智能家具模拟控制系统设计（嵌入式设计）.doc

嵌入式系统软硬件课程设计 ———基于UP-NETARM2410-S智能家居模拟控制系统 院 系： 自动化学院 专 业： 控制理论与工程 姓 名： 陈雪娇 109101384 指导老师： 樊卫华、吴益飞 南京理工大学 2010-5-25 一、设计背景介绍 智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境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、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、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。智能家居能实现的功能和提供的服务: 　　1、始终在线的网络服务，与互联网随时相连，为在家办公提供了方便条件。 　　2、安全防范：智能安防可以实时监控非法闯入、火灾、煤气泄露、紧急呼救的发生。一旦出现警情，系统会自动向中心发出报警信息，同时启动相关电器进入应急联动状态，从而实现主动防范。 　　3、家电的智能控制和远程控制，如对灯光照明进行场景设置和远程控制、电器的自动控制和远程控制等。 　　4、交互式智能控制：可以通过语音识别技术实现智能家电的声控功能；通过各种主动式传感器（如温度、声音、动作等）实现智能家居的主动性动作响应。 　　5、环境自动控制。如家庭中央空调系统。 　　6、提供全方位家庭娱乐。如家庭影院系统和家庭中央背景音乐系统。 　　7、现代化的厨卫环境。主要指整体厨房和整体卫浴。 　　8、家庭信息服务：管理家庭信息及与小区物业管理公司联系。 　　9、家庭理财服务。通过网络完成理财和消费服务， 10、自动维护功能：智能信息家电可以通过服务器直接从制造商的服务网站上自动下载、更新驱动程序和诊断程序，实现智能化的故障自诊断、新功能自动扩展。用一个便可家中所有的照明、窗帘、空调、音响等电器。例如，看电视时，不用因开关灯和拉窗帘而错过关键的剧情；卫生间的换气扇没关，按一下遥控器就可以了。遥控灯光时可以调亮度，遥控音响时可以调音量，遥控拉帘或卷帘时，可以调行程，遥控百页帘时可以调角度。具体设计的创意来自电影中的画面。如《千与千寻》中对巨人宝宝房间的电灯控制：发出“太阳”命令时，整个房间很亮堂，每个角落都很清楚；“月亮”整个灯光暗沉下去，并且只有局部的灯在亮，适合睡眠，同时做到能量的节约。又如威尔·史密斯主演的科幻电影《机械公敌》中对家用电器音响等的开关控制。《恋爱假期》中美国女子阿曼达的现代、舒适的房间的窗帘控制。 我们由此开始定好我们所做的智能家居所要完成的功能。刚开始是想将重点放在电灯，利用语音识别。中途因为驱动和人力有限等原因改成了Q实现。又因为实验板上提供有限的器件的缘故，重点转移。硬件上就仅仅表现为步进电机的走停控制，即对窗帘的控制。 通过实验，我们熟悉基于S3C2410的Linux开发环境的配置，掌握Linux的armv41-unknown-Linux-gcc编译方法和基于NFS方式的下载调试。分工和合作完成程序代码的编写，Qt界面的编写，开发环境的搭建与配置，宿主机上的运行调试，下载目标机实现。 这次实验我们做的是智能家，用Q完成对电灯开度，电视空调开关和窗帘开度实现控制和输出。硬件上表现为步进电机的走停。故重点就是Q控制界面的设计步进电机的走停控制。 实验中我独立完成对步进电机的走停控制、电机设计：（1）电机基础知识 步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移的执行机构。它一般由控制器和专用的功率驱动器来控制与驱动。控制器每发一个脉冲信号给驱动器，驱动器就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步矩角）。驱动器接收到的脉冲越多，驱动步进电机转动的角度就越大。同时，在步进电机正常响应的效率范围内，控制脉冲信号的频率越高，步进电机转动的速度就越快。因此，可以通过控制脉冲信号个数，来精确控制步进电机转动的角度；同时，通过控制脉冲信号的频率来控制步进电机旋转的速度，以减少失步、丢步和过冲，从而进一步提高系统的精度。 图、步进电机控制系统 本文使用四相步进电机，转子小齿数为64，四路I/O进行并行控制，ARM直接发出多相脉冲信号。分为四相单四拍，四相单、双八拍，四相双四拍三种控制方式。 m为相数， 为转子小齿数 此处步矩角为360o/512，但步进