智能无线天然气烟雾监控终端毕业论文.doc
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1、智能天然气监控终端的网络通信系统摘 要生存环境的舒适与安全是人类永恒追求的物质目标。随着计算机技术、通信技术、控制技术的飞速发展,人们对居住环境提出了更高的要求,希望居住在一个生活现代化,环境舒适化、安全化的生活空间。通过环境监测系统,用户可以实时获得居住环境的信息,如:温湿度、天然气浓度、火灾信息等。并将采集到的环境信息作为其他家庭设备运行时的参数,实现对环境的智能化控制。本终端作为智能家居的一部分,实现了实时监测天然气浓度和烟雾浓度,并且当浓度超过设定阈值时,将通过无线的方式进行报警智能终端通过各种传感电路检测室内的天然气浓度和烟雾浓度信息等,然后与预置的参数阈值进行比较, 智能终端根据比
2、较结果发出相应的报警信息,并且可以实时地显示当前时间室内天然气浓度和烟雾浓度信息等参数值,并可通过WIFI,GPRS等无线通讯方式及时将各种监控信息通知住户最后,本设计对以后研究工作的重点进行了思考,提出了自己的见解。关键字:网络通信,WIFI, 智能控制,c语言- 38 - AbstractComfortable and safe living environment of human eternal pursuit of the material goals. With computer technology, communications technology, control tech
3、nology rapid development, peoples living conditions put forward higher requirements, want to live life in a modern, comfortable environment, security of living space. Through environmental monitoring system, users can obtain real-time information about the living environment, such as: temperature, h
4、umidity, gas concentration, fire information. And environmental information collected for other household equipment run-time parameters to achieve intelligent control of the environment. The terminal as a part of the smart home, real-time monitoring of gas concentrations and smoke density, and when
5、the concentration exceeds the threshold value, the alarm by wireless meansIntelligent terminal through a variety of sensing circuits of the gas concentration detection chamber and smoke density information, and with the preset threshold parameter value, based on the comparison result of the intellig
6、ent terminal to issue the corresponding alarm information, and can display the current time in real time gas concentration in the indoor and smoke density values for parameters such information, and through WIFI, GPRS and other wireless communications in a timely manner all kinds of monitoring infor
7、mation to the tenantsFinally, the design focus of future research work thinking, put forward their own views.Key words: Network Communications,WIFI, Intelligent Control,language c目 录1 绪论1 1.1 本课题的意义1 1.2 智能家居21.2.1智能家居的设计原则21.2.2 智能家居设计的特点优势21.3 无线通信网络的原理3 1.4 本论文的主要工作42无线天然气监控终端的硬件组成5 2.1 终端结构5 2.2
8、各功能模块介绍6 2.2.1 开发板板载资源62.2.2 烟雾气体传感器62.2.3 天然气传感器模块62.2.4 WIFI模块72.2.5 ANDROID 智能手机7 2.3 ENC28J60以太网控制器102.3.1 ENC28J60简介102.3.2 ENC28J60概述103轻型以太网协议栈uIP的应用12 3.1 轻型以太网协议栈uIP13 3.2 设计要求14 3.2 硬件电路连接15 3.4 软件程序设计164 STM32开发板V3.112 4.1 STM32开发板V3.1 的硬件说明134.1.1. 供电电路144.1.2 启动方式设置154.1.3 时钟源电路164.1.4
9、SPI 存储电路174.1.5 显示及触摸接口模块184.1.6 10M 以太网接口194.1.7 数模转换DAC204.1.8 SPI外接接口204.2 STM32开发板V3.1的应用124.3 STM32开发板V3.1的开发环境135 程序设计 5.1 程序总体设计思路24 5.2 程序初始化26 5.3 网络处理任务25 5.4 查询TCP连接收发状态ARP表更新25 5.5 中断触发读取网络接收缓存25 5.6 网络实测266 结论31致谢32参考文献33智能天然气监控终端的网络通信系统1 绪论1.1 本课题的提出及意义生存环境的舒适与安全是人类永恒追求的物质目标。随着计算机技术、通信
10、技术、控制技术的飞速发展,人们对居住环境提出了更高的要求,希望居住在一个生活现代化,环境舒适化、安全化的生活空间。通过环境监测系统,用户可以实时获得居住环境的信息,如:温湿度、天然气浓度、火灾信息等。并将采集到的环境信息作为其他家庭设备运行时的参数,实现对环境的智能化控制。本终端作为智能家居的一部分,实现了实时监测天然气浓度和烟雾浓度,并且当浓度超过设定阈值时,将通过无线的方式进行报警。智能终端通过各种传感电路检测室内的天然气浓度和烟雾浓度信息等,然后与预置的参数阈值进行比较, 智能终端根据比较结果发出相应的报警信息,并且可以实时地显示当前时间室内天然气浓度和烟雾浓度信息等参数值,并可通过WI
11、FI,GPRS等无线通讯方式及时将各种监控信息通知住户。1.2智能家居 智能家居是在物联网的影响之下物联化的体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制,安防系统,数字影院系统、网络家电以及三表抄送等)连接到一起,提供家电控制、照明控制、窗帘控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比,智能家居不仅具有传统的居住功能,兼备建筑、网络通信、信息家电、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,提供全方位的信息交互功能,帮助家庭与外部保持信
12、息交流畅通,优化人们的生活方式,帮助人们有效安排时间,增强家居生活的安全性,甚至为各种能源费用节约资金。 智能家居概念的起源很早,但一直未有具体的建筑案例出现,直到1984年美国联合科技公司(United Technologies Building System)将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州(Conneticut)哈特佛市(Hartford)的CityPlaceBuilding时,才出现了首栋的“智能型建筑”,从此揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。 智能家居又称智慧家居/智能住宅,在国外常用Smart Home表示。与智能家居含义近似的有家庭自动化(Home Automa
13、tion)、电子家庭(Electronic Home、E-home)、数字家园(Digital Family)、家庭网络(Home Net/Networks for Home)、网络家居(Network Home)、智能家庭/建筑(Intelligent Home/Building),在中国香港和台湾等地区,还有数码家庭、数码家居等称法。 智能家居是一个居住环境,是以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境,实施智能家居系统的过程就称为智能家居集成。以住宅为平台,利用有线和无线网络平台通信技术、包括综合布线系统,安全防范系统,背景乐/广播系统,灯光窗帘控制系统,空调VRV控制系统,以及家庭影院控
14、制系统;将家居生活有关的设施集成,构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统,提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性,并实现环保节能的居住环境。 智能家居集成是利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设备集成。由于智能家居采用的技术标准与协议的不同,大多数智能家居系统都采用综合布线方式,但少数系统可能并不采用综合布线技术,如电力载波,不论哪一种情况,都一定有对应的网络通信技术来完成所需的信号传输任务,因此网络通信技术是智能家居集成中关键的技术之一。安全防范技术是智能家居系统中必不可少的技术,在小区及户内可视对讲、家庭监控、家庭防盗报警、与家庭有关的
15、小区一卡通等领域都有广泛应用。自动控制技术是智能家居系统中必不可少的技术,广泛应用在智能家居控制中心、 智能家居主机. 家居设备自动控制模块中,对于家庭能源的科学管理、家庭设备的日程管理都有十分重要的作用。音视频技术是实现家庭环境舒适性、艺术性的重要技术,体现在音视频集中分配、背景音乐、家庭影院等方面。 又称智能住宅。通俗地说,它是融合了自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体的网络化智能化的家居控制系统。智能家居将让用户有更方便的手段来管理家庭设备,比如,通过家触摸屏、无线遥控器、电话、互联网或者语音识别控制家用设备,更可以执行场景操作,使多个设备形成联动;另一方面,智能家居内的各
16、种设备相互间可以通讯,不需要用户指挥也能根据不同的状态互动运行,从而给用户带来最大程度的高效、便利、舒适与安全。1.2.1智能家居的设计原则 衡量一个住宅小区智能化系统的成功与否,并非仅仅取决于智能化系统的多少、系统的先进性或集成度,而是取决于系统的设计和配置是否经济合理并且系统能 否成功运行,系统的使用、管理和维护是否方便,系统或产品的技术是否成熟适用,换句话说,就是如何以最少的投入、最简便的实现途径来换取最大的功效,实现 便捷高质量的生活。 为了实现上述目标,智能家居系统设计时要遵循以下原则:实用便利 智能家居最基本的目标是为人们提供一个舒适、安全、方便和高效的生活环境。对智能家居产品来说
17、,最重要的是以实用为核心,摒弃掉那些华而不实,只能充作摆设的功能,产品以实用性、易用性和人性化为主。在设计智能家居系统时,应根据用户对智能家居功能的需求,整合以下最实用最基本的家居控制功能:包括智能家电控制、智能灯光控制、电动窗帘控制、防盗报警、门禁对讲、煤气泄露等,同时还可以拓展诸如三表抄送、视频点播等服务增值功能。对很多个性化智能家居的控制方式很丰富多样,比如:本地控制、遥控控制、集中控制、手机远程控制、感应控制、网络控制、定时控制等等,其本意是让人们摆脱繁琐的事 务,提高效率,如果操作过程和程序设置过于繁琐,容易让用户产生排斥心理。所以在对智能家居的设计时一定要充分考虑到用户体验,注重操
18、作的便利化和直观 性,最好能采用图形图像化的控制界面,让操作所见即所得。可靠性 整个建筑的各个智能化子系统应能二十四小时运转,系统的安全性、可靠性和容错能力必须予以高度重视。对各个子系统,以电源、系统备份等方面采取相应的容错措施,保证系统正常安全使用、质量、性能良好,具备应付各种复杂环境变化的能力。标准性 智能家居系统方案的设计应依照国家和地区的有关标准进行,确保系统的扩充性和扩展性,在系统传输上采用标准的TCP/IP协议网络技术,保证不同产商 之间系统可以兼容与互联。系统的前端设备是多功能的、开放的、可以扩展的设备。如系统主机、终端与模块采用标准化接口设计,为家居智能系统外部厂商提供集 成的
19、平台,而且其功能可以扩展,当需要增加功能时,不必再开挖管网,简单可靠、方便节约。设计选用的系统和产品能够使本系统与未来不断发展的第三方受控设 备进行互通互连。方便性 布线安装是否简单直接关系到成本,可扩展性,可维护性的问题,一定要选择布线简单的系统,施工时可与小区宽带一起布线,简单、容易;设备方面容易学习掌握、操作和维护简便。系统在工程安装调试中的方便设计也非常重要。家庭智能化有一个显着的特点,就是安装、调试与维护的工作量非常大,需要大量的人力物力投入,成为制约行业发展的瓶颈。针对这个问题,系统在设计时, 就应考虑安装与维护的方便性,比如系统可以通过Internet远程调试与维护。通过网络,不
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