基于FPGA智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、在社會(huì)發(fā)展日新月異的今天，人們奮斗目標(biāo)不僅為了生存，而是擁有美好的生活環(huán)境，希望賴以生活的家園能夠變得更加人性化、智能化、舒適化和安全化。因而智能家居是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，也是人們期盼已久的產(chǎn)物，承載著人類對(duì)美好生活的向往與追求。
　　現(xiàn)如今智能家居領(lǐng)域的研究不斷深入，然而概念炒作、兼容性差和開發(fā)成本高等問題無法避免。在這樣的形勢下，對(duì)基于FPGA的智能家居控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究，本文涉及的智能家居系統(tǒng)不再采用傳統(tǒng)的DSP或者ARM，

2、而是將FPGA作為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制中心。FPGA處理速度快，時(shí)序邏輯強(qiáng)，I/O口數(shù)量眾多等一系列優(yōu)勢，致使它能夠?yàn)橹悄芗揖酉到y(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航。在本設(shè)計(jì)中利用Wi-Fi無線通信網(wǎng)絡(luò)提供遠(yuǎn)程操控，在家用電器設(shè)備與FPGA控制中心之間利用ZigBee無線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的傳送。論文主要研究內(nèi)容如下:
　　通過簡述智能家居行業(yè)的發(fā)展歷史、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢，分析了系統(tǒng)的可行性。研究了系統(tǒng)整體框架和各模塊間通信的工作原理和選型，

3、以及如何在智能家居控制終端上進(jìn)行后期的擴(kuò)展、與手持設(shè)備進(jìn)行家電控制信息的數(shù)據(jù)交換。
　　研究了本設(shè)計(jì)中所需要使用的FPGA、QuartusⅡ集成開發(fā)環(huán)境、硬件描述語言、IP核以及Wi-Fi通信、ZigBee通信、RS-232串口通信和脈寬調(diào)制等核心技術(shù)并且對(duì)視頻監(jiān)控模塊中對(duì)改進(jìn)的混合高斯模型運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測算法以及摔倒檢測技術(shù)進(jìn)行深入探索。在研究理論同時(shí)完成了硬件設(shè)備的選型。
　　在功能模塊中實(shí)現(xiàn)了串口通信模塊的數(shù)據(jù)正確接收，燈

4、光控制模塊中對(duì)LED燈光亮度的調(diào)節(jié)，家電控制模塊中對(duì)熱水器定時(shí)加熱控制，溫度測試模塊中對(duì)溫度實(shí)時(shí)檢測，危險(xiǎn)氣體檢測模塊中對(duì)煤氣主要成分甲烷的檢測以及濃度超標(biāo)時(shí)進(jìn)行報(bào)警以及視頻監(jiān)控模塊中對(duì)有人摔倒時(shí)能夠及時(shí)發(fā)出報(bào)警并提醒家人進(jìn)行援助的功能。
　　在對(duì)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)檢測中，首先利用串口調(diào)制助手對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行檢測以及運(yùn)用ModelSim對(duì)設(shè)計(jì)的模塊進(jìn)行仿真測試，其中在視頻檢測模塊中需要與MATLAB進(jìn)行聯(lián)合仿真測試。然后在確認(rèn)仿真無誤后進(jìn)