智能家居系统的组成 ...........................21 3.1.2 智能家居系统工作原理 .........................22 3.1.3 智能家居系统的功能特点 .......................22 3.2 主控制器选择及其外围电路设计 ......................22 3.2.1 单片机的选择及功能介绍 .......................22 3.2.2 单片机外围电路设计 ...........................26 3.3GSM 通信模块设计 ...................................28 3.3.1 通信模块 TC35I 简介 ...........................28 3.3.2 短信和电话遥控解码电路设计 ...................30 3.4 无线射频通信模块设计 ..............................31 3.4.1 无线射频模块芯片的选择 .......................31 3.4.2 无线射频收发模块 nRF905 设计 ..................33 3.5 系统供电模块设计 ..................................37 3.6 被控模块设计 ..................................... 38 3.7 本章小结 ......................................... 38 第四章智能家居系统软件设计 .............................. 40 4.1 软件设计分析流程 ..................................40 4.2 短消息收发程序设计 ................................41 4.2.1 短消息接收子程序 .............................41 2

朱美臣：智能家居系统 4．2.2 短消息发送子程序 ............................42 4.2.3 短消息处理子程序 .............................44 4.3 无线射频模块通信的实现 ............................44 4.3.1nRF905 的初始化配置 ...........................44 4.3.2nRF905 工作模式设置 ...........................46 4.3.3NRF905 与处理器的 SPI 通信实现 .................47 4.3.2nRF905 数据发送程序设计 .......................50 4.3.3nRF905 数据接收程序设计 .......................51 4.4 被控模块程序设计 ..................................52 4.5 本章小结 ......................................... 53 第五章结束语 ............................................ 54 致谢 .................................................... 56 参考文献 ................................................ 57 附录 .................................................... 59 3

四川理工学院本科毕业（设计）论文第一章绪论 1.1 智能居家系统的定义 20 世纪八十年代初，20 世纪八十年代初，随着大量采用电子技术的家用电器面市，住宅电子化出现，80 年代中期，将家用电器、通信设备与安全防范设备各自独立的功能综合为一体后，形成了住宅自动化概念。80 年代末，通信与信息技术的发展，出现了通过总线技术对住宅中各种通信、家电、安防设备进行监控与管理的商用系统，这在美国称为 Smart Home，也就是现在智能家居的原型。智能家居最初的定义是这样的，将家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器和家庭安防装置，通过家庭总线技术 HBS(Home Bus System)连接到一个家庭智能系统上，进行集中或异地监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调，HBS 是智能住宅的基本单元也是智能住宅的核心。目前通常把智能家居被定义为利用电脑、网络和综合布线技术，通过家庭信息管理平台将与家居生活有关的各种子系统有机地结合的一个系统。也就是说，首先，它们都要在一个家居中建立一个通讯网络，为家庭信息提供必要的通路，在家庭网络的操作系统的控制下，通过相应的硬件和执行机构，实现对所有家庭网络上的家电和设备的控制和监测。其次，它们都要通过一定的媒介平台，构成与外界的通讯通道，以实现与家庭以外的世界沟通信息，满足远程控制监测和交换信息的需求。最后，它们的最终目的都是为满足人们对安全、舒适、方便和符合绿色环境保护的需求。由此可见，智能家居是一个系统层次概念，它涵盖了在建筑环境层次能够影响人们生活的诸多方面，就实际应用而言往往有以下系统。可视对讲系统：如有客人访问，可按动大门上的按键，主人在家里通过液晶显示屏能很清晰的看到室外情况，免除陌生人的打扰。除此以外，各个家居之 1

四川理工学院本科毕业（设计）论文间也可实现可视对讲。家庭安防系统：运用现代通信、计算机等先进技术，通过对各类探测器及相关处理设备的综合使用，达到对家庭安全提供保障。网络通讯系统：通常语音通信系统、有线电视系统及数据通信系统被统称为信息网络系统。智能照明系统：通过安装智能控制器，对客厅、起居室及卧室内的灯具开关进行遥控，或者通过通讯网络实现照明的远程控制。家电控制系统：如空调、电热水器、煤气开关阀门及电饭堡等的远程控制，当主人外出要回到家时或办公室办公时，都可通过电话或手机遥控家中的家用电器。 1.2 智能家居的国内外发展状况 1．2．1国外智能家居发展现状自从1984年世界上第一幢智能建筑在美国出现后，美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案。智能家居在美国、德国、新加坡、日本等国都有广泛应用。目前已出现在市场上的智能家居类产品主要有： (1)美国的X-10系统，该系统是通过电力线作为网络平台，采取集中控制方式实现多种功能。该产品在美国占据市场主流，仅美国就有400万家庭在使用。 (2)德国的EIB系统，该系统采用的预埋总线及中央控制方式实现控制功能。目前在国内应用极少，原因在于一是工程要求较为复杂、严格；二是需要预埋总线，开发成本较高。 (3)新加坡的8X系统，该系统采用预埋总线及中央控制方式实现各种功能，同时利用产品可对系统进行扩展。该系统在国内有少量应用，系统成熟，比较适合中国国情，缺点就是在系统架构、灵活性、价格等方面难以满足要求。由于智能家居的诱人前景和巨大市场，尽管国外市场真正启动也尚需时日， 2

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