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河南机电高等专科学校毕业设计（论文）基于TCP/IP的家居环境检测和家电控制系统系部:自动控制系专业:计算机控制技术班级:计控121班姓名:王照学号:121413134指导老师:王琦二零一五年五月编号摘要I摘要家居生活是人们日常生活中很重要的一部分。近几年，智能家居的出现颠覆了传统的住房概念，给人们带来了与众不同的家居体验。通过智能家居人们可以方便地控制家电，同时又能获得安全。它是由计算机技术、通信技术和自动化控制技术综合运用的结果，它的目的是致力于改善传统的生活方式，为人们提供一种现代化、舒适、便捷、智能化的生活环境。在此之前已经存在了一些不同类型的家居控制系统，它们一般都没有提供接入网络的功能，无法通过网络提供远程控制的功能，有些系统虽然提供了远程控制的能力，但它们大多是通过电话或手机等设备经由电话网或者移动网来实现的，这样往往面临着带宽不足的问题，导致系统的业务拓展受到限制。考虑到近些年互联网的迅猛发展，已经成为全球应用范围最广、使用用户最多的广域网，并且网络的稳定性、安全性和网络带宽都有了长足的发展，由互联网提供的各种服务已经深入到人们生活的方方面面，因此将智能家居系统同互联网结合起来，为用户提供远程控制服务，延伸智能家居系统的使用空间，已经成为智能家居系统发展的一种趋势。因此在本课题中提出了一种新的智能家居系统的解决方案，在该方案中，智能家居系统实现了数据采集模块、家电控制模块、安防报警模块以及三表抄送模块的功能，各个功能模块通过组网的方式连接起来接入中央控制系统，实现系统的集中化控制，系统的各个功能模块之间能够相互通信，完成模块间的协同工作、提供有效的、智能化的控制服务。在设计系统结构时，采用B/S(Browser/Server）的系统结构，通过在高性能的微处理器上实现Web服务器，并采用Linux操作系统自带的TCP/IP协议栈实现对上层协议的支持，采用支持以太网协议的网卡芯片经RJ-45接口接入以太网，最后再同互联网相连，实现智能家居系统接入互联网的功能，在此基础上，利用CGI(通用网关接口)标准开发CGI程序实现动态网页，并采用HTTP（超文本传输协议）协议完成客户端同服务器之间应用层的数据交互，以此实现智能家居系统的远程控制功能。这样客户仅仅使用一台联网的个人计算机，通过Web浏览器登录到嵌入式Web服务器上，完成对家居设备的监控和控制。关键词：智能家居；TCP/IP；远程控制；环境监测；AbstractIIABSTRACTHomelifeplaysanimportantpartofdailylife.Inrecentyears,smarthomesubvertsthetraditionalhousingconceptandbringsadifferenthouseholdexperiencetopeople.Peoplecaneasilycontrolappliancesandgetasenseofsecurityatthesametimethroughsmarthome.itisbythecomputertechnology,communicationtechnologyandtheautomationcontroltechnologyresultoftheintegrateduse.Itispurposeistoimprovethetraditionalwayoflife,providingpeoplewithamodern,comfortable,convenient,intelligenthouseholdlife.Justlikebefore,thisisadifferenttypeofhomecontrolsystem,theyusuallydonothavetoprovideaccesstonetworknotthroughthenetworktoprovideremotecontrolfunction,somesystemswhileprovidingtheabilityofremotecontrol,buttheyaremostlythroughthephoneorcellphoneviatelephonenetworkequipmentormobilenetworkimplementedtosuchoftenfacedwiththeproblemofshortageofbandwidth,causethesystemofbusinessdevelopmentlimited.ConsideringtherapiddevelopmentofInternetinrecentyears,ithasbecomethetheworld'smostextensivenetworkofapplication.thestabilityoftheinternetandnetworkbandwidthhadgreatdevelopment,theInternetprovideallkindsofserviceofallaspectsofpeople'slives,sointelligenthouseholdsystemcombinedwiththeInternet,toprovideremotecontrolservice,extendtheintelligenthouseholdsystem,usethespace,ithasbecomeadevelopmenttrendingofintelligenthouseholdsystem.Sointhistopic,weputforwardakindofnewintelligenthouseholdsystemsolutions,Inthisscheme,intelligenthouseholdsystemachievesdataacquisitionmodule,homeappliancescontrolmodule,securityalarmmoduleandacopyofthefunctionofthethreetablemodules,eachfunctionmoduleaccessthecentralcontrolsystemthroughthenetworkconnecting,itrealizethecentralizationofthecontrolsystem.eachfunctionmoduleofthesystemcancommunicationbetweeneachother,Itmakesfunctionmodulebetweeneachothercanworktogetherandprovideseffectiveandintelligentcontrolservices.ThesystemdesignschemeadoptstheB/S(Browser/Server)systemstructure,therealizationofthewebserverbyhighperformanceofthemicroprocessortocompleteandusestheLinuxoperatingsystemcomeswiththetcp/ipprotocolstacktorealizethesupportoftheupperagreement,theEthernetnetworkcardchipaccesstoEthernetthroughtheRJ-45interfaceandfinallyconnectedwiththeInternet,sotheintelligenthouseholdsystemcanaccesstotheInternet.Onthisbasis,developmentCGIAbstractIIIprogramachievedynamicwebpagesthroughtheCGIstandards.WebserverusesHTTP(hypertexttransferprotocol)completedatacommunicationbetweentheclientandserverapplicationlayertorealizeremotecontrolfunctionofintelligenthouseholdsystem.SocustomersuseonlyapersonalcomputertologontoembeddedWebserverthroughtheWebbrowser,itcancompletedetectionandcontrolofhouseequipment.Keywords:Smarthome;TCP/IP;Theremotecontrol;Environmentdetection目录1目录第1章绪论................................................11.1智能家居系统研究的目的和意义....................................11.2智能家居的发展现状和趋势........................................21.2.1国内外研究现状.......................................................21.2.2目前存在的问题.......................................................31.2.3未来的发展趋势.......................................................51.3主要内容及实现目标..............................................51.3.1研究内容............................................................51.3.2实现目标.............................................................6第2章系统的总体设计......................................72.1系统设计目标和原则..............................................72.2总体设计........................................................72.2.1远程控制接口.........................................................82.2.2室内控制接口.........................................................92.3自动化系统的设计方案............................................92.4通信协议.......................................................102.4.1TCP／IP协议栈.......................................................102.4.2传输控制协议（TCP）.................................................102.4.3IP协议.............................................................142.4.4UDP协议............................................................152.4.5UIP协议....................