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智能家居物联网课程设计

  

 

  本学期物联网技术课程设计主题是智能家居物联网,简单来说就是利用专用软件对监控摄像头、烟雾警报器、温度传感器、风扇设备、自动窗帘等硬件进行编程汇总,并通过ZigBee、蓝牙、WIFI等无线方式互联,使之成为统一管理、高效调控的智能家居系统。课设时间原本为3周,不过近两周紧密的考试复习使得实际准备时间缩短为两周,去除双休日和第14周周五的课设答辩,实验室可用时间其实只有9天,所以大家下周差不多可以准备一下了。本文带大家了解一下智能家居物联网的课题背景,并介绍Keil uVision5单片机编程与配置环境的安装方法。

  

 

  什么是智能家居?

  智能家居系统又称智能住宅(Smart Home),是利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、医疗电子技术依照人体工程学原理,融合个性需求,将与家居生活有关的各个子系统如安防、灯光控制、窗帘控制、煤气阀控制、信息家电、场景联动、地板采暖、健康保健、卫生防疫、安防保安等有机地结合在一起,通过网络化综合智能控制和管理,实现"以人为本"的全新家居生活体验。与智能家居系统含义近似的有家庭自动化、电子家庭、数字家园、家庭网络、网络家居、智能家庭/建筑,在我国香港和台湾等地区,还有数码家庭、数码家居等称法。

  

 

  智能家居最终目的是让家庭更舒适,更方便,更安全,更符合环保。随着人类消费需求和住宅智能化的不断发展,今天的智能家居系统将拥有更加丰富的内容,系统配置也越来越复杂。智能家居包括网络接入系统、防盗报警系统、消防报警系统、电视对讲门禁区系统、煤气泄露探测系统、远程抄表(水表、电表、煤气表)系统、紧急求助系统、远程医疗诊断及护理系统、室内电器自动控制管理及开发系统、集中供冷热系统、网上购物系统、语音与传真(电子邮件)服务系统、网上教育系统、股票操作系统、视频点播、付费电视系统、有线电视系统等。基于ARM方案及GPRS、3G、4G网络的可远程控制,智能家居系统的内容实现拓展。

 

  溯源智能家居

  自从世界上第1幢智能建筑1984年在美国出现后,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。新加坡模式的家庭智能化系统包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、住户信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和系统软件配置等。

  

 

  美国电子工业协会于1988年编制了第1个适用于家庭住宅的电气设计标准,即《家庭自动化系统与通讯标准》也有称之为家庭总线系标准(HBS);我国也从1997年初开始制定《小康住宅电气设计(标准)导则》(讨论稿)。在《导则》中规定了小康住宅小区电气设计总体上应满足以下要求:高度的安全性,舒适的生活环境,便利的通讯方式,综合的信息服务,家庭智能化系统。同时也对小康住宅与小区建设在安全防范、家庭设备自动化和通讯与网络配置等方面提出了三级设计标准,即:第一级为"理想目标",第二级为"普及目标",第三级为"最低目标"。

  

 

  1999年3月10日,微软公司董事长比尔·盖茨在深圳宣布了"维纳斯计划"。这是一项专门针对中国信息产业和家电市场,为中国量身定做的数字生活家电的解决方案。目标是要开发一个新的基于微软Windows CE操作系统的集计算、娱乐、教育、交流、通信和网上冲浪等功能于一体或相结合的产品。其产品最大的特点是价格便宜,易学易用,可满足非PC(个人电脑、微机)用户使用电脑和上网的需求。它是界于电脑和家电之间的产品。

 

  智能家居的组成

  智能家居系统包含的主要子系统有:家居布线系统、家庭网络系统、智能家居(中央)控制管理系统、家居照明控制系统、家庭安防系统、背景音乐系统(如TVC平板音响)、家庭影院与多媒体系统、家庭环境控制系统等八大系统。其中,智能家居(中央)控制管理系统(包括数据安全管理系统)、家居照明控制系统、家庭安防系统是必备系统,家居布线系统、家庭网络系统、背景音乐系统、家庭影院与多媒体系统、家庭环境控制系统为可选系统。

  

 

  在智能家居系统产品的认定上,厂商生产的智能家居(智能家居系统产品)必须是属于必备系统,能实现智能家居的主要功能,才可称为智能家居。因此,智能家居(中央)控制管理系统(包括数据安全管理系统)、家居照明控制系统、家庭安防系统都可直接称为智能家居(智能家居系统产品)。而可选系统都不能直接称为智能家居,只能用智能家居加上具体系统的组合表述方法,如背景音乐系统,称为智能家居背景音乐。将可选系统产品直接称作智能家居,是对用户的一种误导行为。在智能家居环境的认定上,只有完整地安装了所有的必备系统,并且至少选装了一种及以上的可选系统的智能家居才能称为智能家居。

  

 

  智能家居的功能

  遥控控制

  您可以使用遥控器来控制家中灯光,热水器,电动窗帘,饮水机,空调等设备的开启和关闭;通过这支遥控器的显示屏可以在一楼(或客厅)来查询并显示出二楼(或卧室)灯光电器的开启关闭状态;同时这支遥控器还可以控制家中的红外电器诸如:电视, DVD ,音响等红外电器设备――万能遥控器。

  电话控制

  电话远程控制,高加密(电话识别)多功能语音电话远程控制功能,当您出差或着在家外边办事,您可以通过手机,固定电话来控制家中的空调和窗帘,灯光电器,使之提前为客户制冷或制热或进行开启和关闭状态,通过手机或固定电话知道家中电路是否正常,各种家用电器(例如冰箱里的食物等),还可以得知室内的空气质量(屋内外可以安装类似烟雾报警器的电器)从而控制窗户和紫外线杀菌装置进行换气或杀菌,此外根据外部天气的优劣适当的加湿屋内空气和利用空调等设施对屋内进行升温。主人不在家时,也可以通过手机或固定电话来自动给花草浇水、宠物喂食等。控制卧室的柜橱对衣物、鞋子、被褥等杀菌、晾晒等。

 

  定时控制

  您可以提前设定某些产品的自动开启关闭时间,如:电热水器每天晚上 20:30 分自动开启加热, 23:30 分自动断电关闭,保证您在享受热水洗浴的同时,也带来省电,舒适和时尚。当然电动窗帘的自动开启关闭时间更不在话下。

  集中控制

  您可以在进门的玄关处就同时打开客厅,餐厅和厨房的灯光,厨宝等电器,尤其是在夜晚您可以在卧室控制客厅和卫生间的灯光电器,既方便又安全,还可以查询他们的工作状态。

  场景控制

  您轻轻触动一个按键,数种灯光,电器在您的"意念"中自动执行,使您感受和领略科技时尚生活的完美和简捷,高效

  网络控制

  在办公室,在出差的外地,只要是有网络的地方,您都可以通过 Internet 来登陆到您的家中,在网络世界中通过一个固定的智能家居控制界面来控制您家中的电器,提供一个免费动态域名。主要用于远程网络控制和电器工作状态信息查询,例如您出差在外地,利用外地网络计算机,登陆相关的IP地址,您就可以控制远在千里之外您自家的灯光,电器,在返回住宅上飞机之前,将您家中的空调或是热水器打开…

  

 

  监控功能

  视频监控功能在任何时间、任何地点直接透过局域网络或宽带网络,使用浏览器(如IE),进行远程影像监控,语音通话。另外还支持远程PC机、本地SD卡存储,移动侦测邮件传输、FTP传输,对于家庭用远程影音拍摄与拍照更可达成专业的安全防护与乐趣。

  报警功能

  当有警情发生时,能自动拨打点电话,并联动相关电器做报警处理

  共享功能

  家庭影音控制系统包括家庭影视交换中心(视频共享)和背景音乐系统(音频共享)。是家庭娱乐的多媒体平台,它运用先进的微电脑技术、无线遥控技术和红外遥控技术,在程序指令的精确控制下,把机顶盒、卫星接收机、 DVD 、电脑、影音服务器、高清播放器等多路信号源,能够根据用户的需要,发送到每一个房间的电视机、音响等终端设备上 , 实现一机共享客厅的多种视听设备。您的家庭就是一个独特设计的AV影视交换中心。

  影音系统技术,对收藏海量高清电影自动分类、整理本地播放的影片海报UI体验。APP技术,影柜平板端/手机端应用程序,通过局域网可随时将媒体中心的内容同步进行无线自由操控。客厅的DVD影碟机、数字电视机顶盒、卫星电视接收机等任意4种视听设备共享到5个房间观看并可以遥控;(卧室房、卫生间、书房等房间任选其二加上客厅) 为您家中的CD/TV/FM/MP3 音源(或数字电视机顶盒、卫星电视机顶盒、IPTV、网络在线电影、DVD等)音视频设备解决共享问题,为您解决音视频设备的异地遥控、换台、音量操作目的,如同您在卧室安装一个数字电视机顶盒(VCD、DVD)卫星电视机顶盒一样的效果,及其方便。

 

  音乐系统

  简单地说,就在任何一间房子里,包括客厅、卧室、厨房或卫生间,均可布上背景音乐线,通过1个或多个音源,(CD/TV/FM/MP3 音源)可以让每个房间都能听到美妙的背景音乐。配合AV影视交换产品,可以用最低的成本,不仅实现了每个房间音频和视频信号的共享,而且可以各房间独立的遥控选择背景音乐信号源,可以远程开机、关机、换台、快进、快退等,是音视频、背景音乐共享和远程控制的最佳的性价比设计方案!

  娱乐系统

  "数字娱乐"则是利用书房电脑作为家庭娱乐的播放中心,客厅或主卧大屏幕电视机上播放和显示的内容来源于互联网上海量的音乐资源、影视资源、电视资源、游戏资源、信息资源等等。

  布线系统

  是通过一个总管理箱将电话线、有线电视线、宽带网络线、音响线等被称为弱电的各种线统一规划在一个有序的状态下,以统一管理居室内的电话、传真、电脑、电视、影碟机、安防监控设备和其他的网络信息家电,使之功能更强大、使用更方便、维护更容易、更易扩展新用途.实现电话分机,局域网组建,有线电视共享等。

  指纹锁

  您一定有过这样的尴尬:由于某种原因忘记带了家中的房门钥匙,或是家中亲人或客人造访,您恰恰不能立即赶回等等! 如果这个时候能在单位或遥远的外地用手机或是电话将房门打开,该是多么方便呀!在单位或遥远的外地用手机或是电话"查询"一下家中指数码指纹锁的"开,关"状态,是不是让您更会感到安全。世界顶尖生物识别,指纹技术与密码技术的完美结合,三项独立开门方式:指纹、密码和机械钥匙,安全方便。

  

 

  空气调节

  有一种设备既不用整日去开窗(有的卫生间是密闭的),可定时为您更换经过过滤的新鲜空气(外面的空气经过过滤进来,同时将屋内的浊气排除)

  宠物保姆

  拨通家里的电话,就能给自己心爱的宠物喂食,还能听到它的声音,这该是一件多么富有情趣和时尚的生活!研制开发了具有高科技水平、操作简易的电话远程控制,自动定时控制,遥控控制的宠物喂食机……

  手机控制

  最近几年数字通信技术、网络技术迅猛发展,大家有目共睹,人们越来越渴望享受更方便、更快捷、更智能、更舒适的数字智能家居生活,传统家居生活中,很多家电如空调、彩电、家庭影院等都是用遥控器控制开关、选节目,您有没有想过使用您手中的手机控制这些家用电器呢?手机控制家电已不是梦,智能家居的发展让我们实现对生活的向往,让我们享受智能家居带来的新生活。

  智能安防

  室内防盗、防劫、防火、防燃气泄漏以及紧急救助等功能,全面集成语音电话远程控制、定时控制、场景控制、无线转发等智能灯光和家电控制功能;无需重新布线,即插即用,轻松实现家庭智能安防;预设防盗报警电话;质量可靠,性能稳定,无需再担心家的安全,财产的安全,生命的安全。

  

 

  Keil uVision5 安装流程

  本次物联网课设会需要Keil uVision软件进行单片机的相关编程和配置,因此小编讲一下这款软件的安装问题。目前使用比较普遍的是2009年发布的Keil uVision4,因此这个版本也是能在网络上很容易找到汉化包和注册机的一个版本。(实验室电脑安装的就是这个版本),本文讲解的是目前最新的官网Keil uVision5 系列软件(与Keil uVision4 安装流程基本一致),包含有最新版本C51、ARM、C166、C251的IDE,目前网络上几乎没有这个版本的汉化资源,因此提供的本地汉化包完全是按照谷歌翻译去做的,有些专业词汇如果有误请多多理解。

 

  Keil公司是一家业界领先的微控制器(MCU)软件开发工具的独立供应商。Keil公司由两家私人公司联合运营,分别是德国慕尼黑的Keil Elektronik GmbH和美国德克萨斯的Keil Software Inc。Keil公司制造和销售种类广泛的开发工具,包括ANSI C编译器、宏汇编程序、调试器、连接器、库管理器、固件和实时操作系统核心(real-time kernel)。有超过10万名微控制器开发人员在使用这种得到业界认可的解决方案。其Keil C51编译器自1988年引入市场以来成为事实上的行业标准,并支持超过500种8051变种。Keil公司在2005年被ARM公司收购,2013年10月,Keil正式发布了Keil μVision5 IDE。

  

 

  选择版本

  选择安装你所需要用的调试环境(C51\ARM\C166\C251)即可,如果不确定你的编程对象,请完全安装以下所有四个程序。

  安装步骤

  Keil uVersion5 C51

  1、运行“c51v956.exe”安装程序,选择安装目录并安装。

  2、在软件安装目录下“UV4”文件夹内选中“UV4.exe”主程序,右键选中以管理员身份运行,进入程序界面后依次点击“File→License Management”,将CID编号复制下来(复制后也不要关闭此License Management对话框)。

  3、以管理员身份运行“keygen.exe”,把刚刚复制的CID编号粘贴到CID键入框中,选择Target为“C51”,点击Generate按键,复制生成的序列号。

  4、在License Management对话框中的LIC输入框中粘贴刚刚复制的序列号,点击Add LIC按键,看到成功的提示“LIC Added Sucessfully”,表示破解成功。若出现“ERROR R206”代码,则排查第二步中是否以管理员身份运行的“UV4.exe”主程序。

  

 

  Keil uVersion5 ARM

  1、运行“MDK524a.exe”安装程序,选择安装目录并安装。

  2、在软件安装目录下“UV4”文件夹内选中“UV4.exe”主程序,右键选中以管理员身份运行,进入程序界面后依次点击“File→License Management”,将CID编号复制下来(复制后也不要关闭此License Management对话框)。

  3、以管理员身份运行“keygen.exe”,把刚刚复制的CID编号粘贴到CID键入框中,选择Target为“ARM”,点击Generate按键,复制生成的序列号。

  4、在License Management对话框中的LIC输入框中粘贴刚刚复制的序列号,点击Add LIC按键,看到成功的提示“LIC Added Sucessfully”,表示破解成功。若出现“ERROR R206”代码,则排查第二步中是否以管理员身份运行的“UV4.exe”主程序。

  

 

  Keil uVersion5 C166

  1、运行“c166v754.exe”安装程序,选择安装目录并安装。

  2、在软件安装目录下“UV4”文件夹内选中“UV4.exe”主程序,右键选中以管理员身份运行,进入程序界面后依次点击“File→License Management”,将CID编号复制下来(复制后也不要关闭此License Management对话框)。

  3、以管理员身份运行“keygen.exe”,把刚刚复制的CID编号粘贴到CID键入框中,选择Target为“C166”,点击Generate按键,复制生成的序列号。

  4、在License Management对话框中的LIC输入框中粘贴刚刚复制的序列号,点击Add LIC按键,看到成功的提示“LIC Added Sucessfully”,表示破解成功。若出现“ERROR R206”代码,则排查第二步中是否以管理员身份运行的“UV4.exe”主程序。

  

 

  Keil uVersion5 C251

  1、运行“c251v557.exe”安装程序,选择安装目录并安装。

  2、在软件安装目录下“UV4”文件夹内选中“UV4.exe”主程序,右键选中以管理员身份运行,进入程序界面后依次点击“File→License Management”,将CID编号复制下来(复制后也不要关闭此License Management对话框)。

  3、以管理员身份运行“keygen.exe”,把刚刚复制的CID编号粘贴到CID键入框中,选择Target为“C251”,点击Generate按键,复制生成的序列号。

  4、在License Management对话框中的LIC输入框中粘贴刚刚复制的序列号,点击Add LIC按键,看到成功的提示“LIC Added Sucessfully”,表示破解成功。若出现“ERROR R206”代码,则排查第二步中是否以管理员身份运行的“UV4.exe”主程序。

  

 

  汉化步骤

  将安装包中的“汉化”文件夹中所有文件复制到软件安装目录下“UV4”文件夹内替换所有重复文件。(注意:并不推荐进行汉化,不仅会由于兼容性导致降版本,还可能出现各种编码bug,请大家尽可能习惯使用英文原版的Keil uVersion5)

  

 

  【注】本文资料来源于360百科关于智能家居的词条:https://baike.so.com/doc/1801522-1905066.html 和关于Keil C51的词条:https://baike.so.com/doc/5407199-5645104.html,配图精选于网络。

  【资源】Keil uVersion5 系列软件安装与汉化资源:

  链接:https://pan.baidu.com/s/1bq7qK15 密码:6bxq

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