基于Arduino的智能家居系统设计与实现

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基于物联网技术的智能家居系统,近年来持续火热,受到了各界的关注。由于其功能实现与人们的生活息息相关,所以各个企业都争相进入该市场,对其进行研究和培育,以试图在巨大的市场估值面前占有一席之地。但是由于智能家居系统往往十分复杂,如何降低企业成本,如何加快产品面世速度,如何能有效的灵活的应对千变万化的用户需求,一直是业界关心的问题。本论文的课题系统的前身,源自于公司重点项目,在综合了市场各个层面的诉求后,针对性的进行了研究,力争解决以上的种种问题。本文遵照Arduino平台的设计理念和B/S架构设计思想,利用Arduino成熟的产品线、web开发技术和嵌入式技术,设计并实现了Arduino智能家居系统。本文的工作总结如下:1.本文分析了智能家居市场的历史与现状,研究了当前智能家居市场的特点和痛点,发现当前市场“高成本”、“多功能”但是“低普及”的特点。在深入了解和使用Arduino平台之后,提出了利用Arduino平台的“开源性”、“低成本性”和“可扩展性”来实现智能家居系统的解决方案。2.本文在对智能家居系统进行了功能和非功能需求分析后,完成了系统的总体设计。系统基于Arduino设计理念和开发语言,采用了B/S架构设计,并在传统智能家居系统架构的基础上,提出了“应用控制层”、“通信层”和“感知层”的系统层次结构,同时基于Arduino的设计特点,提出了“核心硬件统一”和“核心软件相似”的新的智能家居系统设计理念。3.本文利用Arduino平台,实现了B/S架构的Arduino智能家居系统。利用j Query、Ajax和JSON等技术,实现了智能家居网关模块,并提供了前端页面;利用嵌入式开发技术和Arduino UNO核心板,实现了全系统统一的硬件设备板;利用Arduino扩展板,根据系统内各个功能模块的具体需求,实现了各个节点相似但各具特点的软件功能。对于具体节点模块,本文给出了部分模块的核心算法和代码实现,而对于网关模块,本文不仅给出了后端的算法和部分代码,还在前端页面上对“系统状态查询”和“系统智能控制”等核心功能做了实现,并提供了部分核心代码。4.本文结合实际场景和实验室环境,对Arduino智能家居系统做了详细的功能和性能测试,并给出了测试总结,验证了课题系统的可行性。本文通过对Arduino平台和智能家居系统的研究,验证了通过Arduino平台来实现B/S架构的智能家居系统的可行性。同时,也展现了通过Arduino平台的引入,能有效的缩短系统开发的时间并增强系统的扩展性。
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