基于嵌入式系统的智能门窗设计
基于嵌入式系统的智能门窗的设计姓名：狄源辉学号：101130137 班级：（1）
基于嵌入式系统的智能门窗设计
摘要:为了使家居生活更加舒适、安全,采用以 ARM7 为主控制芯片, 融合多路传感器的方法, 突破了传统的防盗门窗模式。综合考虑了室内外环境的安全因素,设计了一种基于嵌入式系统的智能门窗, 进行了以CO、煤气、甲醛以及风光雨传感器为主要信号获取单元,以声光报警器、排风扇和电动开窗器为执行机构的联合调试实验设计, 实验中系统运行稳定可靠。实验结果证明该设计切实可行。
关键词:传感器; ARM7; 信号采集; 智能门窗
Design of Intelligent Window Based on Embedded System Abstract: In order t o make home life mo re comfortable and secure, the intelligent w indow s and doo rs are designed based
on embedded systems, which adopts the ARM7 based control chip and multichannel sensors, and breaks thro ug h the traditional mo del. It makes use of the CO, gas, formaldehyde, as w ell as the scenery as the main signal for the r ain sensor unit ,adopts the sound and lig ht alarm, row o f fans and electric w indow device as the implementing agencies. T he system is stable and reliable. The experimental results show that the design is feasible.
Keywords : sensor s; ARM7; signals acquisition; smart w indows and doors
0 引言
随着21 世纪信息化时代的到来, 社会信息化和家居智能化也呈现出了蓬勃发展的趋势, 越来越多的家庭开始追求高质量、高科技舒适安全的家居生活, 充分享受由信息时代带来的生活上的便利。作为智能家居系统的子系统智能门窗,是在传统住宅的基础上,综合利用传感器技术、计算机技术、现代通讯技术和自动控制技术等,实现了门窗各种信息的采集、传输、处理和控制。安全舒适的家居环境是实现家居智能化的基础和前提,而门窗作为家庭与外界互通的门户, 起着尤为关键的作用,实现门窗的智能化是智能家居的第一步,也是非常重要的一步。
1 系统的总体设计
智能门窗属建筑领域的附件, 它包括智能控制系统和门窗开关装置以及报警系统。该智能门窗实现的主要功能是当室内燃气泄露, CO 和CO2 含量过高,甲醛、苯等有毒物质超标时, 能够控制窗户自动打开, 让空气形成对流,并启动排风扇向室外排出有害气体, 当室外环境不允许开窗时(比如风雨和沙尘天气) 由风光雨传感器传输信号到主控系统, 使其发出指令关闭窗户, 同时整个系统将以排风扇工作为主。如果状况仍未缓解,则启动警报装置。整个系统由主控芯片、各种传感器、报警器终端, 以及机械传动装置组成,控制芯片和传感器等直接固定在门窗上, 而报警终端则可固定在室内墙壁或容易引起主人警觉的地方。系统结构如图1 所示。
1.1 LPC2136 微控制器概述
LPC2136 是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/ 32 位ARM7TDMI S CPU 微控制器, 它带有256 KB嵌入的高速片内FLASH 存储器。片内 128 位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟频率下运行[ 1]。P0. 27~ P0. 30 为 LPC2136 的 A/ D 转换器输入端,作为风光雨模拟信号、温度模拟信号和有害气体检测信号等的模拟输入端, 分时段扫描查询这几个模拟量,并将风光雨模拟信号、有害气体模拟信号等做A/ D转换后显示在LCD显示单元上。风光雨传感器输出的信号非线性误差较大, 并对温度敏感, 本文设计了专用的放大、处理和补偿电路对其信号进行处理和补偿,使其输出的模拟量基本达到线性。实测证明可达到 5%的误差,这对于一般的监控已可以满足要求。1.2 感应系统硬件设计
该部分主要以传感器为采集信号手段,经转换元件将采集到的信号进行加工,使采集到的模拟信号能够被主控制芯片识别,结构框图如图2 所示[ 2]。
1.3 有害气体检测模块
居室里的空气是由多种气体混合而成的,对人体有害的物质主要是 CO2、CO、煤气、有害化学物质(如甲醛、苯类等)以及可吸入颗粒及附着在其上的病菌等,这些有害物质的浓度过高时会对人体造成危害[ 3]。有害气体检测电路,如图3 所示。在该电路中主要用气敏传感器实现气电转换, 在正常情况下,气敏传感器不接触有害气体或有害气体浓度很低时, 气敏传感器两端呈现高阻状态[ 2],检测到的信号小,不能驱动后级电路而使其工作。反之,检测信号变大,从而驱动开窗器和排风扇工作,及时报警,并尽可能地排除有害气体。
( 1 ) 一氧化碳传感器。
选用深圳富安达公司的CO/ MF500 型电化学传感器, 当环境的 CO 浓度发生变化时,电化学方程的平衡产生移动, 输出的电流发生相应的变化。该传感器量程为0~ 500 ppm,分辨率为1 ppm,线性输出, 并且过滤了 H2S 和 SO2 气体, 测量精度较高。
( 2 ) 甲醛传感器。
选用深圳市富安达公司的S10电化学传感器, 测量范围为 0~ 10 ppm, 最大负载为50 ppm,输出信号为800 n A/ ppm,分辨率为0. 05 ppm,响应时间小于50 s,可在高湿度等恶劣环境下工作。
( 3 ) 烟雾传感器。
选用深圳市商斯达公司的离子室烟雾传感器, 电源电压为直流 6. 0~ 18. 0 V, 输出电压为( 5. 6 ! 0. 4) V,灵敏度为( 0. 6 ! 0. 1) V,温度为-10~ + 60 ?。气体传感器需要用导线引出,同时控制器需要一组12 V( DC, 500 mA)的电源供电。由于气体传感器需要电源预热,功耗较大, +5 V 电源下约需 150 mA 电流。本文采用一个 LM7805 三端稳压器供电, 同时加上适当的散热器, 以保证长时间可靠稳定的工作。实践证明, 它对温度和湿度测量是准确和迅速有效的, 对气体的检测也十分敏感,遇到有危险气体时能可靠地发出报警和自动接通风扇排风,为人员的安全起到高灵敏度的检测和保护作用。
1.4 风光雨感应系统设计
风光雨传感器是一种集多种传感器于一身的多功能传感器,它可以自动检测风力、光线强度、雨量大小,为窗户的开启控制提供依据,这里选用深圳卓灵公司的ZF WRR 型风光雨传感器,其工作电压为直流12 V; 工作电流为0. 1 A;风感器可设定风速值为1~ 4 级,范围
为3~ 20 km/ h;雨感器可设定范围为1~ 5 mm/ h;采用防水结构设计方案,以及风感部分双轴承结构, 可确保风感灵敏度。当室内有害气体浓度过大,除开启排风扇将有害气体排出室外,还可连接开窗器作为辅助将窗户打开,但若逢大风、大雨或风沙天气, 因不适宜开窗, 则由MCU 发出关闭窗户指令。
1.5 门窗防盗模块设计
该模块主要用于防止门窗打开时,不法分子趁机入室或窗户关闭时破窗而入,对房屋主人的人身及财产安全造成威胁。该模块主要由人体靠近传感器和玻璃破碎传感器组成[ 4],如图 4 所示。人体靠近传感器是基于红外线技术的产品,当有人进入开关感应范围时,传感器探测到人体红外光谱的变化,开关自动接通负载, 延时 3 s 后检测到人不离开或有继续入侵动作先以红灯警告, 再延时 3 s, 如果还未离开, 则打开高分贝声光警报器,以达到驱赶入侵者,必要时还可将警情传输到小区保卫处以及房屋主人的手机上。玻璃破碎传感器是利用振动传感器在玻璃破碎时发出 2 kHz 特殊频率, 感应出报警信号。为了避免室内因玻璃器皿破碎、电话铃声、闹钟以及其他一些声音引起误报警信号,目前玻璃破碎传感器采用了双探测技术,即需要同时探测到破碎产生的振荡和音频声响,才能发出报警信号。门磁开关由一条永久磁铁和一个常开触点的干簧管组成,一般把干簧管安装在被监视房门的门框上,把永久磁铁安装在门上, 关门后, 干簧管在磁场的作用下接通,当门被打开时,干簧管触点断开,触发报警电路。
1.6 执行系统模块的设计
智能门窗的执行机构包括排风扇、开窗器、声光报警器和电话报警等。排风扇部分如图 5 所示,风扇的转动由PWM 来控制转速, 安装在厨房等易出现煤气泄漏的场所,可有效地排出有害气体,避免室内人员煤气或CO 中毒。
开窗器分为螺旋式开窗器和链条式开窗器,它采用天津科普瑞特公司的 E350 型螺旋式开窗器进行设计,工作电压为直流 24 V; 工作电流为 1 A; 推拉力为 1 000 N;行程为90~ 1 000 mm;速度为5 mm/ s。该开窗器采用全金属材质、内螺杆式电动开窗、铝合金外壳、开窗时噪音低, 开窗推力大,支撑强度高,可调节的滑动支架便于安装, 适合于各种窗型。当煤气泄漏或有害气体浓度在开窗和排风扇工作一段时间后仍未减小到无害的程度或有人非法入侵时,就要启动声光报警装置,该警报器适宜装在房屋主人容易警觉处, 如客厅和卧室。警报器启动时将以高分贝的警报声和LED灯光发出警告,同时LCD 液晶显示将告诉房屋主人是何原因警报(煤气泄漏或有人非法入侵)。
2 软件设计
为了使软件更安全、简洁, 设计中使用C/ OS%嵌入式操作系统[ 5]。在该操作系统下,所有的操作都是对任务的处理, 因此系统的整体框图应该有几个任务组成。该系统由以下两个任务组成。任务1: 读取室内气体传感器的数据[ 6],
对采集到的信号进行处理; 判断室内空气污染是否超标, 若超标则进行开窗和启动排风扇,使室内空气污染浓度降低,如图6 所示。任务2: 主要任务为防盗报警和气体超标报警,读取门窗报警器信号,启动声光报警器,并显示报警原因, 如图7 所示。
3 结语
本文主要研究了一种基于 A RM7 处理器的嵌入式智能门窗设计。其中该设计综合了传感器技术、通信技术和自动控制技术,使整个系统本着安全、高效、低功耗、小体积和实用性强思想来设计, 设计中采用LPC2136 微控制器作为设计的主控芯片, 实现了有害气体的检测,门窗的智能化, 防盗报警,燃气泄露报警等功能。经使用,基本达到设计要求, 使家居生活更加安全舒适。
参 考 文 献
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嵌入式系统设计与应用
嵌入式系统设计与应用第五章程序设计与分析（1） 西安交通大学电信学院 任鹏举
本章主要内容 Software Design Cycle ●嵌入式软件中的组件(状态机 、循环缓存器、队列) ●编程模型，如数据流和控制图●编译方法介绍 ●根据性能、大小和功耗来分析 和优化程序 ●如何测试程序以验证其正确性
1 嵌入式程序组件 ●状态机（State machine） 用变量来表示内部的状态，根据输入完成状态的转移交通灯控制、CPU design controller ●循环缓冲区（Circular buffer） I/O input buffer ●队列（Queue）
状态机（1） ● 反应系统（reactive system ）：响应外部事件的系统。 ●外部输入是间歇到达● 适合使用状态机描述 ● 有限状态机是表示有限个状态以及在这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型。 ●Moore 机：● Mealy 机：输出只由当前状态确定 输出依赖于当前状态和输入
状态机（2） 例子：一个简单的座位安全带控制器 idle buzzer seated belted 未入座/-入座/定时器启动 未系安全带且定时器未超时/- 未系安全带/定时器启动系好安全带/-系好安全带/蜂鸣器关闭 定时器超时/蜂鸣器启动 未入座/-未入座/蜂鸣器关闭输入/输出-= 无动作
状态机（3） #define IDLE 0#define SEATED 1#define BELTED 2#define BUZZER 3switch (state) { case IDLE: if (seat) { state = SEATED; timer_on = TRUE; } break; case SEATED: if (belt) state = BELTED; else if (timer) state = BUZZER; break; case BELTED: if (!seat) state = IDLE; else if (!belt) state = SEATED; break; case BUZZER: if (belt) state = BELTED; else if (!seat) state = IDLE; break; } Inputs ：seat, belt, timer Outputs: buzzer
智能楼宇设计
毕业设计（论文）开题报告 1．文献综述：结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2500字以上的文献综述，文后应列出所查阅的文献资料。一、智能楼宇简介 智能楼宇 (Intelligentb uilding)，又称作智能建筑，是信息时代和计算机时代的重要产物，它以最优化的设计为人们提供了一个高效、舒适、安全、便利快捷的环境空间。智能楼宇包括以下几个基本部分:楼宇自动化(BA)、通信自动化(CA)、办公自动化(OA)，即通常所说的3A。智能楼宇集成的具体容是:根据建设单位提出的需求，优选各种成熟的楼宇自控、安保、信息通信产品和设备，利用网络技术将它们连接起来，通过计算机软硬件组态和设计，构成一个完整的智能建筑解决方案。系统集成不仅是提供统一的系统运行平台，而且也要求系统实现部数据的一致性，使得不同设备、系统、软硬件产品、通信网络和应用软件之间的接口标准化和部操作一致性得到保证，并与建筑环境相互协调。其本质在于将原来建筑物相互独立的设备、资源、服务、管理、功能借助于计算机网络和综合布线技术集成为一个相互关联、协调统一的楼宇自动化大系统，实现信息、资源、任务共享。随着计算机和网络技术的发展以及用户需求的发展，对楼宇智能化要求更高，原来基于客户端/服务器(Client/Server)模式的传统智能建筑物管理系统已难以适应新的要求，需要向更方便更优越的基于Intranet浏览器/服务器(Brower/Server)的模式发展，即成为面向Intranet的智能大厦信息集成管理系统((Intranet Integrated Intelligent Building Managemen System, IBMS)。即把C/S模式中的服务器分解为一个Web服务器和一个或多个数据库服务器，客户端不再与服务器直接相连，而是与Web服务器相连，Web服务器再与数据库服务器相连。集成系统的开发业不再是面向过程，而是面向对象，密切结合应用需求，强调综合集成。从信息交互上来看，也已经从简单的状态信息组合和基于监控的处理，发展到基于容的处理和融合以及基于虚拟和多媒体技术的人机接口。 二、系统解决方案 随着城市现代化建设的发展，建筑的智能化，特别是公用建筑的智能系统，涵盖了越来越多的容，建筑智能化系统工程设计的出发点，应以建筑为平台配置各功能系
(完整word版)嵌入式系统设计与应用
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嵌入式系统设计与应用复习资料 （一）?单项选择题： 1. 下面哪个系统属于嵌入式系统。 （ 八、“天河一号”计算机系统 C 、联想S10±网木 D ） B 、联想T400笔记本计算机 D 、联想OPhone 手机 2. 软硕件协同设计方法与传统设计方法的最大不同Z 处在于（B ）。 A 、软硬件分开描述 C 、协同测试 3. 卜?面关于哈佛结构描述正确的是（A A 、程序存储空间与数据存储空间分离 C 、程序存储空间与数据存储空间合并 4. 下面哪一种工作模式不属于ARM 特权模式 A 、用户模式 B 、系统模式 C 、 5. ARM7TDM1的工作状态包括（D ）。 A 、测试状态和运行状态 C 、就绪状态和运行状态 6. USB 接口移动硬盘最合适的传输类型为（ A 、控制传输 B 、批量传输 C 、 7. 下而哪一种功能单元不属于I/O 接口电路。（D ） A 、USB 控制器 B 、UART 控制器 C 、以太网控制器 &下面哪个操作系统是恢入式操作系统。（B ） As Red-hat Linux B 、 PCLinux C 、 Ubuntu Linux D 、 SUSE Linux 9. 使用Host-Target 联合开发嵌入式应用，（B ）不是必须的。 A 、宿主机 B 、银河麒麟操作系统 C 、目标机 D 、交叉编译器 10. 下面哪个系统不属于嵌入式系统（D ）。 A 、MP3播放器 B 、GPS 接收机 C 、“银河玉衡”核心路由器 D 、“犬河一号”计算机系统 11. 在嵌入式系统设计中，嵌入式处理器选型是在进行（C ）吋完成。 A 、需求分析 B 、系统集成 C 、体系结构设计 D 、软便件设计 12. 下面哪一类嵌入式处理器最适合于用于工业控制（B ）。 A 、嵌入式微处理器 B 、微控制器 C 、DSP D 、以上都不合适 13. 关于ARM 了程序和Thumb 了程序互相调用描述正确的是（B ）。 A 、 系统初始化Z 后，ARM 处理器只能工作在一种状态，不存在互相调用。 B 、 只要遵循一定调用的规则，Thumb 子程序和ARM 子程序就可以互相调用。 C 、 只要遵循一定调用的规则，仅能Thumb 子程序调用ARM 子程序。 D 、 只耍遵循一定调用的规则，仅能ARM 子程序调用Thumb 子程序。 14. 关于ARM 处理器的异常的描述不正确的是（C ）。 A 、复位属于异常 B 、除数为零会引起异常 B 、软硬件统一描述 D 、协同验证 B 、存储空间与10空间分离 D 、存储空间与10空间合并 （A ）0 软中断模式 D 、FTQ 模式 B 、挂起状态和就绪状态 D 、ARM 状态和Thumb 状态 B ）0 中断传输 D 、等时传输 D 、LED
智能楼宇毕业设计(论文)
智能楼宇毕业设计论文 第一章绪论 智能建筑(Intelligent Buildings)是现代建筑技术与现代通信技术、计算机网络技术、信息处理技术和控制技术相结合的产物。它是以建筑为平台，兼备通信、办公、建筑设备自动化，集系统结构、服务、管理及它们之间的最优化组合，向人们提供一个高效、舒适、安全、便利的建筑环境。因此，智能建筑成为当代建筑的主要特征。 智能建筑主要包括三大系统，即通信网络系统（CNS）、办公自动化系统（OAS）和楼宇自动系统（BAS），这三大系统又包含有各种功能的子系统，并通过系统集成使这些系统有面结合起来，实现综合管理、资源共享。众所周知，智能建筑在我国的兴起与发展，不过十多年时间，但发展迅速，目前向住宅小区智能化延伸，并已成为现代建筑发展的重要市场。最近几年，未来的楼宇被人们认为将会是充满了各种各样的智能设备。楼宇控制网络中的传感器、执行器、阀门等都是智能的，楼宇的基础设施能无缝隙的将数据网和控制网连接起来，形成整体的楼宇网络。 在九十年代中，人们逐渐对楼宇自控中信息的传递形成了新的概念： 智能设备-传感器、执行器形成能自主的控制环境即智能的温度传感器、电灯开关、窗帘、电梯按钮、读卡机等能混合一体的工作。网络-新一代的智能设备能无缝隙的将各种网络如国际互联网、企业网或楼宇的广域网、局域网等连接起来。全球联网-随着网络、设备和系统的发展,用户能在世界上任何地方,任何时间对智能楼宇网络上任何一点进行远程访问。 整体的楼宇网络概念已不再是一个对将来的期望,今天它正在发生中。提供智能设备、子系统和系统的厂家正在如指数般的成长。这种推动力主要来自于业主们，他们对楼宇物业集成度的要求越提越高，这也是合理的。因为在今天，楼宇自控子系统如门禁、闭路电视、电梯、空调暖通、保安和消防中的智能产品都已问世了。 正因为种种要求的不断更新，今天更为智能化的建筑要求迫使我们要掌握更高的系统概念。 而今天我们的毕业设计是根据智能楼宇集成管理系统的集成要求，设计一个智能楼宇系统。各弱电系统的数据通过下位DDC用LonWorks软件连接，为物业管理系统和办公自动化系统提供强大的数据基础，管理人员可以轻松舒适地管理各个弱电系统，使大厦的运营成本得到有效的下降。这些也是现代人工智能起
江苏科技大学通信专业嵌入式系统设计及应用_复习大纲
嵌入式系统设计复习 题型： 1、填空，15分左右 2、选择，30分左右 3、简答题40分左右 4、综述15分左右 第一章嵌入式系统概述 提纲： 1、掌握嵌入式系统的定义 2、了解嵌入式系统的一般组成 嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序 （嵌入式系统一般由嵌入式计算机和执行部件组成。其中嵌入式计算机是整个嵌入式系统的核心，主要包括硬件层、中间层、系统软件层以及应用软件层） 知识点： 1、嵌入式系统的定义与特点 定义：是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统 特点：软件硬件可裁剪 ①专用性：嵌入式系统具有特定的功能,用于特定的任务； ②低成本：嵌入式系统极其关注成本； ③低功耗：嵌入式系统大都有功耗的要求； ④高实时性OS； ⑤嵌入式系统的运行环境广泛； ⑥嵌入式系统的软件通常要求固态化存储； ⑦嵌入式系统的软件、硬件可靠性要求更高； 2.RISC指令系统的特点 答：指令系统：RISC设计者把上要精力放在那些经常使用的指令上，尽量使它们具有简单高效的特色。对不常用的功能，常通过组合指令来实现。因此，在RISC机器上实现特殊功能时，效率可能较低。但可以利用流水技术和超标量技术加以改进和弥补。 存储器操作：RISC对存储器操作有限制，使控制简单化 程序：RISC汇编语言程序一般需要较大的内存空间，实现特殊功能时程序复杂，不易设计 中断：RISC机器在一条指令执行的适当地方可以响应中断 CPU：由于RISC CPU包含少的单元电路，因而面积小、功耗低 设计周期：RISC微处理器结构简单，布局紧凑，设计周期短，且易于采用最新技术易用性：RISC微处理器结构简单，指令规整，性能容易把握，易学易用 应用范围：由于RISC指令系统的确定与特定的应用领域有关，所以RISC机器更适合于嵌入式应用 3、嵌入式系统由硬件与软件组成，其中软件的组成 答：由实时多任务操作系统、文件系统、图形用户界面接口、网络系统及通用组件模块组成 4、嵌入式系统的运行可靠性指标
嵌入式智能家居控制系统软件设计
本科生毕业设计（论文）开题报告 论文题目：嵌入式智能家居控制系统 软件设计 学院：电气工程学院 专业班级：自动化1204 学生姓名：刘芳春 学号： 120302433 导师姓名：王通 开题时间：2016年 3 月 18 日
1.课题背景及意义 1.1课题研究背景、目的及意义 目前，几乎所有家庭都有使用各种电器设备，电视、电灯、空调、冰箱等。然而，就当前情况来说，这些设备总是被看成单个的、独立的个体使用，而极少出现一个专门的系统来管理它们、或是将它们糅合为一个具有一定“智慧”的设备集合体。这不仅使得设备使用者不得不在控制和管理这些设备上消耗大量时间和精力，而且容易造成设备使用效率不高，浪费宝贵的能源，这不符合节能环保的国家政策方针。 基于这个事实，智能家居的概念应运而生。智能家居又被人们称智能住宅[1]，在国外也叫做Smart Home。智能家居是以个人住所为单位，以控制技术、通信技术计算机技术为基础，以提升人们的日常家居生活为目的的家居控制和管理系统[2]。 由于智能家居是一个最近才得到快速发展的行业，当前有许多地方并未得到充分的研究，也有许多研究成果并未能转化成为实际产品。探寻其本质因素有两个。其一，大多数已有的智能家居产品是针对高消费人群设计和开发的，而没有顾及到占人口绝大多数的低端消费人群。因此，其市场本身就不会太大。其二，许多开发出来的产品在性能上并不完全让消费者满意。当前已有的产品中的大多数，或是存在功能单调、或是存在使用不方便等各种缺乏吸引力的不足之处。 为了改善这一现状，软件部分设计就成了必不可少的工作，软件部分以软件开发平台为核心，向上提供应用编程接口，向下屏蔽具体硬件特性的板级支持包。嵌入式系统中，软件和硬件紧密配合，协调工作，共同完成系统预定的功能。嵌入式软件是应用程序和操作系统两种软件的一体化程序。对于嵌入式软件而言，系统软件和应用软件的界限并不明显，原因在于嵌入式环境下应用系统的配置差别较大，所需操作系统裁剪配置不同，I/O 操作没有标准化，驱动程序通常需要自行设计[3,4]。 嵌入式实时操作系统在目前的嵌入式系统中应用越来越广泛，尤其在功能复杂、系统庞大的应用中[5]。它与实时应用软件相结合成为有机的整体起着核心作用，由它来管理和协调各项工作，为应用软件提供良好的运行软件环境和开发环境。μC/OS-II 是一个完整的，可移植、固化、裁剪的占先式实时多任务内核。它通过了美国联邦航空管理局商用航行器的认可，符合航空无线电技术委员会对用于航空设备方面所使用的软件性能提出的DO-178B标准认可。目前已有数百个商业应用的μC/OS，该操作系统的稳定性和可靠性得到了充分的肯定[6,7]。该操作系统在智能家居领域中的应用也越来越广泛。因此对于嵌入式智能家居操作系统的研究也越来越有必要。
楼宇智能化工程技术专业毕业设计论文任务书
楼宇智能化工程技术专业毕业 设计（论文）任务书 一、毕业设计论文的目的 毕业设计是本专业培养学生的最后一个综合性的实践教学环节。通过完成一定的生产实习和毕业设计论文任务，获得运用基本理论的工程技术训练，达到综合素质和能力的提高。其目的培养学生职业技能综合素质和独立分析、处理专业问题的能力；完成职业技能的基本训练和初步具有从事科学研究的能力。具体应达到： 1．掌握查阅资料的方法。资料应为本专业涉及的各种文献资料（包括外文资料）和各种工具书的使用方法。 2．培养专业兴趣，巩固专业思想，确立以专业谋生存，为国家建设事业奋斗的志向。 在工作态度、纪律和团结协作等方面受到良好的训练，为毕业后走上工作岗位作好 准备。 3．培养学生综合运用科学理论知识，实践知识，结合生产、科研课题，独立分析与解决本专业技术问题的能力。 4．进一步提高学生的设计计算、计算机绘图，以及实验测量等基本技能。 5．培养学生在规定的时间，在教师的指导下，能独立完成毕业设计课题给定的任务，并写出设计说明书。 二、毕业设计的命题 6．根据本专业毕业设计的大纲要求。结合生产实际拟定，即可选择现实题目，也可假拟题目。 7．选题的难易程度要适当，使学生在规定的时间经过努力方能完成。 8．选题原则上一人一题，尽可能选择工程性较强的课题，以保证有足够的工程训练。 三、毕业设计的要求 1、设计中要严肃认真，严格执行学校或实习单位上、下班制度，遵守校规、厂规，要 进行考勤，并列入考核容。 2、要独立思考，独立钻研，深入实际调查研究，不能相互抄袭；要善于向有专业知识 的技术人员，工人师傅和各种教师请教。从实际需要出发，不能以涉及未学过、不 熟悉部分为理由而推委敷衍。 3、工作量：学生均应参加总体方案的讨论及确定。按此规定的分配任务，按时、按质、 按量的完成设计、计算，并对课题成果进行总结，撰写论文。
嵌入式智能家居控制系统设计发展策略
嵌入式智能家居控制系统设计发展策略 伴随着人们工作节奏的加快和工作环境的不确定性，人们越来越注重居住环境的安全，希望能在第一时间知道家中的安全情况，因此，设计一种智能家居远程控制系统具有良好的实际意义[1]。目前，大多数嵌入式系统都以处理器为核心，与一些检测、监控设备配合实现一定的功能，但是由于视频图像传输的影响以及监控界面的问题，客户端的远程监控效果并不理想[2]。如果嵌入式智能家居系统能够连接到Internet和GPRS模块，则用户可以通过远程登录界面来了解家居环境信息[3]。因此，本文提出了一款具有网络功能的智能家居控制系统的实现方案，使用火狐浏览器作为上位机，采用JPEG高效压缩算法对视频图像进行压缩[2]，用户不仅可以通过浏览器监测家居环境信息，还可以访问Web服务器中的视频，同时，GPRS通信模块还能将异常信息以短信方式通知用户，提高了智能家居控制的灵活性[4]。 1 系统架构 系统采用S3C2440处理器作为主控芯片，该芯片是基于ARM920T 内核的RISC微处理，S3C2440处理器内部集成了很多控制器接口，便于与外部器件连接。整个系统通过传感器检测家居环境，USB摄像头采集视频数据。当系统接入Internet，用户就可以登陆家居管理主页，查看各种传感器的数据信息，操作室内照明灯，还可以浏览家居画面。当室内有危险时还能触发本地蜂鸣器报警，并能通过GPRS通信系统向用户发送紧急短信。整个系统的结构如图1所示。 图1 系统结构框图
1.1 硬件设计 （1）嵌入式微处理器 本设计使用TX2440A开发板进行设计。采用S3C2440处理器作为主控芯片，主频可以达到400 MHz，具有MMU管理单元、控制器、支持外部存储器，板载64 MB SDRAM，256 MB NAND Flash，LCD显示部分为3.5英寸TFT真彩色液晶屏，网络芯片为DM9000，1个10M 以太网RJ-45接口，4个USB Host，1个USB Slave B型接口。TX2440A 开发板上还扩展了丰富的接口，如蓝牙接口、CAN接口、ZigBee接口等，方便进行软件调试以及系统测试。 （2）视频采集模块 采用了ZC301摄像头，利用Linux提供的Video4 Linux API函数对USB摄像头采集视频数据[4]，然后将视频数据通过内部总线发送到视频流服务器MJPG-streamer上[2]，视频流服务器将视频图像数据进行压缩后，采用TCP/IP协议进行远程传输，再通过CGI函数集实现客户端与服务器的之间的交互，远端客户机通过浏览器就可以查看现场监控画面[1]。 （3）传感器模块 本系统采用DS18B20温度传感器采集室内温度；采用HIH-4000湿度传感器采集室内的湿度；采用DSM501A粉尘传感器来检测室内粉尘浓度；采用PIP探头LH1778为核心的检测电路来检测是否有人员入侵，并利用蜂鸣器进行本地报警和GSM短信报警。这些传感器模块通过S3C2440 的I/O口接到控制中心，并把采集到的信息发送到
嵌入式系统设计与应用-西安交通大学教师个人主页
嵌入式系统设计与应用第六章进程和操作系统（3）西安交通大学电信学院孙宏滨 i n S u n i 'a n J i a o t o n g U i v e r s i t y I n t e r n a l T e a c h i n g U s e O n l y
● 我们该如何评估调度策略？● 能满足所有截止时限 ● CPU 利用率---CPU 执行有用工作所占的时间比例● 调度开销---做调度决策所需的时间 i n S u n i 'a n J i a o t o n g U i v e r s i t y I n t e r n a l T e a c h i n g U s e O n l y
● 分配优先级主要有两种方法：● 静态优先级：在整个执行过程中优先级始终不变● 动态优先级：在执行过程中优先级发生变化 i n S u n i 'a n J i a o t o n g U i v e r s i t y I n t e r n a l T e a c h i n g U s e O n l y
● 单调速率调度（Rate-Monotonic Scheduling, RMS ）：首先为实时操作系统开发的调度策略之一，直至现在仍然被广泛使用。● RMS 属于静态调度策略。事实证明，固定优 先级的做法在许多情况下都足以有效地调度进程。● RMS 的理论基础是单调速率分析（Rate Monotonic Analysis, RMA ）。i n S u n i 'a n J i a o t o n g U i v e r s i t y I n t e r n a l T e a c h i n g U s e O n l y
智能楼宇毕业设计论文
毕业设计（论文）设计题目：苏宁高管公寓的监控系统设计 系部： 专业： 班级： 姓名：学号： 指导教师：职称： 2014年6月南京
摘要 科技，经济都在不断发展，所有东西都在向智能化靠近。传统守旧的设备，系统等都慢慢被淘汰。人们开始追求舒适，安全的生活环境。安全防范系统逐渐应用于生活中并被更多的人熟知。其中，视频监控系统在短时间内发展迅速，并在安全系统中占有重要地位。本文是关于苏宁高管公寓视频监控系统的设计，主要有模拟闭路电视监控系统和数字网络式监控系统。模拟闭路电视监控系统中主要是根据环境，地形特点采用模拟探头，分布于主干道，停车场，小区门口等公共场所，做到全面监控。考虑到紫宁园的别墅分布范围较广，所以多用数字网络式监控系统。它主要依靠网络探头分布在各个角落，从而实现集中管理。两种监控方式相结合做到最大程度上满足户主要求，实现监控智能化。 关键词视频监控集中管理网络化
Abstract Sciences and technology, economy is developing, everything to the in tell near. Convention equipments, systems, are slow being phase in. People began to pursue a comfortable, safe living environment. The security systemed is applied in life and be more familiar. Among them, the videos monitoring systems is an important parts in the field of securities guard, is the keys subsystems of all safeties systems. This paper is about the design of Suning Executive Apart ment video monitoring system, main included analog want closed-circuits televisions monitoring systems and digitals networks monitoring systems. Analog closed-circuits televisions monitoring berg system is mainly the based on the environments, terrain features using simulated probe, distributed in the main roads, parkings areas at the entrances, and others public places, does a comprehensives monitoring. Taking intoed accounts the purples Ning Garden Villa wides distributions, so the multipurpose digital network monitoring system. It depends on the network probe distribution in each corners, Two kinds of monitoring methods combined to achieve the biggest extent full fill requirements, realized intelligent control. Keywords video monitoring centralized management network
嵌入式智能家居系统总体设计
系统总体设计 §1.1系统结构框架 智能家居图形用户界面（GUI）呈现给用户的应当是高度的可靠性和美观，易操作的界面。这就要求一种占用资源少并能支持多种字符集的机制。系统内部通常包含网络通信，图形显示等等模块，几个程序之间并发执行，这就涉及到进程间的通讯。本文提出了一种基于Vxworks应用程序开发框架的智能家居管理系统，不仅提供了操作简单，多种语言支持的前台图形操作窗口，还利用LCD 触摸屏技术对信号进行输入，达到方便快捷易操作的目的。系统本身是面向接口的，易于扩展和维护，符合软件工程化的要求。 图1 智能家居终端系统结构 根据家居的设备管理控制的分类，在界面管理上实现如下功能：家居安防，家电控制，照明控制，温度控制，气体检测，及系统设置等模块。本系统的结构图如图1所示。 终端系统工作时，后台进程会循环监听服务器，检查服务器端有没有新的消息发送，如有新的信息到来，则通知终端的GUI程序对界面做出响应，以提示用户处理，而服务器的连接通过TCP/UDP实现。同时终端的GUI响应用户的相关操作，通过后台程序实现对各种电器的管理和服务器的通讯，记录用户操作和各种传感器的反馈数据等。 §1.2系统模块设计 系统的模块设计主要有三部分组成：微处理器模块、CAN总线模块和人机接口模块组成。 §1.2.1微处理器模块 这里用的嵌入式微处理器是32位的RISC微处理器S3C2410A。
S3C2410A是Samsung公司推出的16/32位RISC处理器，只要面向高性价比、低功耗的手持设备应用。S3C2410A在片上集成了单独的16KB指令cache 和16KB数据cache，并且提供了一组完整的系统外围设备接口，从而大大减少了整个系统的成本，缩减了系统配置额外器件的开销。S3C2410A芯片集成了大量的功能单元： (1)内部1.8V，存储器3.3V，外部I/O3.3V，16KB数据Cache，16KB指令Cache，MMU。 (2)内置外部存储器控制器（SDRAM控制和芯片选择逻辑）。 (3)LCD控制器，一个LCD专业DMA。 (4)4个带外部请求线的DMA。 (5)3个通用异步串行端口（IrDA1.0，16-Byte Tx FIFO and 16-Byte Rx FIFO），2通道SPI (6)一个多主I2C总线，一个I2S总线控制器。 (7)SD主接口版本1.0和多媒体卡协议版本2.11兼容。 (8)4个PWM定时器和一个内部定时器。 (9)看门狗定时器。 (10)117个通用I/O。 (11)56个中断源。 (12)24个外部中断。 (13)8通道10位ADC和触摸屏接口。 (14)16/32位RISC体系结构，使用ARM920T CPU核的强大指令集。 (15)指令缓存（Cache）、数据缓存、写缓存和物理地址TAG RAM，减小了对主存储器带宽和性能的影响。 §1.2.2CAN总线模块 由于S3C2410A不带CAN总线控制器，因而采用串行外设接口SPI进行扩展，其接口原理图如下所示。CAN总线控制器选用Microchip公司的MCP2510，MCP2510是一种带有SPI接口的CAN控制器，它支持CAN技术规范V2.0A/B；并能够发送和接收标准的和扩展的信息帧，同时具有接收滤波和信息管理的功能。MCP2510通过SI接口与MCU进行数据传输，最高数据传输速率可达5Mb/s，MCU可通过MCP2510与CAN总线上的其他MCU单元通信。MCP2510内含三个发送缓冲器、两个接收缓冲器。同时还具有灵活的中断管理能力，这些特点使得MCU对CAN总线的操作变得非常简便。其结构图如图2所示，MCP2510的主要特点如下： (1)支持标准格式和扩展格式的CAN数据帧结构； (2)0~8字节的有效数据长度，支持远程帧； (3)最大1Mb/s的可编程波特率； (4)2个接收缓冲区，三个发送缓冲区； (5)SPI告诉串行总线，最大5MHz； (6)3~5.5V宽电压范围供电；
楼宇智能照明控制系统设计_毕业设计
本科毕业论文 题目：楼宇智能照明控制系统设计院（部）：信息与电气工程学院 专业：电气工程与自动化
目录摘要 IV ABSTRACT V 1前言 1 1.1选题背景和意义 1 1.2课题关键问题及难点 2 1.3调研综述 2 1.3.1目前国内、国外该项目的研究状况 2 1.3.2目前项目的发展趋势 3 1.4主要研究内容 3 2 基于CAN总线的系统结构 4 2.1 CAN技术简介 4 2.2基于CAN总线的控制系统网络拓扑结构 5 2.3 CAN总线系统的通信方式 6 2.4 CAN总线的分层结构 6 2.5 CAN总线报文格式与类型 7 2.5.1 数据帧 7 2.5.2.远程帧 8 2.5.3 出错帧 8 2.5.4超载帧 9 2.5.5 错误检测 9 2.6 本系统结构及特点 10 3．智能照明系统的硬件设计 12 3.1 系统简介 12
3.2 CAN通信接口模块的设计 12 3.2.1 芯片介绍 12 3.2.2 SJA1000工作原理 14 3.2.3 基于SJA1000的CAN总线硬件接口电路设计 15 3.2.4采用MAX232芯片接口ＰＣ机与单片机的连接 16 3.3控制面板模块的设计 17 3.3.1 74HC164芯片说明 17 3.3.2显示部分设计 19 3.3.3键盘部分设计 20 3.3.4基于74HC164的中断串行键盘硬件设计 21 3.3.5矩阵式键盘的按键识别方法 22 3.4智能继电器模块 22 3.4.1电压-频率变换器LM331的介绍 23 3.4.2继电器模块基本原理结构 24 3.4.3整流模块设计 24 3.4.4 V/F转换器LM331模块 25 3.4.5光电耦合器6N137 26 3.4.6单片机AT89C51模块 26 3.5传感器模块 28 3.5.1热释电传感器的工作原理 28 3.5.2芯片介绍 30 3.5.3热释电传感器原理 31 3.5.4照度传感器的设计 32 3.5.5 A/D转换部分 33 3.6调光模块 35 3.6.1电子镇流器调光功能的主要实现方法 36 3.6.2基于IR2159的荧光灯可调光电子镇流器的电路设计 37 3.6.3基于IR21592的调光电子镇流器 38 3.7远程控制模块 40
90192-嵌入式-“嵌入式系统”之设计方法
目前，嵌入式实时系统已经渗透到社会的每个角落，不管在军事还是民用领域。由此，学者对嵌入式实时系统的研究也如火如荼，当然对其的设计方法也应密切关注。嵌入式设计阶段的主要任务是如何在给定的约束条件下完成系统的目标。当下，嵌入式实时系统的设计方法主要分为结构化设计方法、面向对象的设计方法和基于组件的设计方法。 结构化设计方法是嵌入式软件最成熟、使用最广泛的设计方法。由于应用系统可抽象成一个不断处理外部事件的过程，结构化设计方法就是按照结构化的设计原则分别设计好各个事件处理模块。其中，CODARTS（concurrent design approach for real-time systems,并发性实时系统结构设计方法）是最好的，它使用了信息隐藏技术，并适用于处理任务结构。 结构化设计方法的主要步骤为（1）开发系统的环境模型和行为模型，将大型系统分解成若干个子系统，并且确定子系统中对象和功能以及它们在外部事件序列场景下进行交互的方式；（2）应用任务结构化标准确定系统中的并发任务，主要内容包括并发任务的确定、任务间通信以及同步接口的确定；（3）应用模块结构化标准确定系统中信息隐藏模块；（4）根据任务划分和信息隐藏模块划分构造软件架构；（5）定义组件接口规范，以增量方式开发软件。 嵌入式实时系统的开发是面向对象技术的主要应用领域之一，采用面向对象的分析与设计方法，便于大型复杂的嵌入式系统的分解和设计。面向对象的设计方法将系统划分为对象，处理各对象之间的交互，完成系统的功能实现，同时实现信息隐藏。其中，ObjectGeode是目前嵌入式系统开发中较为流行的一套面向对象方法学，它既是方法学，又是CASE工具软件。 面向对象的设计方法主要步骤为（1）对象建模实现系统的静态模型，描述系统的静态关系，从而确定出与系统有关的实体，然后，动态建模通过用户实例建模来进行，以描述系统的动态行为和确定出系统与环境、系统内部各组成部分之间的交互关系；（2）定义应用的体系结构，使用自顶向下的分析方法将一个问题划分为比较容易解决的子问题，使用自底向上的分析方法来复用已存在的组件，同时确定并行对象之间的通信关系；（3）详细设计对系统行为进行全面描述，对并行对象和被动对象做进一步详细描述；（4）测试实例设计对并行对象的内部结
嵌入式系统设计与应用复习资料
嵌入式系统设计与应用复习资料 （一）.单项选择题： 1.下面哪个系统属于嵌入式系统。（ D ） A、“天河一号”计算机系统 B、联想T400笔记本计算机 C、联想S10上网本 D、联想OPhone手机 2.软硬件协同设计方法与传统设计方法的最大不同之处在于（ B ）。 A、软硬件分开描述 B、软硬件统一描述 C、协同测试 D、协同验证 3.下面关于哈佛结构描述正确的是（ A ）。 A、程序存储空间与数据存储空间分离 B、存储空间与IO空间分离 C、程序存储空间与数据存储空间合并 D、存储空间与IO空间合并 4.下面哪一种工作模式不属于ARM特权模式（ A ）。 A、用户模式 B、系统模式 C、软中断模式 D、FIQ模式 5.ARM7TDMI的工作状态包括（ D ）。 A、测试状态和运行状态 B、挂起状态和就绪状态 C、就绪状态和运行状态 D、ARM状态和Thumb状态 https://www.wendangku.net/doc/0a7444965.html,B接口移动硬盘最合适的传输类型为（ B ）。 A、控制传输 B、批量传输 C、中断传输 D、等时传输 7.下面哪一种功能单元不属于I/O接口电路。（ D ） A、USB控制器 B、UART控制器 C、以太网控制器 D、LED 8.下面哪个操作系统是嵌入式操作系统。（ B ） A、Red-hat Linux B、μCLinux C、Ubuntu Linux D、SUSE Linux 9.使用Host-Target联合开发嵌入式应用，（ B ）不是必须的。 A、宿主机 B、银河麒麟操作系统 C、目标机 D、交叉编译器 10.下面哪个系统不属于嵌入式系统（ D ）。 A、MP3播放器 B、GPS接收机 C、“银河玉衡”核心路由器 D、“天河一号”计算机系统 11.在嵌入式系统设计中，嵌入式处理器选型是在进行（ C ）时完成。 A、需求分析 B、系统集成 C、体系结构设计 D、软硬件设计 12.下面哪一类嵌入式处理器最适合于用于工业控制（ B ）。 A、嵌入式微处理器 B、微控制器 C、DSP D、以上都不合适 13.关于ARM子程序和Thumb子程序互相调用描述正确的是（ B ）。 A、系统初始化之后，ARM处理器只能工作在一种状态，不存在互相调用。 B、只要遵循一定调用的规则，Thumb子程序和ARM子程序就可以互相调用。 C、只要遵循一定调用的规则，仅能Thumb子程序调用ARM子程序。 D、只要遵循一定调用的规则，仅能ARM子程序调用Thumb子程序。 14.关于ARM处理器的异常的描述不正确的是（ C ）。 A、复位属于异常 B、除数为零会引起异常 C、所有异常都要返回 D、外部中断会引起异常
楼宇智能化照明系统论文 毕业设计
智能照明控制系统的应用及解决方案 毕业论文 题目： 系、专业： 姓名： 班级学号： 指导教师： 实习单位： 手机电话： 电子邮箱：
Intelligent lighting control systems and solutions Pick Along with thecomputertechnology, communication technology,automatic control technology, fieldbus technology,the signal detection technology and microelectronics technology rapid development and the mutual infiltration and lighting control technology has developed greatly, lighting into the intelligent control of the era. Realizing lighting control system the main purpose of the intelligent have two: one is to improve lighting system control and management level, reduce the cost of maintenance lighting system, Two is to save energy and reduce the operation cost of lighting system. This paper mainly introduced intelligent lighting control system in modern architecture, this paper expounds the application of C - intelligent lighting control system, the Bus with practical examples of the application of this system, expounds its solution. Keywords: intelligent lighting control system C - control system application Bus solution
嵌入式系统设计教程(第2版)简答题答案.pdf
第一章嵌入式系统概论 1.嵌入式系统的定义是什么？ 答：以应用为中心，以计算机技术为基础，硬件、软件可裁剪，功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 2.简述嵌入式系统的主要特点。 答：（1）功耗低、体积小、具有专用性 （2）实时性强、系统内核小 （3）创新性和高可靠性 （4）高效率的设计 （5）需要开发环境和调试工具 3. 嵌入式系统一般可以应用到那些领域？ 答：嵌入式系统可以应用在工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、网络及电子商务、环境监测和机器人等方面。 4. 简述嵌入式系统的发展趋势 答：（1）嵌入式应用的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持 （2）连网成为必然趋势 （3）精简系统内核、算法，设备实现小尺寸、微功耗和低成本 （4）提供精巧的多媒体人机界面 （5）嵌入式软件开发走向标准化 5.嵌入式系统基本架构主要包括那几部分？ 答：嵌入式系统的组织架构是由嵌入式处理器、存储器等硬件、嵌入式系统软件和嵌入式应用软件组成。嵌入式系统一般由硬件系统和软件系统两大部分组成，其中，硬件系统包括嵌入式处理器、存储器、I/O系统和配置必要的外围接口部件；软件系统包括操作系统和应用软件。 6.嵌入式操作系统按实时性分为几种类型，各自特点是什么？ 答：（1）具有强实时特点的嵌入式操作系统。 （2）具有弱实时特点的嵌入式操作系统。 （3）没有实时特点的嵌入式操作系统。 第二章嵌入式系统的基础知识 1.嵌入式系统体系结构有哪两种基本形式？各自特点是什么？ 答：冯诺依曼体系和哈佛体系。冯诺依曼体系结构的特点之一是系统内部的数据与指令都存储在同一存储器中，其二是典型指令的执行周期包含取指令TF，指令译码TD，执行指令TE，存储TS四部分，目前应用的低端嵌入式处理器。 哈佛体系结构的特点是程序存储器与数据存储器分开，提供了较大的数据存储器带宽，适用于数据信号处理及高速数据处理的计算机。