智能家居照明控制系统(附件)
摘 要 本文通过将嵌入式技术、网络技术、enc28j60网络模块相结合实现智能家居系统,并将重点研究智能家居系统的核心- -智能家居网关。 其中，针对基于arduino处理器的智能家居网关的硬件和软件进行了分析与设计。 有别于传统的智能家居系统网关，本文实现的智能家居网关中搭建了网络服务器，用户可以在任何一台联网的终端上通过浏览器登录智能家居网关，查看家居设备（如各房间照明灯）状态以及控制设备动作，一定程度上提高了用户接入的便利性。用户登陆智能家居系统后，可以查看家居智能设备（如照明灯）的状态，并且控制其状态。智能家居网关在接收到用户的命令后，进行分析处理，通过enc28j60网络模块实现设备的查看与控制。通过定时的数据上传显示，实现了对家居设备状态（如各房间照明灯）的监测，同时还加入了场景模式，从而实现了家居设备更人性化的控制。目 录
1绪论 1
1.1 智能家居概述 1
1.2 智能家居的研究背景及现状 1
1.2.1 智能家居的研究背景 1
1.2.2 智能家居国外的研究现状 2
1.2.3 智能家居国内的研究现状 3
1.3 智能家居目前存在的问题、及其发展前景 3
2总体方案设计 6
2.1 智能家居解决方案的选择 6
2.2 智能家居通信方式的选择 6
2.3 系统结构设计 7
2.4 系统工作原理 8
2.4.1 arduino硬件结构及工作原理 8
2.4.2 enc28j60硬件结构及工作原理? 9
3系统硬件电路设计 10
3.1 单片机控制电路 10
3.1.1 ATMEGA328P简介 10
3.1.2 单片机最小系统电路 12
3.2 电源电路 14
3.3 LED控制电路 15
3.4 数据交换电路 15
4 系统软件设计 17
4.1系统软件总体流程设计 17
4.2初始化程序 18
4.3数据传输程序 18
5 Web 服务器实现 20
5.1 宿主机软件
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
.1.2 单片机最小系统电路 12
3.2 电源电路 14
3.3 LED控制电路 15
3.4 数据交换电路 15
4 系统软件设计 17
4.1系统软件总体流程设计 17
4.2初始化程序 18
4.3数据传输程序 18
5 Web 服务器实现 20
5.1 宿主机软件平台搭建 20
5.1.1下载安装 Linux 系统 20
5.1.2 建立交叉编译环境 20
5.2 目标板运行环境搭建 20
5.3 Web 服务器与CGI 21
5.3.1 网页和 CGI 程序设计 21
5.4 照明系统功能实现. 25
6 结论 27
参考文献 28
致谢 30
1 绪论
1.1 智能家居概述
随着社会经济、信息化技术的飞速发展，人们的生活理念逐渐发生转变，愈发重视居住环境的舒适化、人性化和智能化。在这种时代背景下，智能家居应运而生。早晨起来，窗帘缓缓拉开帷幕，优美的音乐唤醒慵懒的身体，让你整天充满活力。无论严冬酷暑，屋内始终保持着舒适宜人的温度，并且自动通风换气，光线随着心情不断变幻，给你营造一个温馨的环境。当你离开家门时，屋内的电器进入睡眠模式，房间自动布防，以谢绝不速之客那些以往无法想像的情景，如今正在一一成为现实。根据《物联网“十二五”规划》中的说明，智能交通、智能医疗、智能电网、智能环保、智能物流、智能农业、智能工业、智能安防和智能家居等九大应用将是以后社会发展的重点努力方向。而在其中，智能家居又是非常典型和现实的应用，早晚有一天，人们会像以往对待空调、手机、电脑一样渐渐认可和接受它，最终智能家居将进入千家万户。现阶段政府官员以及业内人士一致相信，虽然智能家居行业现在还没有呈现火爆之势，但是在物联网大潮的推动下，智能家居的未来前景不可估量。根据市场分析调查，虽然现在拥有智能家居的家庭不多，但是如果智能家居系统进入成熟期，很多人都愿意进行尝试。智能家居目前是一种尚未被发掘产业，蕴藏着巨大的市场潜力。智能家居系统通常以住宅为基础平台，利用自动控制技术、网络通信技术、安全防范技术及音视频技术等将家庭中的单独设备进行集中管理，使家居生活更加安全、便利、舒适、富于艺术性，并且更加节能环保[1]。智能家居与传统家居相比，除了普通居住功能外，还能使人们的生活空间更加人性化。家庭中的设备变得会“思考”和“交流”，各个设备间信息交换无处不在，为人们构建了智慧的生活方式。
1.2 智能家居的研究背景及现状
1.2.1 智能家居的研究背景
智能家居的产生主要有两方面原因：其一是现代社会的生活越来越丰富多彩，人们对家居环境逐渐也有了更高的要求，具备美观舒适性的同时，还得变得更加智能化和人性化。其二是互联网信息技术的高速发展，各种新兴的理念和产品的出现，提供了强大的理论和技术支持。这种情况下智能家居就自然而然的产生和发展起来了。谷歌收购 NEST，京东战略投资智能家居硬件厂商，小米推出智能路由器等，表明互联网公司和传统家电厂商的结合是未来趋势，智能家居必将被推向一个新的高度。 社会越来越提倡低碳环保，以实现可持续发展，这是制造业行业不可避免的问题，而智能家居符合这一潮流和趋势，可以一定程度上使我们的生活更加高效和节能，因此必将受到广泛重视。其中的智能公交为人们提供了很大方便，人们可以方便的查询公交车的位置信息。与此类似，智能家居也可以让我们的生活更加透明化，这必然是未来的发展趋势。
伴随着嵌入式 Internet 技术和无线传感技术的不断成熟，家电设备中将可以嵌入通信模块[2]，从而由一个独立的设备变成了网络中的一个节点设备，用户就
可以通过各种方式来对它们进行管理，如远程控制，集中控制等。基于这些理论，智能家居可以将各种设备通过家庭的网络组织起来，通过合理的方式，实现设备与住宅的完美融合，从而形成安全舒适、节能环保、简单高效的个性化家居环境。
1.2.2 智能家居国外发展现状
上世纪 80 年代，随着智能家居的原型在美国出现，经济发达、科技领先的
国家开始研究各种智能家居解决方案。
美国智能家居起步最早，技术最成熟，思想最前卫，因此其家居系统追求的是舒适和享受[3]。而德国的智能家居则最注重基本的功能性和实用性。澳大利亚的智能家居控制系统非常有特点，那就是他们要求不要有任何手动的开关，实现完全自动化。就像现在的智能手机一样，所以完全自动化的智能家居应该是未来的发展趋势。同时，澳大利亚智能家居系统十分注重安全问题，因为安全性是考验智能家居的重要标准之一。 新加坡的智能家居系统则是极致的实用主义追求者。其系统主要包含了安防报警功能、可视对讲功能、三表抄送功能、家电控制功能、信息留言功能等。日本的智能家居充分节省能源，充分利用信息、网络和人工智能技术，实现家居生活现代化。日本的物联网已经比
1绪论 1
1.1 智能家居概述 1
1.2 智能家居的研究背景及现状 1
1.2.1 智能家居的研究背景 1
1.2.2 智能家居国外的研究现状 2
1.2.3 智能家居国内的研究现状 3
1.3 智能家居目前存在的问题、及其发展前景 3
2总体方案设计 6
2.1 智能家居解决方案的选择 6
2.2 智能家居通信方式的选择 6
2.3 系统结构设计 7
2.4 系统工作原理 8
2.4.1 arduino硬件结构及工作原理 8
2.4.2 enc28j60硬件结构及工作原理? 9
3系统硬件电路设计 10
3.1 单片机控制电路 10
3.1.1 ATMEGA328P简介 10
3.1.2 单片机最小系统电路 12
3.2 电源电路 14
3.3 LED控制电路 15
3.4 数据交换电路 15
4 系统软件设计 17
4.1系统软件总体流程设计 17
4.2初始化程序 18
4.3数据传输程序 18
5 Web 服务器实现 20
5.1 宿主机软件
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
.1.2 单片机最小系统电路 12
3.2 电源电路 14
3.3 LED控制电路 15
3.4 数据交换电路 15
4 系统软件设计 17
4.1系统软件总体流程设计 17
4.2初始化程序 18
4.3数据传输程序 18
5 Web 服务器实现 20
5.1 宿主机软件平台搭建 20
5.1.1下载安装 Linux 系统 20
5.1.2 建立交叉编译环境 20
5.2 目标板运行环境搭建 20
5.3 Web 服务器与CGI 21
5.3.1 网页和 CGI 程序设计 21
5.4 照明系统功能实现. 25
6 结论 27
参考文献 28
致谢 30
1 绪论
1.1 智能家居概述
随着社会经济、信息化技术的飞速发展，人们的生活理念逐渐发生转变，愈发重视居住环境的舒适化、人性化和智能化。在这种时代背景下，智能家居应运而生。早晨起来，窗帘缓缓拉开帷幕，优美的音乐唤醒慵懒的身体，让你整天充满活力。无论严冬酷暑，屋内始终保持着舒适宜人的温度，并且自动通风换气，光线随着心情不断变幻，给你营造一个温馨的环境。当你离开家门时，屋内的电器进入睡眠模式，房间自动布防，以谢绝不速之客那些以往无法想像的情景，如今正在一一成为现实。根据《物联网“十二五”规划》中的说明，智能交通、智能医疗、智能电网、智能环保、智能物流、智能农业、智能工业、智能安防和智能家居等九大应用将是以后社会发展的重点努力方向。而在其中，智能家居又是非常典型和现实的应用，早晚有一天，人们会像以往对待空调、手机、电脑一样渐渐认可和接受它，最终智能家居将进入千家万户。现阶段政府官员以及业内人士一致相信，虽然智能家居行业现在还没有呈现火爆之势，但是在物联网大潮的推动下，智能家居的未来前景不可估量。根据市场分析调查，虽然现在拥有智能家居的家庭不多，但是如果智能家居系统进入成熟期，很多人都愿意进行尝试。智能家居目前是一种尚未被发掘产业，蕴藏着巨大的市场潜力。智能家居系统通常以住宅为基础平台，利用自动控制技术、网络通信技术、安全防范技术及音视频技术等将家庭中的单独设备进行集中管理，使家居生活更加安全、便利、舒适、富于艺术性，并且更加节能环保[1]。智能家居与传统家居相比，除了普通居住功能外，还能使人们的生活空间更加人性化。家庭中的设备变得会“思考”和“交流”，各个设备间信息交换无处不在，为人们构建了智慧的生活方式。
1.2 智能家居的研究背景及现状
1.2.1 智能家居的研究背景
智能家居的产生主要有两方面原因：其一是现代社会的生活越来越丰富多彩，人们对家居环境逐渐也有了更高的要求，具备美观舒适性的同时，还得变得更加智能化和人性化。其二是互联网信息技术的高速发展，各种新兴的理念和产品的出现，提供了强大的理论和技术支持。这种情况下智能家居就自然而然的产生和发展起来了。谷歌收购 NEST，京东战略投资智能家居硬件厂商，小米推出智能路由器等，表明互联网公司和传统家电厂商的结合是未来趋势，智能家居必将被推向一个新的高度。 社会越来越提倡低碳环保，以实现可持续发展，这是制造业行业不可避免的问题，而智能家居符合这一潮流和趋势，可以一定程度上使我们的生活更加高效和节能，因此必将受到广泛重视。其中的智能公交为人们提供了很大方便，人们可以方便的查询公交车的位置信息。与此类似，智能家居也可以让我们的生活更加透明化，这必然是未来的发展趋势。
伴随着嵌入式 Internet 技术和无线传感技术的不断成熟，家电设备中将可以嵌入通信模块[2]，从而由一个独立的设备变成了网络中的一个节点设备，用户就
可以通过各种方式来对它们进行管理，如远程控制，集中控制等。基于这些理论，智能家居可以将各种设备通过家庭的网络组织起来，通过合理的方式，实现设备与住宅的完美融合，从而形成安全舒适、节能环保、简单高效的个性化家居环境。
1.2.2 智能家居国外发展现状
上世纪 80 年代，随着智能家居的原型在美国出现，经济发达、科技领先的
国家开始研究各种智能家居解决方案。
美国智能家居起步最早，技术最成熟，思想最前卫，因此其家居系统追求的是舒适和享受[3]。而德国的智能家居则最注重基本的功能性和实用性。澳大利亚的智能家居控制系统非常有特点，那就是他们要求不要有任何手动的开关，实现完全自动化。就像现在的智能手机一样，所以完全自动化的智能家居应该是未来的发展趋势。同时，澳大利亚智能家居系统十分注重安全问题，因为安全性是考验智能家居的重要标准之一。 新加坡的智能家居系统则是极致的实用主义追求者。其系统主要包含了安防报警功能、可视对讲功能、三表抄送功能、家电控制功能、信息留言功能等。日本的智能家居充分节省能源，充分利用信息、网络和人工智能技术，实现家居生活现代化。日本的物联网已经比
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