科技创新基金申请

申请表

作品名称： 基于arm7嵌入式的智能家居系统 申请者姓名： 司尤涛 周 辉 朱玉坤

说 明

1．申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。

2申报者在填写申报作品情况时只需根据个人项目或集体项目填写A1或A2表，根据项目类别（自然科学类、社会科学类、制作发明）分别填写B1、B2表。所有申报者可根据情况填写C表。

3.表内由申请者填写的项目一律打印，此表格为活动表格，表格大小可随内容多少变化。

4.学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文，请附中文本），请以4号楷体打印在A4纸上，附于申请表后，字数在8000字左右（文章版面尺寸14.5×22cm）。

5．作品申报书须按要求报送院（系）和基金管理办公室。 6．其他申请事宜请向基金管理办公室咨询。 联 系 人：毕潇潇 联系电话：6907048

A2申报者情况（集体项目）

说明：1．必须由申报者本人按要求打印填写；

2．申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列； 3．本表中的教务部门签章视为申报者情况的确认。 申报者代学历 姓名 司尤涛 性别 学制 男 出生年月 1982年9月6日 计算机学院自动化专业02级 系 别、专 业、年 级 本科 四年 入学时间 2002年9月 表作品名称 基于arm7嵌入式的智能家居系统 情电话：6704537 况 联系方式 姓 名 性别 年龄 学历 所在院（系） 其周辉 男 22 本科 计算机学院 他朱玉坤 男 23 本科 计算机学院 作 者 情况 院系负责本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果 人 □是□否 或负责人签名： 导年 月 日 师意见 B2．申报作品情况（科技发明制作）

说明：1．必须由申报者本人填写；

2．本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认；

3．本表必须附有研究报告，并提供图表、曲线、试验数据、 结构图、外观图（照片）,也可附鉴定证书和应用证书；

4．作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。 作品全称 基于arm7嵌入式的智能家居系统 作品分类 信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等） SOC（System-on-chip,片上系统）是当今微电子设计研究领域的内容摘要 热门课题，21世纪集成电路的发展方向将是SOC，它的特点是速度快，可靠性高，低功耗。很适合嵌入式系统。在高端嵌入式应用中，32位RISC处理器已很常见，其中最通用的是ARM嵌入式微处理器系列。原理

我们的这次设计就是基于ARM7处理器，利用VXWORKS操作系统的优点和GPRS模块的远程控制实现对居室智能照明控制、智能家电控制、智能报警联动。 本智能家居系统的设计主要是的为了能切实保障家人的生命安全及家居的财产安全，利用智能住宅高科技的安防系统达到保护家庭财产安全的目的；本方是案基于ARM7的嵌入式智能家居控制总线系统作品设计、发明的网络，实现对居室智能照明控制（节约用电）、智能家电控制、智能报目的和基本思路，警联动，为住户提供一个温馨舒适、安全节能、先进高尚的家居环境。 创新点，技术关键本系统的技术要点如下： 和主要技术指标 1：基于VXWORKS实时多任务操作系统：相应快速，运行稳定。 2、直接控制：利用控制面板控制多个电器的开关或布防撤防。 3：远程控制：基于GPRS模块的嵌入式控制。 4、联动控制：报警时可以联动打开灯光等。 目前出现的智能家居系统可大体分为三种： ·以PC做为整个家庭智能控制系统的服务器，加上一些外围的扩展设备。其操作系统是PC操作系统(windows、linux等) ，应用软件与硬件无关，代码重用率高。处理能力强，功耗高，系统稳定性很差，易受病毒攻击，不能长时间稳定工作。 作品的科学性先进性（必须说明与现有技术相比、该作品是否具有突出的实质性技术特点和显着进步。请提供技术性分析说明·以一颗或多颗单片机作为核心处理单元，加上定制的硬件和软件。应用软件直接对硬件编程代码重用率低，处理能力弱，功耗低，主要采用模拟电路设计相对复杂系统稳定性不强，适合比较简单的应用，扩展性不强。 ·基于嵌入式系统设计作为核心，其操作系统是定制的嵌入式系统(embeded linux、vxworks、posix等) ，应用软件与硬件无关，代码重用率高。处理能力强，功耗低，采用数字电路设计结构简单，系统稳定性强。 参考文献： 1：杜春雷 ARM体系结构与编程 北京：清华大学出版社，2003 2：罗莉等 一个基于ARM处理器的嵌入式系统设计与实现 第八届计算机工程于工艺学术年会 3：赵星寒 刘涛 从51到ARM 北京航空航天大学出版社 和参考文献资料） 可见，基于嵌入式的智能家居系统有巨大的优越性。 2005 作品在何时、何地、 何种机构举行的评审、鉴定、评比、展示等活动中获奖及鉴定结果 1：使用说明 对该系统得控制主要是通过远程控制器（手机）和触摸屏。通过手机短信的形式可以对居室的各种电器进行远程控制，居室中发生意外事故后，也会反馈到手机上。通过触摸屏可实现手动与自动的切换。 2：技术特点及优势 使用说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品的适应范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测 （1） 在vxworks操作系统的移植基础上，充分利用vxworks操作系统的实时多任务，响应快速，运行稳定的优点。 （2） 嵌入式GPRS模块的设计。实现远程控制和反馈。 （3） 基于vxworks操作系统的各种信号的采集及报警装置。 3：产品推广前景及市场分析，经济效益预测 随着Internet网向普通家庭生活不断扩展，消费电子、计算机、通讯一体化趋势日趋明显，现代智能家居由于其安全、方便、高效、快捷、智能化等特点在21世纪将成为现代社会和家庭的新时尚。当家庭智能网关将家庭中各种各样的家电通过家庭总线技术连接在一起时，就构成了功能强大、高度智能化的现代智能家居系统。 而基于嵌入式系统的家庭智能系统在国内才刚刚出现，随着嵌入式技术更加广泛的应用，随着成本的逐步降低，中国的智能家居最终将走向嵌入式。 作品所处阶段 技术转让方式 实物模型 实验室阶段 作品可展示的形式 年 月 日 院（系）评审小组 签 章 C.当前国内外同类课题研究水平概述

说明：1.申报者可根据作品类别和情况打印填写； 2.填写此栏有助于评审。

目前我国智能家居发展概况与现存的问题 智能家居在中国经历了近6年的起步阶段，发展速度缓慢，这主要是因为没有投入大量的资金,开发技术短期内也不成熟。但是随着建筑智能化行业协会的成立及技术水平的不断提高，产品在市场上已逐步推广，前期主要集中在一些分散的智能家庭控制子系统的研究上，如三表抄送系统、门禁系统、可视对讲系统等。随着集成技术、通讯技术、互操作能力和布线标准的发展而不断改进，实现它们之间信息共享，使得系统安装方便、使用灵活。预计在2005年～2007年间将逐步普及。而且我国在《2000年小康型城乡住宅科技产业工程项目实施方案》中，将建设智能化小康示范小区列入国家重点的发展方向。因此也就必然促使智能化从智能大厦建设向智能化住宅小区，乃至向家庭智能化的方向发展。建设部要求“到2010年，大中城市中60%的住宅要实现智能化”。据国家建设部科技委智能建筑技术开发推广中心的报告称：随着环保、健康、安全、舒适的智能家居逐步普及，家居智能化的比例会大幅增加，目前已达到20％左右；按照智能家居每年500多万套的速度发展，智能家居市场对智能产品的需求量将大幅度的增长。 由于国内一些经济较发达的地区，城市人口密度高，住宅建设相对密集。目前，多数住宅楼、小区是很多住户共用一台变压器甚至是共用一相电源，这对电力载波类的智能家居产品在国内市场的应用带来技术上的难题。由于信号的稳定性较差与串扰较大，地址码的限制（一个独立的系统最多不超过256节点），安装电力载波系统的住宅容易产生误操作。即便厂家针对这个问题设计了阻波器、滤波器这种装置，效果也没有太多的改善。 智能家居在我国的发展在现阶段遇到了三个大问题：系统复杂、价格昂贵、不切实际，智能家居发展要过3道坎。 进入数字时代，“智能家居”的概念炒得炙手可热，但是，它离普通百姓家庭却很遥远，因为智能家居必须迈过“系统复杂、价格昂贵、不切实际”这三道门槛，才能迎来其大发展的黄金时期。 在未来5年内，全球家庭智能化市场的年平均增长率为8%，到去年底，家庭网络市场总额为57亿美元，智能家居产品销售额达到140亿美元。为了抢夺这块“蛋糕”，国内众多企业纷纷试水该产业，包括TCL、海尔、清华同方等大型企业利用品牌优势杀入该产业，而数千家中小企业也正日益成为行业中的生力军。

目前我国智能家居产业存在3个方面的问题：一是由于智能家居产业国家还没有统一的行业标准，很多中小企业各自为政，相互间的产品不具兼容性；第二，由于技术人员没有做深入的市场调查，开发出的产品虽然技术上具有先进性，但实用性差，操作复杂，与市场需求脱节；第三，由于技术上需要投入大量研发资金，一些中小企业没有能力持续创新，更难形成规模生产，造成产品价格居高不下。 国外智能家居的发展现状 自从世界上第一幢智能建筑1984年在美国出现后，美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案。智能家居在美国、德国、新加坡、日本等国都有广泛应用。 1998年5月新加坡举办的“98亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会”上，通过在场内模拟“未来之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系统。它的系统功能包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、电话接入、住户信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和统软件配置等。 这种“未来之家”家庭智能化系统，市场真正启动尚需时日。目前在新加坡也有近30个社区(住宅小区)近5000户的家庭采用了“家庭智能化系统”，美国已有近四万户家庭安装了这一类的“家庭智能化系统”，相信到了21世纪将会有更多的住宅安装上这一类高科技智能化系统产品。目前美国有一种占据市场主流的产品X-10，销售已超过1亿个，设计户型为单体别墅，应用多为旧房改造，仅在美国便有超过400万个家庭在使用。但这些产品技术限制较多，并不适合在我国原样照搬使用应用。其智能家居系统，通过机顶盒和网络，将家居自动化控制、信息家电、安防设备以及娱乐和信息中心这四部分集成一个全面的，面向宽带互联网的家居控制网络。 智能家居的发展趋势 ?????? 评判某类产品其应用技术是否为广大用户接受，主要体现在该产品在系统功能、布线方式、安装及调试的复杂性、系统可靠性、操作方便性、标准化、扩展性性价比等几个方面。嵌入式系统一般指非PC系统，它包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器/微处理器、存储器及外设器件和I/O端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件（OS）（要求实时和多任务操作）和应用程序编程。应用程序控制着系统的运作和行为；而操作系统控制着资源调度及与硬件的交互作用。 我们可以通过各项比较来看，嵌入式比较有发展潜力。???? 嵌入式的智能家居使系统的处理能力大大增强，可以带来更加逼真的图像以及更加真实的语音等。 根据系统定制的实时操作系统不仅可以最大限度的利用硬件资源而且还避免了过于庞大的系统造成的系统冗余。一般只有一颗主处理芯片，系统架构更加清晰简捷。 软件采用分层设计方便维护和升级，大大提高了代码利用率，缩短开发周期。因为嵌入式技术是伴随着Internet而生的，所以它具有更加卓越的网络性能，可以增加更多的网络应用。 集中控制系统与电力载波类产品功能上也比较全面，一般能提供灯光、电器控制功能，也可通过遥控器、电话等方式控制，实现场景设定，有些产品还带有安防报警器信号接口。但集中控制系统多数由于采用小功率继电器来实现用电回路的通断开关，给现场安装也带来一些问题，只能控制小功率的灯具、电器。 综上所述，从布线方式、产品功能、系统稳定性及使用方便性等方面综合比较，很显然嵌入式类智能家居产品在应用方面具有相当的优势，应该是未来中国家庭智能化技术主流发展方向。 ?至于以单片机技术开发的集中控制智能家居产品则存在明显的不足，输出功率低，不兼容传统的开关方式、布线复杂，充其量也只是一个过渡性的产品。目前这类产品有些应用在价位相对较低的楼盘中，发展商主要出发点是追求智能家居的市场，对出售楼盘进行炒作。 ??根据对智能家居市场的调查研究，对中高档楼盘、复式房，目前在市场上以嵌入式技术开发的智能家居产品应该是一个较好的选择。该系统集成了安防报警、灯光及电器的智能控制、信息管理，语音留言等功能。其控制方式灵活多样，既兼容传统的开关面板控制方式，又可通过遥控器、电话及互联网控制，系统还可定时控制、智能感应控制、远程撤布防、电话报警等，功能全面实用。系统布线及安装调试也非常简单。 随着Internet网向普通家庭生活不断扩展，消费电子、计算机、通讯一体化趋势日趋明显，现代智能家居由于其安全、方便、高效、快捷、智能化等特点在21世纪将成为现代社会和家庭的新时尚。当家庭智能网关将家庭中各种各样的家电通过家庭总线技术连接在一起时，就构成了功能强大、高度智能化的现代智能家居系统。而基于嵌入式系统的家庭智能系统在国内才刚刚出现，随着嵌入式技术更加广泛的应用，随着成本的逐步降低，中国的智能家居最终将走向嵌入式。 D 经费来源及概算

金额单位:元 申请资助总金额 6000元（RMB） 其它经费来源及 金额 支出项目名称 金 额 用 途 开发设备 调研费 4000元（RMB） 800 用于GPRS网络监控 考察和市场调研 经 费 概 算 差旅费 零配件费 资料费 合 计 名 称 600 300 300 6000 规格型号 FAC 2000+ 320*240STNLCD 彩色省内市场的调研路费 外接电路扩展 书籍，资料 其 中 主 要 仪 器 、 设 备 、 材 料 数 量 1 1 1 金 额 3300 700 现有 GPS+GPRS模块 LCD ARM开发平台 UP-NETAARM3000 小 计 E．指导教师意见

姓 名 指导教师 职 称 联系方式 导师意见： 张粉玉 副教授 6901748 中国的智能家居行业兴起于九十年代的末期。随着人民的生活水平越来越高，以及一浪高过一浪的房地产热潮，中国的智能家居行业取得了更加迅猛的发展并日益渗透到平常百姓的生活当中。智能家居也是一个过程或一个系统，利用先进的网络通讯技术、电力自动化技术、计算机技术、无线电技术，将与居家生活有关的各种设备有机地结合在一起，通过网络化的综合管理，让居家生活更轻松。随着Internet网向普通家庭生活不断扩展，消费电子、计算机、通讯一体化趋势日趋明显，现代智能家居由于其安全、方便、高效、快捷、智能化等特点在21世纪将成为现代社会和家庭的新时尚。 从技术方面看，嵌入式系统开发已经成为计算机专业学生走向社会的一个必备的技能之一，ARM系列微处理器在嵌入式系统产品开发中也是占有主导市场的。因此基于ARM7微处理器的智能家居的开发不仅有利于学生的开发能力的提高，同时也对学生掌握嵌入式系统开发的新技术有很大帮助。 该组学生已经参加过全国大学生电子设计大赛，对于单片机测控系统的开发有一定的实践经验，并且对嵌入式系统有一定的研究，智能家居的开发可以对他们的开发实践能力有一个新的提高。该系统具有一定的开发和使用价值。 签名： 年 月 日 F.院（系）评审小组预审意见

说明：本表格针对的是经过评审小组初步筛选后决定推荐给学校审核专家组审核的项

目，对于初选认为没有申请资格或申请必要的项目可以不必填写。本预审意见是学校

审核专家组审核时的重要依据，请详细认真填写。 评审小组的评审意见（在相应的数字上画○） 课题的意义 1.重要 2.较重要 3.一般 4.不重要 课题的内容 1.充实 2.较充实 3.一般 4.空洞 学术思想 1.有明显创新或特色 2.有一般创新或特色 3.创新性不明显 4.无创新 课题研究思路和方1.先进且有创新 2.清晰、可行 3.尚可、模法 糊 4.不可行 课题研究基础 1.雄厚 2.较好 3.一般 4.较差 请对申报者申报情况的真实性作出阐述 总体评价 院（系）评审小组签章： 审查人（签名） 评审小组组长（签名） 年 月 日 G.对申请项目的资格和形式审查意见

院（系）团委的资格审查意见 审查人（签名） 年 月 日 基金管理办公室的形式审查意见 审查人（签名） 年 月 日 H.烟台大学大学生科技创新基金审核专家组

审批意见

说明：本审批意见为终审意见

年 月 日 烟台大学大学生科技创新基金管理办公室 烟台大学团委 年 月 日