基于Modbus协议的智能家居控制系统的设计
摘要：根据当代家庭对智能家居应用的需求，设计了一种基于Modbus协议的智能家庭控制系统遥控器。首先，我们了解了Modbus通信协议的相关知识，然后要了解系统的工作原理，掌握能实现功能的硬件和软件的设计方案 。根据数据通信的Modbus协议落实软件控制，最终使用PC软件完成数据显示和存储的收集，大幅提升数据采集传输的可靠性和实时性，以促进和推动当前的收集和传输系统的发展。通过家庭局域网路由器使用WiFi连接到互联网，实现使用智能手机、平板电脑等客户端，实现用户远程观察，并控制智能家居。
关键词：Modbus协议;数据收集和传输;智能家居;操纵控制
Intelligent home control system based on MODBUS protocol
Abstract: according to the needs of modern family for smart home application, a remote control system for intelligent home control system based on Modbus protocol is designed.First, we learned about Modbus communication protocol, and then we need to understand the working principle of the system, the hardware and software design method and the implementation method of the function.According to the data communication of the Modbus protocol to carry out the software control, finally using the PC software to complete the collection of data display and storage, a sharp rise in the real time and reliability of data collection and transmission, so as to promote and promote the development of the current collection and transmission system.Using WiFi to connect to the Internet via the home LAN router, realize the use of smart phones, tablet computers and other clients, realize remote observation of users, and control the smart home.
Key words: Modbus protocol;Data collection and transmission;Smart home;Operation control
第一章 引言
21世纪，物联网技术开始了飞快的发展，在物联网技术的推动下，智能家居产品开始渗透了人民的平日生活中，有力地推动了便捷生活的发展和社会生活水平的提高，同时因为防盗系统，家庭安全指数也得到了提高。智能生活已成为现代发展的主题，随着时代的发展，人们对家居舒适度的要求越来越高，因此诞生了基于物联网技术的智能家居控制系统。智能家庭系统，也被称为智能家庭局域网，是数据传输的门户，它以家庭网关为中心，实现数据的传输。智能家居可以实现丰富多彩的操控方式，可通过音律控制、触摸屏控制、无线远程控制、智能手机控制、互联网控制以及其他方法多种途径来控制照明、窗帘、家用电器、电话、防盗警报系统以及环境监测等设备。智能家居控制系统，是基于智能家居系统平台，构造高效的住宅设施与家庭事务管理系统，智能家居控制系统以家用电器为主要控制对象，通过网络通信技术、综合布线技术、自动控制技术、等多种技术将家居生活有关的设施进行集成。可提升家居的智能控制，达到让家居生活更安全、更方便舒适等目标，并实现环境保护控制系统平台的理念，满足人们对高品质生活的追求。智能家居控制系统是智能家居控制实现的基础，也是智能家居的核心内容。 本文目的即为设计一款基于Modbus协议的智能家庭控制系统，以适应当代人们对于家居的需求。
第二章 概述
2.1智能家居的发展历程
或许你会认为智能家居是科技高速发展的当今社会专有的产物，其实不然，智能家居这个概念的起源非常的早,只有第一个智能建筑,从现在开始也打开了序幕，构建智能家居世界各地。最有名气的未来家居相关建筑是Bill Gates 的豪宅。Bill Gates 在他的“The road to the future”一书中，对他在华盛顿湖建造的豪宅进行了大量描述。他把自己的家描述为“硅芯片和软件制造”，并采纳不断革新的顶尖技术。7年时间不知不觉就过去了，经过各方人才的不懈努力，Bill Gates “由硅片和软件建成的”的智能豪宅终于竣工。他的私人宅邸无处不体现着智能住宅建筑的理念，不仅使用了最科先进技的飞速互联网接入线路，而且所有的门窗、灯具、电器都可以由电脑控制，后台由一个高性能的服务器管理。这无疑是智能家居科技史上的一个里程碑。智能家居是人类生活需求发展的必然结果，也是网络技术、IT技术以及控制技术不断发展，渗透传统家电行业的发展成果。这可以从多个方面来看，首先从社会背景方面来看，当今社会是个信息化高度发展的社会，业务量的急速增加以及人类对生活工作环境的要求的提高，也在不断促进着智能家居的发展。
上个世纪80年代初，很多电器产品的设立和住宅的电子产品都在发生着。住房的自动化概念是通过整合家电设备、安全设备、通信设备的独立功能而制作出来的。信息、公共汽车、监视和家电产品的商用系统的管理和安全之家的设备技术，被称为是开发技术开发美国smarthome的通信，是当今智能的原型。
在我国，智能家庭是单一产品，但从传统意义上看，“智能社区”的概念是，以地区社会为基础的多阶段“智能型解决方案”。它具有综合性的使用电脑、网络、通信、家电控制、综合排线、技术、智能控制、信息交换、信息交换、消费者服务、社区保安及其他家庭的效果，传统的“智能型”，在家里享受安全、方便的个人居住空间。我国和发达国家在智能家居技术的差距并不大，在这一期间，整个市场会是我国自己研究和自己开发的系统为核心,我们可以根据整个市场进行，我们自己的研究和开发系统以及产品外的产品都有高端的系统产品。智能家居在我国又有着三大必须解决的问题，分别是系统网络的复杂程度，价格的高低起伏，人们当今生活的安逸现状。
目录
1 引言………………………………………………………………………………………1
2 概述………………………………………………………………………………1
2.1智能家居的发展历程……………………………………………………………1
3 MODBUS系统的总体设计……………………………………………………………………2
3.1总体设计思路………………………………………………………………………3
3.2方案设计…………………………………………………………………………… 3
4 MODBUS系统的硬件设计………………………………………………………………… 5
4.1单片机控制中心设计………………………………………………………………5
4.2控制模块的设计……………………………………………………………………6
4.3安全报警模块的设计………………………………………………………………7
4.4家庭设备开关模块的设计…………………………………………………………8
4.5交换机的模块的设计………………………………………………………………9
4.6路由器的模块的设计……………………………………………………………10
4.7DS1302时钟芯片…………………………………………………………………11
4.8GSM模块……………………………………………………………………………13
5 MODBUS系统的软件设计………………………………………………………………14
5.1Modbus协议通讯语言运用…………………………………………………………14
5.2通讯结构……………………………………………………………………………15
5.3以太网………………………………………………………………………………17
5.4系统流程设计………………………………………………………………………17
5.5数据采集流程………………………………………………………………………10
5.6基于Android的智能终端设备……………………………………………………21
6软硬件系统的调试…………………………………………………………………24
7小结与致谢…………………………………………………………………………………25
8附录……………………………………………………………………………………26
9参考文献……………………………………………………………………………………32
参考文献
[1] 于鹏，丁喜纲．计算机网络技术项目教程[M]．北京：清华大学出版社，2014.
[2] 冯昊，黄治虎.交换机/路由器的配置与管理[M].电子制作，2版.北京：清华大学出版社，2009.
[3] 杭州华三通信技术有限公司．路由交换技术[M].2版.北京：清华大学出版社，2011
[4] 桂海源．现代交换原理[M]，北京：北京邮电大学出版社，2013.
[5] 殷玉明．交换机与路由器配置项目与教程[M]，北京：电子工业版社，2014．
[6] 刘太洋基于以太网的智信家剧系统的研究与实现[D]?昆明:昆明理工大学，2005
[7]余春生基于无线网络的智能家居系统的研究与开发[D] 广州:华南理工大学,2013
[8]王朝华，陈格艳、黄园宏，等基于Android的帮能家居系统的研究与实现[J] 计算机技术与发展，2012.
