基于WiFi技术的多功能智能家居设备研究与实现

摘要

智能家居是人类对高品质生活水平努力追求的体现，也是高科技术发展的重要产物之一，它丰富了人们的生活，建立了人与物，物与物之间的联系。智能家居设备是家居生活智能化的执行者，具有环境监测、图像识别、安防保障、智能控制等特点，各种设备在智能家居生活中均有应用。现在的智能家居设各种类繁多，功能参差不一，人们在使用这些设备进行家居智能化的改造过程中，出现了安装架构麻烦，使用复杂，使用成本过高等问题。 本文针对众多功能单一的智能家居设备进行了功能集成，研究了以WiFi作为通讯方案的多功能智能家居设备，其中主要研究了多传感器融合进行消防报警、振动报警、环境异常情况下图像识别、语音识别控制、红外控制等功能，并设计了功能样机，并对其进行了功能测试，经过大量的实验与改进，实现了多功能设备中各个功能的实现与集成，为智能家居系统提供了一种简单的、可快速实现家居智能化的方案。 本文研究的主要内容分为五个部分:第一，分析了智能家居设备的研究背景与进行多功能智能家居设备研究的意义;第二，分析并对比了智能家居系统常见的组网方式，并确定了以WiFi作为本文研究设备的通讯网络，介绍了WiFi的发展及实现过程。第三，确立了以本文所研究的智能家居设备为核心的智能家居系统方案，并研究了多功能设备的各个独立功能的实现过程;第四，研究了多功能设备的软件开发方法，实现了远程更新固件，实现了各个功能的集成，以及对调试软件的开发;第五，根据研究内容进行了各个功能的单独实验测试并得出结论。 在实现了各个独立功能的研究分析的基础上，对所有功能进行了集成，制作出样机，并进行了超过1000小时以上的可靠性、稳定性测试，验证了本文所述基于WiFi技术的多功能集成的智能家居设备的可行性和合理性。论文最后对本课题进了全面的总结，为进一步的研究提出了方向。

目录

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摘要

图目录

表目录

1绪论

1．1课题研究背景及意义

1．2国内外研究现状及趋势

1．2．1智能家居国外发展情况

1．2．2智能家居国内发展情况

1．2．3智能家居存在的问题及发展趋势

1．3本课题的主要研究内容

2 WiFi技术介绍

2．1智能家居通讯技术介绍

2．2 WiFi技术概述

2．3WiFi系统组成

2．3．1网络拓扑结构

2．3．2 WiFi协议架构

2．4 WiFi网络安全机制

2．4．1设备接入过程

2．4．2认证和加密

2．5本章小结

3多功能智能家居设备方案设计

3．1功能需求分析

3．2智能家居系统架构

3．3多功能设备设计方案

3．3．1设备结构设计

3．3．2控制芯片选择

3．3．3 WiFi通讯模块

3．4本章小结

4设备功能设计与实现

4．1火灾报警功能实现

4．1．1传感器选择

4．1．2多传感器数据融合

4．2姿态及振动分析功能

4．3图像识别功能

4．3．1硬件设计

4．3．2软件设计

4．4语音联动功能

4．4．1语音识别及控制

4．4．2联动方案

4．5红外控制功能

4．5．1红外控制介绍

4．5．2硬件设计

4．5．3软件设计

4．6本章小结

5多功能设备运行与调试软件设计

5．1．1MCU存储空间架构

5．1．2 Bootloader程序设计

5．2应用程序流程设计

5．2．1ucosii系统架构

5．2．2环境传感器采集任务

5．2．3语音识别任务

5．2．4通讯任务

5．3调试软件设计

5．3．1上位机界面设计

5．3．2上位机串口功能实现

5．4本章小结

6功能测试与分析

6．1样机安装

6．2功能测试

6．2．1火灾探测报警测试

6．2．2图像识别测试

6．2．3语音识别控制测试

6．2．4红外控制测试

6．3本章小结

7总结与展望

7．1总结

7．2展望

参考文献

致谢