智能家居论文（最新5篇）(3)

（2）处理器单元设计。处理器单元选择的是单片机MSP430F1232A，具有应用方便、时间长等超低功耗的优点。并且具有丰富的寻址方式以及大量的模拟指令，具有较强的处理功能，所以在控制单元选择这种单片机比较具有优势。另外的外围电路主要由复位电路、晶振电路、电量监视电路以及编程接口组成，整个工作系统比较稳定。

（3）无线通信单元设计。无线通信设备选择的主要是无线收发芯片NRF905，具有低消耗的特点。整个单元主要是由调节器、功率放大器、晶体振荡器、自带调节器的接收器以及完全集成的频率调制器组成。另外，在没有碰撞控制或者是有噪声的区域环境中，数据包的重复发送是提升系统可靠性的一种有效方式，无线收发芯片NRF905在这一方面具有很大的优势，实施比较方便。

（4）能量供应单元设计。能量供应单元主要是由电池组和电量剩余监视电路组成，其中电池组可以选取节号电池来组成，监视电路主要构成为MAX836。能量供应单元设计相对简单，但是也最为重要，没有电源一切皆为空谈，因此要加强对此单元设计的重视。

3.2 通信协议设计

这里讲的通信协议主要是路由协议，根据现在无线路由器自组网中的平面路由协议可以分为按需路由协议和主动路由协议两种。

（1）按需路由协议。按需路由协议认为在无线传感器自组网中没有必要去维护其他节点的路由，只有在没有与目的路由进行连接的时候才会“按需” 发现路由。其优点是在对信息传播时不需要周期性的路由，节省了大量的网络资源。缺点是节点数据包发送时，没有目的节点路由，会发生延时。按需路由协议一般主要包括发现和维护两个过程，在源节点发现存在路由节点没有去往目的节点时，就会引发路由发现过程。而路由维护过程只有通过链路失效检测机制才能进行触发。现在经常用的按需路由协议主要有DSR协议和AODV协议。

（2）主动路由协议。区别于按需路由协议，主动路由协议是主动去寻找路由，认为无线传感器自组网节点应该对网络中所有节点进行维护。与按需路由协议相比其具有一定的优点，在节点发送数据包时，如果存在目的节点，其中延时概率会大幅度降低。但是同时也具有缺点，主动路由协议网络开销比较大，同时原有路由更新会因为拓扑结构的动态变化很快变成过时信息。现在常用的主动路由协议主要有DSDV协议和WRP协议。

3.3 智能家居网络拓扑结构设计

无线传感器网络在智能家居上的应用，实现的前提就是要选择建立一个科学合理的拓扑结构。一个合理的网络拓扑结构可以提升家居网络的速度，将其具有的优点进行扩大，使网络具有的整体功能更完美地发挥出来。现在智能家居网络拓扑结构一般采用的都是星状网络。具有的特点是网络结构简单，连接方便，更重要的是管理时效性高。无线传感器在智能家居上的应用，通过多个节点形成自足网络，其中智能家居网络控制主要分为家用电器开关控制和安防、环境监测数据传输两种。与现在智能家居发展相结合，设计出以控制计算机为中心的星状网络拓扑图，更简单实用。

篇四：智能家居论文 篇四

摘要：随着信息化、智能化的发展， 智能家居这一概念逐渐成为了主流名词。本文是以树莓派为载体和中继的智能家居系统作品设计。在作品中， 我们围绕树莓派开发板， 运用嵌入式系统， 基于Linux系统， 运用Python语言， 从而实现手机控制灯的开关、窗帘的升降和GPIO口的使用， 收听豆瓣FM, 以及报警系统等等。

关键词：树莓派； 智能家居； Linux; 可控灯； 可控窗帘； 可控电源； 可控FM; 报警系统；

前言

家居自动化的目标是让居家生活更加充满乐趣和效率， 而智能家居技术正在通过引入“智能化”让这一切变为现实。充分利用了树莓派的开源特性， 选择Linux作为底层系统。使用Python语言， 充分利用了其便捷的"语言特性。树莓派是一个完美的中继点， 运用无线网络技术， 实现了手机远程控制电灯， 遥控窗帘， 遥控开关从而给电水壶供电烧水， 播放音乐来实现智能家居系统的娱乐功能， 并实现报警功能， 体现智能家居系统的安全性。

基于树莓派的智能家居系统开发充分利用底层系统的开源性来完成每一个细微的任务， 将每一个细微的功能交互成一个整体的网络， 达到智能化的要求。

一、走进树莓派

树莓派， 是只有信用卡大小的卡片式电脑， 基于Linux。开发过程中， 选用树莓派的B型版， 一款基于ARM的微型电脑主板， 包括了一个ARM1176JZF-s 700Mhz的处理器， 一块Video Core IV GPU, 512M RAM, 以SD卡为存储系统， 有两个USB接口和一个网口， 可连接电源、键盘、鼠标和网线， 同时拥有HDMI视频输出接口， 整合在一张仅比信用卡稍大的主板上， 具备PC的基本功能。树莓派外部接口丰富， 处理器、存储设备不够强大， 但其价格低廉， 为我们提供了一个理想的嵌入式开发平台。

二、智能家居系统

1、 灯光模块

（1） 电脑命令行控制

将灯的正极接在树莓派的Pin 22 (GPIO 25) 上， 负极接Pin 6 (GND) ， 使用python语言控制GPIO 25电平的高低， 进而灯光的亮灭。

（2） 开关控制

开关是对树莓派输入信号， 因此要使用GPIO的输入功能， 即将灯的正极与树莓派的GPIO 25相连， 负极与地相连， 同时， 将开关的一端与Pin 1 (3.3V) 相连， 开关的另一端与pin 18 (GPIO 24) 相连。在中断方式下编写python程序。使用时， 运行ledstatus2.py, 即可利用开关控制灯的亮灭。按下开关时， 灯亮， 再按一下开关， 灯灭。

（3） 使用WEBIO控制

用浏览器打开IP地址访问管理界面， 若树莓派的ip地址为192.168.137.13, 则打开http://192.168.137.13:8000/webiopi/

2、 窗帘模块

本模块采用步进电机驱动， 通过控制步进电机的转动来控制窗帘的升降。通过GPIO口控制步进电机的转动方向以及速度。

步进电机采用的驱动芯片是ULN20xxA, 因此可用ULN20xxA设计一个驱动板， 驱动板上有4个输入口:IN1~IN4, 这4个口用来接树莓派的4个GPIO口， 我们将树莓派上的GPIO 17、18、21、22口分别接到步进电机驱动板上的IN1、IN2、IN3、IN4口， 利用Pin 2给步进电机提供5V电源。依次把驱动板的IN1~IN4置为高电平， 就可以驱动步进电机， 也就是说， 要把树莓派的4个GPIO输出口依次置为高电平。

通过终端发送运行指令， 来完成一次拉开或关闭窗帘的动作。

3、 电水壶模块

利用GPIO接口控制电水壶开关的通断。当GPIO接口为高电平时， 电水壶开关打开， 电水壶的电阻加热， 电水壶执行烧水功能， 利用DS18B20检测温度， 当温度达到100℃时， GPIO接口自动变为低电平， 电水壶开关自动断开， 停止烧水， 执行保温功能， 并启动报警功能， 提醒主人水已烧开。当GPIO接口为低电平时， 则不执行烧水功能。

4、 音乐模块

本模块借助Git Hub上的一个开源项目修改而来， 可以实现利用豆瓣FM播放音乐， 操作简单， 把树莓派作为一个低功耗音乐电台使用， 为家庭生活增添欢乐气息。

5、 报警模块

本模块采用人体红外感应模块HC-SR501, 本模块的核心器件是人体红外热释电传感器， 将红外热释电传感器与蜂鸣器连成如下电路:

运行python程序后， 红外感应模块每隔一定时间检测， 如有人靠近， 蜂鸣器则发出报警声， 并在屏幕打印提示有人靠近， 人若离开， 则停止鸣叫， 屏幕上显示 …… 此处隐藏：4284字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……