本文關鍵詞：基于Android終端和FPGA控制的智能家居系統(tǒng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著科技不斷進步,智能手機普及率不斷提高和國家信息化不斷加快,徹底改變了人們的生活習慣和品質。人們對于家的概念不斷更新,已不再是一個單單滿足于住的舒適的住所,人們對家居的更多的要求是一個安全、方便、舒適、可控制的智能家居環(huán)境。智能家居也向智能化,無線和智能手機控制方向發(fā)展,居住在滿足要求的智能家居環(huán)境中成為人們生活幸福與否的關鍵。在這樣的新背景下,本文研究了基于Android終端和FPGA控制的智能家居系統(tǒng)。該系統(tǒng)以WIFI通信技術組成無線通信網(wǎng)絡,滿足無線網(wǎng)絡控制要求。以Android智能手機作為控制終端,滿足智能手機控制要求。以FPGA作為硬件控制中心,滿足把家電和傳感器設備整合到一起,并對這些設備進行集中,有效的控制要求。最終組成了一套完整的智能家居系統(tǒng)。本文給出了該智能家居系統(tǒng)的具體設計和實現(xiàn)方法,在分析了系統(tǒng)的功能需求后,詳細描述了由智能手機,WIFI通信方式和FPGA的組成的智能家居系統(tǒng)的背景、網(wǎng)絡通信技術、總體設計方案、FPGA設計、Android軟件設計和實際測試等內容。具體實現(xiàn)了手機遠程和無線控制LED燈光功能(開關,調光和恒定照度控制功能),研究了PWM占空比調光,自尋最優(yōu)增量式PID算法在恒定照度上的應用,能夠快速,精確,穩(wěn)定的達到用戶設定的照度值。家電控制功能主要是對于具有紅外控制功能的家電(電視,空調和熱水器)進行控制。溫度控制功能是對室內溫度實時采集,手機顯示溫度值,同時傳送給FPGA與用戶溫度設定值比較,從而控制空調相應動作來實現(xiàn)溫度智能恒溫控制。窗簾控制功能是通過手機控制電機來開關窗簾。安防報警功能是通過熱釋電紅外探測模塊監(jiān)測門窗是否有人經(jīng)過,如果有人經(jīng)過蜂鳴器模擬報警聲報警并將報警信息通過網(wǎng)絡傳給用戶手機中。這些功能為智能家居系統(tǒng)用戶提供豐富的功能體驗。本系統(tǒng)在實現(xiàn)的過程中,Android APP開發(fā)使用了Goggle公司的Android Studio集成開發(fā)環(huán)境,利用Java語言編程。FPGA開發(fā)使用了Quartus II集成開發(fā)環(huán)境,以及Modelsim仿真工具進行前仿真,利用VHDL硬件描述語言編程,最終的運行、驗證平臺選擇了Altera公司的集成開發(fā)板。系統(tǒng)運行穩(wěn)定,正確,而且具有極強的兼容性,造價低和推廣價值高等優(yōu)點,手機APP操作簡單方便,設計結果達到了預期目標。
【關鍵詞】：智能家居 FPGA Android WIFI
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU855;TN791
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 課題研究背景和意義9-10
• 1.2 智能家居國內外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 國內研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 智能家居存在的難點和問題13-14
• 1.4 論文主要研究內容14-15
• 1.5 論文的總體結構15-16
• 2 智能家居系統(tǒng)總體設計方案及關鍵技術16-32
• 2.1 系統(tǒng)功能需求16-17
• 2.2 網(wǎng)絡通信技術17-21
• 2.2.1 WIFI通信技術17-18
• 2.2.2 RS-232串口通信技術18-19
• 2.2.3 互聯(lián)網(wǎng)通信技術19-20
• 2.2.4 紅外通信技術20-21
• 2.3 自尋最優(yōu)數(shù)字PID控制21-25
• 2.3.1 PID控制原理21-22
• 2.3.2 數(shù)字增量式PID控制器22-24
• 2.3.3 自尋最優(yōu)PID參數(shù)整定24-25
• 2.4 總體框架設計25-30
• 2.4.1 總體結構設計25-26
• 2.4.2 硬件選擇26-30
• 2.5 本章小結30-32
• 3 FPGA軟件設計32-46
• 3.1 Quartus Ⅱ集成開發(fā)環(huán)境32-36
• 3.1.1 設計流程32-33
• 3.1.2 硬件描述語言33
• 3.1.3 Modelsim仿真33-36
• 3.2 分頻模塊設計36-37
• 3.3 串口通信模塊設計37-38
• 3.4 功能模塊設計38-44
• 3.4.1 開關控制模塊設計38
• 3.4.2 調光控制模塊設計38-41
• 3.4.3 溫度模塊設計41-42
• 3.4.4 家電控制模塊設計42-43
• 3.4.5 報警和窗簾控制模塊設計43-44
• 3.5 主程序設計44-45
• 3.6 本章小結45-46
• 4 Android軟件設計46-55
• 4.1 Android操作系統(tǒng)46
• 4.2 Android Studio集成開發(fā)環(huán)境46-48
• 4.2.1 開發(fā)搭建47
• 4.2.2 開發(fā)流程47-48
• 4.3 界面設計48-51
• 4.4 APP功能實現(xiàn)51-54
• 4.4.1 Button點擊事件51-52
• 4.4.2 Socket通信52-54
• 4.5 本章小結54-55
• 5 系統(tǒng)測試55-61
• 5.1 手機客戶端測試55-56
• 5.1.1 App功能測試55
• 5.1.2 手機與WIFI通信測試55-56
• 5.2 FPGA測試56-59
• 5.2.1 FPGA測試56-58
• 5.2.2 FPGA與WIFI通信測試58-59
• 5.3 系統(tǒng)聯(lián)合測試59-60
• 5.4 本章小結60-61
• 結論61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻63-65
• 攻讀學位期間的研究成果65

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：基于Android終端和FPGA控制的智能家居系統(tǒng)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：335839