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摘要随着嵌入式技术的发展，它越来越多地应用到智能家居系统。本论文针对智能家居系统的应用需求，设计了采用树莓派为主控器件，以STC89C52为辅助控制器，结合温、湿度传感器实现具备远程开关控制和环境感知能力的语音控制型智能家居系统。以易于实现、方便操作、简单实用为目的。本设计的各个组件采用无线方式进行通信从而解决传统智能家居系统物理布线的困难，抛弃定制终端而以Android手机作为控制终端使用户与智能家居更加紧密的结合在一起。同时考虑到传统操作方式如按键带来的使用疲劳感，本设计添加了语音系统与用户交互。30932
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毕业论文关键词智能家居树莓派语音控制嵌入式系统
Title Design of A Smart Home Control System Based on Raspberry PiBoard
AbstractAs the maturity of embedded technology,it has been widely adopted in smart homeapplications.In this thesis,a design of an application oriented voice-controlledsmart home system is presented,which uses a Raspberry Pi board as a main controllerand integrates STC89C52 communication module,temperature and humidity sensors andremote switches to accomplish environmental perception and appliance control.Under the consideration of easy implementation,easy operability and high Practi-cability,all modules are linked with wireless communication in the design suchthat no physical connection is needed.Meanwhile,an Android phone is used insteadof a dedicated terminal that generally used in traditional smart home systems.In addition,voice control is supported so as to improve the user experience sincekeys are boring.
Keywords smart,home,Raspberry Pi,voice control,embedded system
目 次
1 绪论 1
1.1 课题研究目的及研究现状 1
1.2 本论文所完成的工作及论文章节安排 2
2 系统方案设计 3
2.1 智能家居系统需求总结 3
2.2 系统总体设计与分析 3
2.3 本章小结 4
3 系统硬件电路设计 5
3.1 硬件系统总设计图 5
3.2 树莓派开发板 5
3.3 JASK51-24L01 模块 7
3.4 DHT11 传感器 8
3.5 网关电路 9
3.6 温湿度传感器电路 9
3.7 开关电路 9
3.8 本章小结 10
4 系统软件设计 11
4.1 树莓派软件设计 11
4.2 JASK51-24L01 无线模块软件设计 12
4.3 温湿度采集软件设计 13
4.4 WEB 服务器软件设计 14
4.5 Android 软件设计 15
4.6 本章小结 17
5 智能家居系统测试 18
5.1 测试目标 18
5.2 测试方案 18
5.3 测试结果 18
5.4 测试结论 20
结论 21
致谢 22
参考文献 23
1 绪论1.1 课题研究目的及研究现状智能家居系统是一门新兴的综合性交叉学科。 智能家居可以定义为一个过程或一个系统，利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术，将与家庭有关的各种子系统，有机的结合在一起[1]。智能家居的目标是用各种设备和方法使家居生活实现自动化、智能化使得家居变得更加舒适、安全和有效，从而提高人们的生活质量。进入 21 世纪，生产力水平和科学技术进入高速发展阶段，随之而来的是人类物质文化的极大提高。随着人们生活水平的不断提高，人们对居住环境的要求不断提高，注重点越来越趋向于家庭生活中每个成员的舒适、安全与便利。而智能家居是一个利用通讯以及互联网综合布线等技术，按照人群个性化、人体工学需求[2]，通过统一的家庭管理平台，有机的将与家庭生活息息相关的各种子系统结合在一起的系统。因此从市场需求的角度来看，智能家居必然前景广阔。在智能家居系统中应用最多的是开关的控制[3]，常见的灯、门、窗帘都可以看作是开关控制，因此智能家居系统中的控制的大部分是直接开关控制或者可以等效于开关控制。智能家居系统是当前的热门技术，近年来有全面的发展。目前研究的热点集中在通信技术，环境感知和交互技术等方面。首先，通信技术一直是限制智能家居发展的一项基础技术，目前的通信技术还有很大改善的地方，有线通信有稳定和不存在电磁干扰的优点[4]，但采用有线方式的智能家居系统要求对家庭进行大的改动，不但操作复杂，还不经济，并且不方便文护。 因此无线技术在智能家居系统中的到广泛的使用[8]， 如 RF射频、 蓝牙、 WIFI、 Zigbee[5]。但无线通信存在通信距离，功耗方面的问题，通信距离远功耗大，体积大，这是一个矛盾的问题。其次，环境感知[6]也是智能家居的重要部分，智能家居要智能必然需要感知周围的环境，这就需要一系列传感器[9]（基本的如温度、湿度、光照强度、风向等），对传感器的功能、精度等都有很高的要求。目前的传感器种类很多，还出现了许多一些新型的传感器，比如脉搏传感器，睡眠质量检测传感器，将人们的生活健康和智能家居联系在了一起。最后，交互技术是指用户和智能家居系统之间的操作方式，智能家居系统中最早采用的操作方式是物理按键的形式，随着大屏幕和触摸技术的发展，现如今成型的智能家居系统多提供给用户以屏幕形式虚拟的按键或直接绘制家庭环境缩略图形的操作界面，而且屏幕是固定在特定地点的，这种交互方式在位置上限制用户的操作的同时过于繁琐，而语言作为人类最自然的交流方式
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