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岑鉴峰的论文

毕业设计报告（论文）

报告（论文）题目：

基于LabVIEW的网上家

居控制平台的设计

作者所在系部：

电子工程系

作者所在专业：

电子信息工程

作者所在班级：

B009212

作者姓名：

岑鉴峰

作者学号：

20094021211

指导教师姓名：

韦雪洁

完成时间：

2013年6月20日

北华航天工业学院教务处制

北华航天工业学院

毕业设计（论文）任务书（理工类）

学生姓名：

岑鉴峰专业：

电子信息工程班级：

B09212学号：

20094021211

指导教师：

韦雪洁职称：

讲师完成时间：

2013.6

毕业设计（论文）题目：

基于LabVIEW的网上家居控制平台的设计

题目来源

教师科研课题

纵向课题（）

题目类型

理论研究（　）

注：

请直接在所属项目括号内打“√”

横向课题（　）

应用研究（　）

教师自拟课题（√）

应用设计（√）

学生自拟课题（　）

其他（　）

总体设计要求及技术要点：

基本设计要求：

1、本设计基于LabVIEW和单片机设计了一个网上的家居控制平台。

设计分为硬件与软件设计两部分。

2、用LabVIEW编写家居平台的控制界面，主要包括访客密码、家用电器模拟状态采集、家具电器控制模拟。

需要在程序框图中编写用户管理、串口通信、数据库访问、状态显示等子VI。

可以实时观测家居环境状态和控制其变化。

3、用51单片机实现串口通信信口、LED指示灯显示、家用电器模拟状态种植开关输入。

较高设计要求：

该系统实现了家居状态的网上控制功能。

设计要点：

1、基于LabVIEW设计了一个网上的家居控制平台。

2、LabVIEW与单片机的串口通信。

3、友好人机交互界面的设计，可实时状态控制，观测结果。

工作环境及技术条件：

计算机，LabVIEW软件

工作内容及最终成果：

1、调研并查阅相关的资料，撰写开题报告，文献综述，和论文翻译；

2、掌握单片机的串口通信编程方法；

3、学习LabVIEW仿真软件的使用；

4、利用LabVIEW设计本系统，进行数据分析和结果显示；

5、完最终的结果以成果验收和答辩的形式作为评判。

包括：

开发系统的显示，介绍所做的工作内容，所完成论文情况。

时间进度安排：

1、第七学期第6周～第15周，查阅资料，完成开题报告、文献综述、外文文献翻译；

2、第七学期第16周～第17周，开题报告审阅、答辩；

3、第八学期第1周～第4周，分析所用基于LabVIEW的网上家居控制平台的要求，画出总体流程图和程序流程图以及电路原理图；

4、第八学期第5周～第7周，进行基于LabVIEW的网上家居控制系统的Internet控制平台设计，单片机控制设计；

5、第八学期第8周～第11周，完成控制程序的编制；

6、第八学期第12周～第15周，做出使用说明书，完成毕业设计论文。

指导教师签字：

年月日

教研室主任意见：

教研室主任签字：

年月日

北华航天工业学院

本科生毕业设计（论文）原创性及知识产权声明

本人郑重声明：

所呈交的毕业设计（论文）

基于LabVIEW的网上家居控制平台的设计

是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作取得的成果。

除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。

对本设计（论文）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

因本毕业设计（论文）引起的法律结果完全由本人承担。

本毕业设计（论文）成果归北华航天工业学院所有。

本人遵循北华航天工业学院有关毕业设计（论文）的相关规定，提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本。

本人同意北华航天工业学院有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以营利为目的的前提下，可以公布非涉密毕业设计（论文）的部分或全部内容。

特此声明

毕业设计（论文）作者：

指导教师：

年月日年月日

摘要

本设计基于LabVIEW完成网上家居控制平台的设计。

通过LabVIEW实现用户密码登录和用户身份验证功能，进而达到家用电器模拟状态采集和家用电器控制模拟，串口通信通过软件设计实现，完成对用户管理，数据库访问和状态显示。

基于LabVIEW的网上家居控制平台的功能是实现有好人机交互界面，可以实时状态控制，观测结果。

最后通过Internet网络，用户完成对家居实现远程监控。

实现基于LabVIEW的网上家居控制平台的设计。

关键词：

状态采集串口通信网上家居控制平台LabVIEW

Abstract

ThedesignisbasedontheLabVIEWcontrolplatformdesignonlinehomefurnishingThroughtheLabVIEWtoachieveuserloginpasswordanduserauthenticationfunction,andthusachievethehouseholdappliancesanalogacquisitionandhouseholdappliancescontrolsimulation,serialcommunicationisimplementedthroughsoftwaredesign,tocompletetheusermanagement,databaseaccessanddisplay.LabVIEWonlinehomefurnishingcontrolplatformbasedonthefunctionisrealizedwithgoodman-machineinterface,real-timecontrol,theobservationresults.

Finally,throughtheInternetnetwork,theusertocompletetheimplementationofremotemonitoringofhomefurnishing.DesignandimplementationofLabVIEWonlinehomefurnishingcontrolplatformbasedon.

Keyword:

StateacquisitionSerialcommunicationOnlinehomefurnishingcontrolplatformLabVIEW

目录

第1章绪论1

1.1课题背景及国内外研究概况1

1.2智能家居的技术的研究现状1

1.3课题的建立以及本文完成的主要工作2

第2章智能家居控制系统概述3

2.1什么是智能家居控制系统3

2.2智能家居控制系统的结构3

2.2.1家居综合布线系统3

2.2.2家居系统和家庭自动化系统4

2.2.3场景环境预置4

2.3智能家居控制系统的功能4

2.3.1家庭安防4

2.3.2可视对讲4

2.3.3三表远传4

2.3.4网络家电4

2.3.5家庭短信息4

2.4智能家居控制系统特点5

2.5智能家居控制系统发展方向5

第3章基于LabVIEW网上家居控制平台设计6

3.1设计系统平台的工作原理及功能6

3.1.1系统平台的工作原理6

3.1.2系统平台的功能6

3.2LabVIEW软件开发平台7

3.2.1LabVIEW软件介绍7

3.2.2LabVIEW应用程序的构成7

3.2.3LabVIEW的操作模板8

3.2.4LabVIEW编程的优势9

3.3LabVIEW控制台设计9

3.3.1访客身份密码验证10

3.2.2家用电器状态采集11

3.2.3家用电器控制模拟12

3.4Internet控制平台设计14

3.4.1Web服务器配置14

3.4.2在Web上发布VI程序的前面板16

3.4.3在Web上发布VI程序的HTML文档16

3.5单片机控制板设计20

第4章硬件控制21

4.1单片机程序的流程图21

第5章系统调试25

5.1设计调试25

5.2硬件调试25

5.3软件调试25

5.2调试体会26

第6章结论29

致谢30

参考文献31

基于LabVIEW的网上家居控制平台

第1章绪论

1.1课题背景及国内外研究概况

世界各国的虚拟仪器公司开发了不少虚拟仪器开发平台软件,便于用户利用这些仪器公司提供的开发平台组建自己的虚拟仪器或测试系统,并编制测试软件。

虚拟仪器作为新兴的仪器仪表,其优势在于用户可自行定义仪器的功能和结构等,且构建容易、转换灵活,它已广泛应用于电子测量、振动分析、声学分析、故障诊断、航天航空、机械工程、建筑工程、铁路交通、生物医疗、教学及科研等诸多方面。

随着计算机软硬件技术、通信技术及网络技术的发展,给虚拟仪器的发展提供了广阔的天地,国内外仪器界正看中这块大市场。

LabVIEW将会向高效、高速、高精度和高可靠性以及自动化、智能化和网络化的方向发展。

开放式数据采集标准将使虚拟仪器走上标准化、通用化、系列化和模块化的道路。

随着网际网络和无线技术的不断发展，LabVIEW有很广阔的发展空间,它将成为测量、分析、控制、自动化仪表的核心。

状态数据的传输与通信，而不是为了交流与共享信息。

在信息社会，IT产业不断地向传统的建筑业、家电业渗透，越来越多的信息智能型家居产品如雨后春笋般涌现，智能家庭局域网、家庭网关、信息家电等这些与智能家居密切相关的名词已经几乎是家喻户晓。

如何建立一个高效率、低成本的智能家居系统已成为当前社会一个热点问题。

随着智能家居的普及，家电已经能组成一个小型网络进行集中的管理和控制，同时也将面临着一个如何让管理更便捷的问题。

而互联网的发展给我们带来了一个四通八达的网络环境，合理利用这个网络，可以实现远程对家电网络的管理和控制。

设计制作一个家电网络的Web访问控制网关的系统，使管理者可以通过PC、PDA甚至手机就能够在任何一个可以接入Internet的地点对家中的家电网络进行管理和控制。

1.2智能家居的技术的研究现状

智能化家居的技术用于我国，目前主要体现在对照明、电器的控制以及安全防范上。

此外，智能化家居还能充当家庭秘书。

它可以通过数字语音留言系统，方便地对家人留言，还能在家或远程提取家人的语音留言。

正如霍尼韦尔安防集团中国区总经理王必清所描述的美好生活，“无论是否在家里，都可以通过遥控器或者电话遥控家里的一切；而当你出差在外，一系列探测器保障着你家里的安全，当瓦斯探测器探测到瓦斯泄露，当红外探测器探测到非法入侵者，阀门控制器会立刻关闭阀门，报警声会即刻启动，同时报告到物业管理中心或您设定的号码上。

” 

对于未来智能家居市场，在日前召开的“国际智能家居高峰论坛”上，专家们喜忧参半。

喜的是智能家居市场潜力巨大，基于现在房地产业在全国发展态势，作为其下游产业的智能家居市场其前景无疑也将非常乐观。

忧的是智能家居产品多，厂家多，但到目前很少能形成规模化。

随着现代生活方式的改变，信息技术、网络技术的进一步提高，智能化住宅的开发正逐渐走出炒作的时代，智能化家居正逐步走进人们的生活。

据报道，深圳市居众家庭装饰设计工程有限公司正式启动家居智能化项目，开始向智能化家居迈出第一步。

近年来信息技术、嵌入式技术的飞速发展也为家电自动化和智能化提供了可能。

嵌入式系统是现代科学多学科互相融合的以应用技术产品为核心，以计算机技术为基础，以通信技术为载体，以消费类产品为对象，引入各类控制模块，加上接入Internet的网络技术，而适应各种应用环境的项目。

1.3课题的建立以及本文完成的主要工作

本文主要包括以下内容：

LabVIEW运用进去本设计里，能够实现访客密码，家用电器模拟状态采集和家用电器控制模拟，软件方面要解决串口通信，用户管理，数据库访问和状态显示。

基于LabVIEW的网上家居控制平台能实现有好人机交互界面，可以实时状态控制，观测结果。

通过Internet网络，用户可以对家居实现远程监控；

1.实现用户身份验证功能；

2.系统的监测和控制功能模式转换；

3.单片机控制板能够模拟状态显示；

4.单片机控制板的按钮能改变模拟状态。

第2章智能家居控制系统概述

2.1什么是智能家居控制系统

智能家居是以住宅为平台，兼备建筑、网络通讯、讯息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。

智能家庭控制系统是以HFC、以太网、现场总线、公共电话网、无线网的传输网络为物理平台，计算机网络技术为技术平台，现场总线为应用操作平台，构成一个完整的集家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范等功能的控制系统。

智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机技术、网络技术、控制技术和集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统，以此来提高住宅高新技术的含量和居民居住环境水平。

智能家居是在家庭产品自动化，智能化的基础上，通过网络按拟人化的要求而实现的。

智能家居可以定义为一个过程或者一个系统，利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各种子系统，有机地结合在一起。

与普通家居相比，由原来的被动静止结构转变为具有能动智能的工具，提供全方位的讯息交换功能，帮助家庭与外部保持讯息交流畅通。

智能家居强调人的主观能动性，要求重视人与居住环境的协调，能够随心所欲地控制室内居住环境。

因此，具有相当于住宅神经的家庭网络、能够通过这种网络提供的各种服务、能与Internet相连接是构成智能化家居的三个基本条件。

应该注意，家居智能化与家居讯息化和家居自动化，家庭的网络化等有一定的区别。

在住宅中为住户提供一个宽带上网接口，家居讯息化的条件即已具备，但这做不到家居智能化；电饭煲可定时烧饭煲汤，录象机可定时预录预定频道的电视节目，这些仅仅是家电自动化。

讯息化和自动化是家居智能化的前提和条件，实现智能化还需对记录、判别、控制、反馈等过程进行处理，并将这些过程在一个平台实现集成，能按人们的需求实现远程自动控制。

智能化应服务于人们的居家生活，因此应更全面、更富有人性化。

2.2智能家居控制系统的结构

智能家居是IT技术（特别是计算机技术）、网络技术、自动控制技术向传统家电业渗透发展的必然结果。

特别是近年来信息化的高度发展，家居智能化的需求大为增加，并最终促成了智能家居的诞生和不断完善。

智能家居是一个多功能的技术系统，包括可视对讲、安全防范、家居综合布线、照明控制、家电控制、环境状况监测、远程视频监控、声音监听、家庭影音等系统。

家居智能化系统包含的内容比较多，国内目前的产品主要基于总线制、电力线载波、无线方式，在网络连接方面基本上采用总线制联网、电话联网或者通过以太网方式来实现。

2.2.1家居综合布线系统

家居布线系统就是把电话、有线电视、电脑网络、影音系统、家庭自动化控制系统的布线统一规划、布局、集中管理，为实现家居智能化提供网络平台，通过家居综合布线既可以实现智能化控制，又可以做到资源共享，而且采用综合布线，使家庭内部布线系统具有良好的扩展性，并可随时升级，满足用户未来的需要。

2.2.2家居安防系统和家庭自动化系统

家居安防系统可以有效的利用技防手段来实现居家安全防范。

家居安防系统包括防盗、防燃气泄漏、防火等功能，并具备远程监控，住户可以通过网络或电话随时了解家内情况，同时可远程监智能家居的主体在于家庭自动化，未来家庭自动化的主体是家电、照明等电气设备的控制。

自动化系统采用集中或者分布式控制，住户可以通过网络或者电话远程控制家庭内部设备，家居自动化系统是智能家居的主要发展方向。

听或监视家庭内部情况。

2.2.3场景环境预置

随着人们对生活体验的个性化要求越来越高，家庭内部影音系统、家庭内部环境、网络虚拟环境等需求也越来越高，人们用在这方面的消费支出也将越来越高，未来的智能化家居也会更多的满足人们这些方面的需求。

2.3　智能家居控制系统的功能

2.3.1家庭安防

安全是居民对智能家居的首要要求，包含家庭安防报警、门窗磁报警、紧急求助、燃气泄漏报警、火灾报警等。

当家庭智能终端处于布防状态时，红外探头探测到家中有人走动，就会自动报警，并通过蜂鸣器和语音实现本地报警，同时将报警信息传到物业保安中心，还可以自动拨号到主人的手机或办公室电话上。

2.3.2可视对讲

通过集成与显示技术，家庭智能终端集成了可视对讲功能，无需另设置室内分机即可实现可视对讲的功能。

2.3.3三表远传

水、电、气表的远程自动抄收计费是智能物业管理的一个重要部分，它解决了入户抄表的低效率、干扰性和不安全因素。

2.3.4网络家电

网络家电是智能家居集成系统的重要组成部分，也代表着家庭智能化的一个重要发展方向。

通过统一的家电联网接口，将网络家电与家庭智能终端相连，组成网络家电系统，实现家用电器的远程监控、故障远程诊断等功能。

2.3.5家庭短信息

物业管理中心与家庭智能终端联网，对住户发布信息，住户可通过家庭智能终端的交互界面选择物业管理公司提供的各种服务。

2.4　智能家居控制系统特点

“科技改变生活”。

智能家居的应用将对我们的家庭生活和生活方式带来深影响。

1.节省费用--在不需要时，能源消耗装置可以自动关闭，这样可以降低您的费用。

2.使用方便--自动化系统提供远程遥控接口。

自动化系统还可以把重复的工作自动化。

在您外出时，还可以通过Internet来调整或控制家电。

3.安全性高--一套家庭自动化系统在紧急情况时可以防御坏人或报警。

您可以在任何地方可以监控该安全系统，这样可以保证您的家居安全运行。

智能家居可以为人们带来更为惬意﹑轻松的生活在生活﹑工作节奏越来越快的今天，家居智能化也可以为人们减少繁琐家务﹑提高效率﹑节约时间，让人们有更多的时间去休息﹑教育子女﹑锻炼身体和进修，使人们的生活质量有了很大的提高。

2.5　智能家居控制系统发展方向

随着Internet的发展和应用，基于Internet的网络和控制结构是目前和未来智能家居的主要构造方式。

整个智能家居结构的核心是Internet。

以Internet为中心，在家庭网络连接下，结合了多种智能家居功能解决方案，包括家居控制、讯息服务、通讯交流、商务、娱乐、教育、医疗保健、移动通讯。

本章小结

本章详细介绍了智能家居控制系统的概念、结构、应用场合、系统的功能，以及智能家居控制系统的特点、发展方向等内容。

第3章基于LabVIEW网上家居控制平台设计

3.1设计系统平台的工作原理及功能

3.1.1　系统平台的工作原理：

图3-1　系统结构框图

如图3-1所示，用户通过Web登录服务器，连接LabVIEW设计的软件平台，通过身份验证后，软件平台开始正式运行。

单片机控制板把板上信号灯模拟量转换为数字信号，再转换为数据字符串通过串口发送到PC机，即软件平台接收数据，通过数据分析，把模拟状态在模拟量变化界面显示出来。

软件平台接收完数据后等待用户控制模式转换，即当用户把模式转换为控制模式时，软件平台把模拟量变化状态转换为数字字符串，通过串口发送到单片机控制板，单片机把接收的数据，加以分析，把数据转换为模拟量，在信号灯显示出来。

其中软件平台与控制板间，串口通讯起重要桥梁作用。

最终的显示与控制都将在Internet用户登录界面上完成，而软件平台将作为服务器，完成对Internet用户登录界面的监测。

LabVIEW软件提供一个仪器监控平台，即是Internet用户登录界面的基础。

单片机控制板，作为一个信息反馈的重要组成部分。

3.1.2　系统平台的功能：

●通过Internet网络，用户可以对家居实现远程监控；

●实现用户身份验证功能；

●系统平的监测与控制功能模式转换；

●单片机控制板的模拟状态显示；

●单片机控制板的按钮改变模拟状态。

3.2　LabVIEW软件开发平台

3.2.1LabVIEW软件介绍

基于G语言的图形化编程环境LabVIEW（LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWorkbench）是美国国家仪器公司（NI）的创新软件产品，它是一种功能强大的虚拟仪器开发平台，同时也是目前应用最广、发展最快、功能最强的图形化软件集成开发环境。

LabVIEW采用“数据流”编程的思想，用图标和连线来代替传统文本的形式编写程序，大大缩短了系统的开发和调试周期，让用户从繁琐的计算机代码编写中解放出来，把大部分精力投入到系统的设计和分析当中，而不再拘泥于程序细节。

因此LabVIEW被誉为：

科学家和工程师的语言”。

LabVIEW集成了GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能，并且它还内置了便于应用TCP/IP、ActivX等软件标准的库函数。

因此，LabVIEW是一个功能强大且灵活的软件，利用它可以方便地组建自己的虚拟仪器。

3.2.2　LabVIEW应用程序的构成

使用LabVIEW开发平台编制的程序称为虚拟仪器程序，它包括前面板、流程图以及图标/连接器三部分。

●

前面板设计窗口（如图3-1所示）

图3-1　前面板设计窗口

前面板是图形用户界面，也就是VI的虚拟仪器面板，这一界面上有用户输入控制和显示输出两类对象，用于模拟真实仪表的前面板。

控制和显示是用各种各样的图标形式出现在前面板，具体表现有旋钮、开关、图形以及其他控制（control）和显示（indicator）对象等。

流程图编辑窗口（如图3-3所示）

流程图提供VI的图形化源程序，可理解为传统程序的源代码。

其由端口、节点、图框和连线构成。

图3-2　流程图编辑窗口

端口：

前面板对象端口、全局变量与局部变量端口和常量端口。

节点：

功能函数节点、子VI节点。

图框：

实现结构化控制命令。

连线：

代表执行过程中的数据流。

3.2.3　LabVIEW的操作模板

设计一个LabVIEW应用程序，主要是利用LabVIEW提供的3个模板来完成：

工具模板、控制模板和功能模板。

●工具模板（如图3-4所示）

●工具模板为编程者提供了各种用于创建、修改和调试VI程序的工具。

●控制模板（如图3-5所示）

●控制模板只会出现在VI前面板开发窗口。

其主要是提供编程者各种输

●入控制、输出显示器件、按钮等。

●功能模板（如图3-6所示）

功能模板只会出现在流程图编辑窗口。

其主要是提供编程者各种编程代码所需要的VI子程序和函数。

图3-3工具模板　　图3-4控制模板图3-5功能模板

3.2.4　LabVIEW编程的优势

●在构建虚拟仪器方面，LabVIEW有很多特点和优势。

主要体现以下：

●仪器控制与数据采集的图形化编程。

●直观明了的前面板用户界面和流程图式的编程风格。

●内置的编译器可加快程序执行速度。

●数据采集DAQ函数库可以让用户采集测量信号或者发送出控制信号。

●拥有多种仪器驱动程序，可驱动超过50多家厂商所制造的