導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯(cuò)過為您精心挑選的10篇智能家居控制系統(tǒng)，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

1 具體研究開發(fā)內(nèi)容和要重點(diǎn)解決的技術(shù)關(guān)鍵問題

1.1 研發(fā)內(nèi)容：GES智能家居通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將家居中的各種設(shè)備連接在一起，提供家電控制、照明控制、窗簾控制、電話遠(yuǎn)程控制、室內(nèi)外遙控、防盜報(bào)警、環(huán)境監(jiān)測(cè)、暖通控制、紅外轉(zhuǎn)發(fā)、WIFI無線控制以及可編程定時(shí)控制等多種功能和手段。

1.2 重要解決技術(shù)關(guān)鍵問題：①通過觸摸屏、手持編程器、收機(jī)、平板電腦、互聯(lián)網(wǎng)來控制家用設(shè)備，更可以執(zhí)行情景操作，使多個(gè)設(shè)備形成聯(lián)動(dòng)；②GES智能家居內(nèi)的各種設(shè)備相互間可以通訊，不需要用戶指揮也能根據(jù)不同的狀態(tài)互動(dòng)運(yùn)行，從而給用戶帶來最大程度的方便、高效、安全與舒適；③自己生產(chǎn)GES智能開關(guān)產(chǎn)品系列以適應(yīng)工程的需要使智能家居控制更加穩(wěn)定。

2 項(xiàng)目的特色和創(chuàng)新之處

2.1 解決不同生產(chǎn)廠家家居控制子系統(tǒng)的兼容性。這套系統(tǒng)將市面上多數(shù)品牌的用電器進(jìn)行兼容優(yōu)化，系統(tǒng)內(nèi)只需移動(dòng)設(shè)備里的一個(gè)軟件進(jìn)行控制，只需總控制器進(jìn)行簡單學(xué)習(xí)即可，避免尋找遙控器的情況發(fā)生。

2.2 實(shí)行手持設(shè)備終端遠(yuǎn)程控制。通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制智能家居，不受時(shí)間和距離限制，隨時(shí)能夠通過手持設(shè)備控制家里的智能家居系統(tǒng)。

3 采用的方法、技術(shù)路線以及工藝流程

3.1 系統(tǒng)描述。針對(duì)大戶型―復(fù)式、別墅的用戶，功能需求全面，區(qū)域面積大，需要集中管理控制，體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的新理念。別墅通常都設(shè)計(jì)配有花園管理系統(tǒng)，安防報(bào)警系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)，可視對(duì)講系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)，背景音樂系統(tǒng)等。

3.2 別墅智能家居控制系統(tǒng)功能圖（圖2）。

3.3 系統(tǒng)特點(diǎn)

別墅型智能家居控制系統(tǒng)由家居智能網(wǎng)關(guān)加智能射頻網(wǎng)關(guān)、前端攝像機(jī)、安防有線探頭、智能燈光控制器、窗簾控制器、桌面影音紅外控制器、背景音樂系統(tǒng)、室內(nèi)終端機(jī)、中央空調(diào)控制模塊和移動(dòng)平板等設(shè)備組成。系統(tǒng)可通過壁掛式室內(nèi)終端、移動(dòng)平板、手機(jī)客戶端和遠(yuǎn)程服務(wù)平臺(tái)來進(jìn)行集中控制，把家居監(jiān)控、娛樂影音、家居安防、家居控制、可視對(duì)講、集中管理、場(chǎng)景控制、中央空調(diào)控制、背景音樂控制、遠(yuǎn)程控制、手機(jī)報(bào)警等智能系統(tǒng)融為一體。通過射頻的方式實(shí)現(xiàn)智能控制，支持市面上各種有線安防探頭。系統(tǒng)通過總線 4 8 5、2 3 2協(xié)議的方式分別控制中央空調(diào)和中央背景音樂系統(tǒng) ，根據(jù)用戶的需求進(jìn)行自定義場(chǎng)景編輯。

本項(xiàng)目的建設(shè)期按一年計(jì)算，項(xiàng)目投資回收期短，稅后投資回收期為半年。經(jīng)過分析計(jì)算，本項(xiàng)目主要數(shù)據(jù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見下表1：

參考文獻(xiàn)：

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篇2

中圖分類號(hào)：TU855 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）24-0098-01

目前，我國的智能家居控制系統(tǒng)已經(jīng)得到了一些有益的發(fā)展，智能家居市場(chǎng)也相繼出現(xiàn)，不斷的有相關(guān)智能家居產(chǎn)品問世，但是我國的智能家居產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景并不樂觀。這種問題聚焦為我國的智能家居產(chǎn)品的生產(chǎn)沒有一個(gè)全國通用的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)智能家居生產(chǎn)廠家都根據(jù)自己公司的相關(guān)技術(shù)能力開發(fā)符合本公司特點(diǎn)的智能家居產(chǎn)品，這種產(chǎn)品生產(chǎn)的無規(guī)則性嚴(yán)重制約了智能家居的生產(chǎn)和開發(fā)。

一、智能家居控制系統(tǒng)的基本概述

（一）優(yōu)勢(shì)分析

與普通家居相比，智能家居不但保持了傳統(tǒng)家居的居住功能，而且還新增了建筑網(wǎng)絡(luò)通信，配備了信息化家電，實(shí)現(xiàn)了家居設(shè)備自動(dòng)化。智能家居系統(tǒng)成為將系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理融合為一體的高效率、高舒適度、高安全感、高方便性和具有環(huán)保性的新型居住環(huán)境。

（二） 需求分析

智能家居指的是利用嵌入式技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與通信技術(shù)，將智能家居的各子系統(tǒng)有機(jī)地與人們的日常家庭生活聯(lián)系在一起，通過綜合管理，增加人們生活和家居的舒適感與安全度。第一章論述了國內(nèi)智能家居系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。目前，智能家居系統(tǒng)通常是在高端酒店和住宅布局和安裝。智能家居系統(tǒng)在普通人家里的大規(guī)模推廣困難有兩個(gè)主要原因：布線復(fù)雜不利于完成住宅建設(shè)布局和安裝;系統(tǒng)單調(diào)，缺乏可以定制和個(gè)性化的服務(wù)。

二、智能家居控制系統(tǒng)技術(shù)

（一）無線組網(wǎng)技術(shù)

常見的構(gòu)建“無線家居”的無線通信組網(wǎng)技術(shù)如下：藍(lán)牙是一種支持設(shè)備短距離通信的無線電技術(shù)，是由東芝、愛立信、IBM、Intel、和諾基亞于1998年5月共同提出的近距離無線數(shù)據(jù)通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。HomeRF是由HomeRF工作組開發(fā)的，適合家庭區(qū)域范圍內(nèi)，在PC和用戶電子設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)無線數(shù)字通信的開放性工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[1]。Zigbee是ZigBee聯(lián)盟建立的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，主要適用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域。

（二）WIFI組網(wǎng)技術(shù)

WIFI無線網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有兩種：分別是Ad-Hoc結(jié)構(gòu)模式和Infrastructure結(jié)構(gòu)模式。Ad-Hoc結(jié)構(gòu)是一種省去了無線AP（Accesspoint）而搭建起的對(duì)等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。Infrastructure結(jié)構(gòu)是WIFI網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)，它是STA（工作站）和無線AP共同搭建起來的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)成星狀，中間的無線AP起橋接作用，這樣所有的STA就可以通過無線AP與其它有線或無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交互。本次設(shè)計(jì)采用的主要也是該模式[2]。

（三）WIFI無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)

WIFI無線傳感器網(wǎng)絡(luò)由采集系統(tǒng)、WIFI無線網(wǎng)卡、ARM嵌入式系統(tǒng)、無線AP等四部分組成。所有測(cè)試節(jié)點(diǎn)通過控制WIFI無線網(wǎng)卡將測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o線接入點(diǎn)，再由無線接入點(diǎn)橋接轉(zhuǎn)發(fā)到遠(yuǎn)端的控制臺(tái)。每個(gè)測(cè)試節(jié)點(diǎn)以ARM嵌入式系統(tǒng)作為控制中樞，嵌入式系統(tǒng)通過總線接口控制采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，同時(shí)通過RS232接口控制WIFI無線網(wǎng)卡的數(shù)據(jù)收發(fā)。

三、智能家居控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

（一）智能家居控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本論文設(shè)計(jì)主要將智能家居控制系統(tǒng)主要分五個(gè)部分組成：電源部分、控制器模塊、各個(gè)功能子模塊、智能家居控制系統(tǒng)內(nèi)部通信以及智能家居控制系統(tǒng)外部通信。電源部分：電源部分是為整個(gè)智能家居控制系統(tǒng)供電，因此是硬件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，在控制設(shè)備設(shè)計(jì)中是用直流開關(guān)電源接220V電壓來接入設(shè)備為系統(tǒng)供電，現(xiàn)在的ARM處理器為了減少系統(tǒng)的功耗、便于電源管理，采取多組電源供電的方式來工作?？刂破骱诵陌澹褐醒肟刂破魇钦麄€(gè)智能家居控制系統(tǒng)的核心，本設(shè)計(jì)采用嵌入式ARM-STM32F103芯片，通過一些預(yù)留I/O接口來連接其它功能子模塊，并可以在客戶需要其他功能時(shí)做出設(shè)備的擴(kuò)展。功能子模塊：功能子模塊以控制器為核心，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所需的特定功能，比如：智能燈光的控制、家庭電器設(shè)備的控制、室內(nèi)溫度及氣體的采集、遠(yuǎn)程控制等。每個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)功能都是由控制器來發(fā)送指令。智能家居控制系統(tǒng)內(nèi)部通信：其主要實(shí)現(xiàn)的功能是完成中央控制器與功能子模塊之間的信息傳遞。經(jīng)過前面對(duì)有線與無線通信方式的分析與研究，本次設(shè)計(jì)采用無線通信方式做為智能家居控制系統(tǒng)的內(nèi)部通信方式，并結(jié)合無線通信特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用WIFI以及串口通信做為內(nèi)部通信方式。智能家居控制系統(tǒng)外部通信：主要功能是實(shí)現(xiàn)用戶通過Internet遠(yuǎn)程操作與控制家居設(shè)備，隨著我國目前寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展日趨完善，技術(shù)的不斷成熟，現(xiàn)階段我國常用的寬帶接入方式有兩種：ADSL、無線上網(wǎng)及常說的WIFI，因此在控制系統(tǒng)中采用這兩種方式，添加W5300網(wǎng)關(guān)模塊，并將WIFI作為其外部通信，以此來降低系統(tǒng)成本及復(fù)雜度。

（二）智能家居控制系統(tǒng)方案框圖

經(jīng)過對(duì)智能家居控制系統(tǒng)方案的選擇及技術(shù)手段的選定，下圖給出本次控制系統(tǒng)方案框圖。由圖可見，本次論文設(shè)計(jì)旨在實(shí)現(xiàn)的功能有：通過溫濕度傳感器采集房間的溫濕度、通過氣體傳感器采集空氣有害氣體濃度、通過光照傳感器測(cè)量房間光照度，通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)智能家居統(tǒng)控制系統(tǒng)同Internet網(wǎng)絡(luò)連接，并通過Yeelink網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)與開關(guān)控制。

四、結(jié)語

總而言之，隨著社會(huì)的發(fā)展，人們的生活環(huán)境在受到越來越大的威脅，集中體現(xiàn)為人們的生活環(huán)境在不斷惡化，如果不對(duì)人們的生活環(huán)境進(jìn)行高度重視，人類的可持續(xù)發(fā)展將受到嚴(yán)重威脅。所以世界各國紛紛采取了節(jié)能減排和低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的策略。然而建筑作為人們?nèi)粘Ｉ钪械淖钪匾d體，其內(nèi)的能源消耗和碳排放是低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一個(gè)重要方面，所以應(yīng)該大力發(fā)展智能家居，在人們的居住環(huán)境方面對(duì)生活質(zhì)量進(jìn)行改進(jìn)。人們?cè)絹碓阶非笊钯|(zhì)量，所以用家庭智能化系統(tǒng)，具有重要的意義，也符合大眾的心聲。因此，智能家居控制系統(tǒng)有一個(gè)非常光明的前景，這也是本課題研究的意義。

篇3

1智能家居網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的構(gòu)成

電氣控制系統(tǒng)、消防報(bào)警系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)和安防門禁系統(tǒng)是完整智能家居網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，而網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層和物理層是系統(tǒng)總體的機(jī)構(gòu)，其中數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、控制網(wǎng)絡(luò)和音頻視頻網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)層中所包括的，而應(yīng)用層中則包括安全系統(tǒng)、家用電器和燈光系統(tǒng)等，物理層包括無線、電力線、電話線和雙絞線等傳輸媒介。系統(tǒng)總體包括的三個(gè)機(jī)構(gòu)可以將信息的集中控制和輸入輸出等完美實(shí)現(xiàn)。

2智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的解決方案

2.1基于單片機(jī)架構(gòu)系統(tǒng)基于單片機(jī)架構(gòu)系統(tǒng)是智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)三種解決方案中的一種，其處理單元是以單片機(jī)作為核心，并且共同組成控制系統(tǒng)的還要定制的硬件和軟件?；趩纹瑱C(jī)架構(gòu)系統(tǒng)相較于普通系統(tǒng)有很大程度的提升，尤其是在易用性、專業(yè)性和適用性方面。不過，由于智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在不斷地更新，其性能和功能都在增加，一片單片已經(jīng)無法將其完全控制，所以在聯(lián)合控制的時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)展能力不強(qiáng)、電路設(shè)計(jì)復(fù)雜和系統(tǒng)穩(wěn)定性不高等問題，需要我們進(jìn)一步解決。2.2基于PC機(jī)架構(gòu)系統(tǒng)家居網(wǎng)絡(luò)的核心就是智能家居主控制器，并且家居網(wǎng)絡(luò)指的是將一定的傳輸介質(zhì)和家庭內(nèi)部聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)資源共享。而PC機(jī)架構(gòu)系統(tǒng)將家用電腦視為主控制器，將電腦作為處理器，通過太網(wǎng)和一些設(shè)備的連接，對(duì)家居設(shè)備進(jìn)行規(guī)范和管理，這是一種十分先進(jìn)的系統(tǒng)，將現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的功能應(yīng)用其中，并利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的普及優(yōu)勢(shì)將其不斷開發(fā)，但是PC機(jī)架構(gòu)系統(tǒng)會(huì)使得智能家居控制系統(tǒng)的適用性有所下降，與此同時(shí)其成本也相對(duì)提高。并且PC機(jī)架構(gòu)系統(tǒng)需要電腦24小時(shí)開機(jī)，對(duì)于電能損耗也是十分大的。2.3基于嵌入式架構(gòu)系統(tǒng)所以嵌入式架構(gòu)系統(tǒng)指的是以專門設(shè)計(jì)的嵌入式主控制器來作為智能家居網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)，并且其核心是嵌入式系統(tǒng)，此系統(tǒng)可以將外部網(wǎng)絡(luò)和家居內(nèi)部的連接實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也可以將內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備和信息家電的控制實(shí)現(xiàn)，其對(duì)比較復(fù)雜的應(yīng)用十分適合，并且耗能也比較少，結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡單，這使得嵌入式架構(gòu)系統(tǒng)成為家居控制器的首選。但是嵌入式架構(gòu)系統(tǒng)也存在標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、開發(fā)周期長等缺點(diǎn)，并且其應(yīng)用面也相對(duì)來說窄一點(diǎn)，市場(chǎng)價(jià)格也偏高。嵌入式系統(tǒng)的智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)該將其成本不斷降低，這樣才能在未來迎來更加廣闊的市場(chǎng)。

3智能家居網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞桨?/p>

3.1總線型結(jié)構(gòu)智能家居網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞桨冈趻侀_網(wǎng)絡(luò)物理連接的前提之下，對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接形式進(jìn)行探討，也是網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)站點(diǎn)連接的形式和方式。總線型結(jié)構(gòu)是智能家居網(wǎng)絡(luò)中用的比較多的一種，其是指?jìng)€(gè)節(jié)點(diǎn)傳感器和家電在一條總線上，沒有中心節(jié)點(diǎn)控制的時(shí)候，公用電線上的信息的傳遞方向是從發(fā)送信息的節(jié)點(diǎn)向兩端擴(kuò)散的。并且，總線型結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)在接受到信息的時(shí)候，對(duì)地址進(jìn)行檢查，并且總線型結(jié)構(gòu)的擴(kuò)充性較好，安裝也相對(duì)來說更容易，可靠性也很高。3.2星型結(jié)構(gòu)智能家居網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用比較多的另一個(gè)結(jié)構(gòu)就是星型結(jié)構(gòu)，其將傳感器和家中電氣以星型的方式連接起來，形成網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)的中央節(jié)點(diǎn)是主控制器，而家用電器和其他節(jié)點(diǎn)傳感器則是直接連接在主控制器上，這樣最大的優(yōu)點(diǎn)就是便于建網(wǎng)，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)十分簡單，并且這樣也可以將傳輸誤差、網(wǎng)絡(luò)延遲等現(xiàn)象大大減小。

4智能家居網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案

4.1有線傳輸方式有線傳輸方式是智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)內(nèi)部傳輸接口的兩種傳輸途徑之一，并且有線傳輸方式主要包括電話線聯(lián)網(wǎng)、電力線聯(lián)網(wǎng)、以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)和總線聯(lián)網(wǎng)。其中電話線聯(lián)網(wǎng)是通過電話線實(shí)現(xiàn)信息的傳遞，可以使家庭內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸和電話業(yè)務(wù)互不干擾，并且其價(jià)格較低。而電力線聯(lián)網(wǎng)不光可以為家中所以電氣設(shè)備傳輸電能，另一方面還可以通過家庭內(nèi)部電力線進(jìn)行對(duì)外傳輸，在使用時(shí)不需要繁雜的布線。以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)主要在于技術(shù)的成熟，并且其實(shí)現(xiàn)的成本比較小，不過家庭用戶不愿意使用以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，因?yàn)樾枰馁M(fèi)用太高。總線聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)較為成熟，并且其抗干擾能力也很強(qiáng)。4.2無線傳輸方式無線傳輸方式主要有藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)網(wǎng)、IrDA紅外線技術(shù)聯(lián)網(wǎng)和ZigBee技術(shù)聯(lián)網(wǎng)。其中藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)網(wǎng)可以組建相應(yīng)的無線網(wǎng)絡(luò)，并且完全智能家居系統(tǒng)的需求，不過其通信距離比較短。而IrDA紅外線技術(shù)聯(lián)網(wǎng)是利用紅外線進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，成本不高，設(shè)備也很簡單，傳輸速度也很高，不過其沒有標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，對(duì)于家庭組網(wǎng)來說不太合適。ZigBee技術(shù)聯(lián)網(wǎng)是一種無線通信技術(shù)，并且適用于自動(dòng)化系統(tǒng)。在近距離低速率無線通信協(xié)議方面較為完善，其主要優(yōu)點(diǎn)在于成本較低，復(fù)雜度也不高，并且還可以雙向傳輸。4.3有線和無線方式組網(wǎng)比較有線方式組網(wǎng)在行業(yè)中已經(jīng)有了一定的通用性，并且其技術(shù)也相較成熟。但是有線方式中的電話線、電力線等組網(wǎng)技術(shù)都存在一定問題，移動(dòng)性比較低，在布線方面普遍都很麻煩，并且其擴(kuò)展性也不高。而無線方式組網(wǎng)的移動(dòng)性比較好，其擴(kuò)展性也高，并且在安裝時(shí)還能省很多電纜連線，但是無線方式組網(wǎng)的質(zhì)量不如有線方式組網(wǎng)，并且其傳輸信息也容易受到干擾。

5結(jié)束語

隨著我國綜合國力的不斷提升，國民生活水平不斷提高，其對(duì)于家庭網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的安裝和使用有了更高的要求，但是我國如今還面臨著技術(shù)成熟度不夠、基礎(chǔ)設(shè)施不足等問題。智能家居網(wǎng)絡(luò)中最為領(lǐng)先的就是無線移動(dòng)，其較強(qiáng)的移動(dòng)性和擴(kuò)展性受廣大群眾的喜愛，但是無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)依舊存在一些現(xiàn)實(shí)問題，需要我們不斷的優(yōu)化。利用對(duì)幾種智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的比較和分析，對(duì)其未來優(yōu)化做出一定貢獻(xiàn)，為我國實(shí)現(xiàn)強(qiáng)國夢(mèng)獻(xiàn)出一份力。

參考文獻(xiàn)

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篇4

引言

人們大部分時(shí)間是生存在房屋內(nèi)，房屋的功能影響著人們的生存質(zhì)量，為了全面提高人們居住條件，滿足人們快的緊張生活需求，智能家居系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，智能家居系統(tǒng)主要依靠住宅平臺(tái)進(jìn)行建設(shè)，智能系統(tǒng)是一套全新的系統(tǒng)，是近年來才大規(guī)模興起的高端科技，主要是通過與計(jì)算機(jī)結(jié)合，利用高度發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，把建筑內(nèi)的安防、家電、娛樂及照明等設(shè)備進(jìn)行連接，一個(gè)全系統(tǒng)折協(xié)調(diào)工作流程，使各個(gè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了相互作用與反作用，同時(shí)也能利用現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程控制，使各設(shè)備進(jìn)行工作與操作，實(shí)現(xiàn)家居環(huán)境的科技化、智能化和現(xiàn)代化，進(jìn)一步提高人們生活質(zhì)量。

1 智能家居系統(tǒng)發(fā)展

隨著現(xiàn)代科技的大發(fā)展大繁榮，創(chuàng)新技術(shù)不斷得到應(yīng)用，為了滿足人們?nèi)找嫣岣叩奈镔|(zhì)生活需要，智能家居已經(jīng)成為現(xiàn)代研究方向，其發(fā)展日漸強(qiáng)勢(shì)，智能家居完全滿足了人們?nèi)粘Ｉ钇鹁有枰?，涉及到人們生活的各個(gè)方面，以其新穎優(yōu)異的特性為人們家庭起居帶來方便，這是一種全新的生活理念，是時(shí)展的必然要求，注定引領(lǐng)未來生活趨勢(shì)。人們?cè)谏钪袑?duì)品味的追求一直沒改變，生活越來越細(xì)致，現(xiàn)代家居家用電器種類不斷增加，一些家電在功能設(shè)計(jì)上雖然完美，但在操作中卻顯得非常的繁瑣復(fù)雜，要想真正實(shí)現(xiàn)家電的方便、快速的操作目標(biāo)，就需要有一個(gè)整體的配套系統(tǒng)對(duì)眾多電器進(jìn)行管理與控制，設(shè)計(jì)開發(fā)人員利用了無線電通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制等技術(shù)，通過無線智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)，使所有的電器實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)統(tǒng)一控制。在實(shí)際設(shè)計(jì)思路中，設(shè)計(jì)人員通過總體研究，把家庭中應(yīng)用的電器進(jìn)行連接，通過總線技術(shù)將家用電器、通訊設(shè)備以及家庭保安裝備等多種設(shè)備進(jìn)行串聯(lián)，通過與信息技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，確保家居連接到一個(gè)智能系統(tǒng)上，通過集中或分散監(jiān)控進(jìn)行集中管理，實(shí)現(xiàn)家電的綜合功能展現(xiàn)，提高生活效率與質(zhì)量。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，不僅需要連接相關(guān)電器設(shè)備，更要在使用中與居住的環(huán)境形成配套，保證智能家庭設(shè)施跟現(xiàn)實(shí)中的居住環(huán)境相協(xié)調(diào)一致。不論怎樣，功能的實(shí)現(xiàn)主要依賴于智能家居控制系統(tǒng)中的家庭網(wǎng)絡(luò)控制器，家庭總線系統(tǒng)屬于這種家庭網(wǎng)絡(luò)控制器，利用它為使用者提供各種優(yōu)質(zhì)高效的服務(wù)，同時(shí)居住地之外的外部環(huán)境也與之相通連。智能住宅的核心就是智能家居系統(tǒng)，因此，智能家居系統(tǒng)在智能家庭中處于異常重要的地位。

2 智能家居系統(tǒng)概述

在智能家居發(fā)展過程中，有兩種解決方案，一是有線方式，二是無線方式，這是當(dāng)前普遍應(yīng)用的兩種智能家居系統(tǒng)控制方法。智能家居需要的線路較多，有一些復(fù)雜的工程整體布線工程非常復(fù)雜，有線系統(tǒng)存在許多不足，比如較差的保密性、接入設(shè)備昂貴、不能充分滿足音頻與視頻信號(hào)傳輸、接線布線復(fù)雜等，這些問題嚴(yán)重阻礙著智能家居未來的發(fā)展，當(dāng)前，這些問題也沒有得到更好的解決，將來，這些難題會(huì)伴隨4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐漸成熟而得到更好的改善。要想推進(jìn)智能化發(fā)展，就需要在無線條件下的控制系統(tǒng)做文章，提高智能化科技化含量，無線方法是很多智能家居公司著眼解決的主要問題，通過研究形成更加智能的系統(tǒng)控制方法。無線工程有效解決了以上問題，雖然價(jià)格稍微高一些，但能夠充分解決布線問題，同時(shí)也滿足了4G需求，大大提高了系統(tǒng)的應(yīng)用效果。

3 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及工作原理

智能家居系統(tǒng)作為綜合性操控系統(tǒng)，有著廣泛的內(nèi)容定義，主要包含不同類別家電設(shè)備、相關(guān)的接口設(shè)備、功能性主機(jī)和附屬設(shè)備，在智能家居中，主機(jī)和從機(jī)都有無線收發(fā)芯片，主機(jī)發(fā)出的信號(hào)能夠在一定范圍內(nèi)由從機(jī)接收到，這種通過收發(fā)無線數(shù)據(jù)來構(gòu)建小范圍的關(guān)聯(lián)性就是無線智能網(wǎng)絡(luò)。智能家居系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、系統(tǒng)軟件和系統(tǒng)硬件是主要內(nèi)容，是當(dāng)前無線智能家居控制系統(tǒng)開發(fā)時(shí)的關(guān)鍵。

系統(tǒng)工作原理較為復(fù)雜，簡要的說就是采用通用性模塊對(duì)設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)處理。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以O(shè)SI模型為標(biāo)準(zhǔn)，全面掌握好nRF24L01芯片特質(zhì)。系統(tǒng)主機(jī)構(gòu)建單片機(jī)核心，CPU是中心處理器，對(duì)相關(guān)信號(hào)進(jìn)行集成，主要作用是處理系統(tǒng)產(chǎn)生的大量信號(hào)，通過集中分析與控制，發(fā)揮技術(shù)作用，做好系統(tǒng)設(shè)備硬件功能劃分，不同的硬件有不同的作用，要使各硬件產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，形成交互通信能力，確保硬件設(shè)施互換性和互相操作性，在接口設(shè)計(jì)上，要統(tǒng)一協(xié)調(diào)，對(duì)不同的功能做好系統(tǒng)編程，保證了智能設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

nRF24L01是一種2.4GHz單片射頻收發(fā)芯片，主要由頻率調(diào)制器、合成器、晶體振蕩器等組成，其拓展功能更加強(qiáng)大，nRF24L01作為全新型單片射頻收發(fā)器件，能夠有效地提供物理層數(shù)據(jù)及相關(guān)管理內(nèi)容，對(duì)物理無線信道和MAC子層之間接口做了全面的定義。主要利用了FSK進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)制，由多個(gè)可調(diào)控頻道進(jìn)行選擇，實(shí)現(xiàn)了跳頻及頻道切換，大大縮短了工作時(shí)間，避免出現(xiàn)局部干擾，使跳頻故障率減少。nRF24L01進(jìn)行信道參數(shù)配置主要是利用了MCU串口作用，從機(jī)對(duì)接收的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理，對(duì)接方式主要是空中進(jìn)行，執(zhí)行MCU的指示任務(wù)，對(duì)家電產(chǎn)生系統(tǒng)完整的操作控制。

4 設(shè)計(jì)思路

4.1 硬件電路設(shè)計(jì)

通過對(duì)2.4G網(wǎng)絡(luò)中控制中心的分析，我們看到不同的節(jié)點(diǎn)如同協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，擁有節(jié)點(diǎn)的管理和2.4G網(wǎng)絡(luò)建立等任務(wù)操作功能。智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，工作中，主要由控制中心節(jié)點(diǎn)處理相關(guān)接收到的信息內(nèi)容，通過系統(tǒng)的分析處理，形成有效數(shù)據(jù)包，利用RS-232串口與PC機(jī)連接，顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)信息，對(duì)更改部分可以利用鍵盤進(jìn)行有效輸入，液晶顯示部分能夠直觀看到工作狀態(tài)。

4.2 傳感器電路設(shè)計(jì)

傳感器是系統(tǒng)的主要部分，包括時(shí)鐘模塊、電源模塊、傳感器模塊、無線模塊，這些內(nèi)容是傳感器節(jié)點(diǎn)硬件的關(guān)鍵。不同傳感器節(jié)點(diǎn)信息發(fā)出后，短時(shí)間內(nèi)就會(huì)通過控制中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行快速處理，利用nRF24L01無線模塊做好信息的全面接收，串口模塊發(fā)送信息至上位機(jī)，能夠直接進(jìn)行數(shù)據(jù)下載。

4.3 串口通信單元設(shè)計(jì)

串口通信單元設(shè)計(jì)較為重要，如果設(shè)計(jì)不理想，則影響工作效果，STC12C5A60S2增強(qiáng)型51芯片存在串行口接口，利用3根通信線實(shí)現(xiàn)串行通信，輸送時(shí)使用TXD串行數(shù)據(jù)，接收時(shí)使用RXD串行數(shù)據(jù)，地線是GND信號(hào)，不同的線路有不同的作用，要進(jìn)行明確標(biāo)注，避免出現(xiàn)串線現(xiàn)象。

4.4 無線收發(fā)模塊

硬件只是設(shè)計(jì)要點(diǎn)的一部分，最主要是是在智能家居設(shè)計(jì)中，射頻片nRF2401的使用。功率放大器，頻率合成器，調(diào)制器以及晶體振蕩器這些功能模塊集中都放進(jìn)芯片里面，確保射頻片能夠順利在2.4～2.5GHzISM頻段內(nèi)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，利用設(shè)計(jì)好的程序配置通信頻道，保證相關(guān)輸出功率符合設(shè)計(jì)要點(diǎn)。nRF2401最大的優(yōu)勢(shì)在于，能夠同時(shí)使用同一天線，對(duì)不同頻道數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，做好準(zhǔn)確接收。

5 結(jié)束語

篇5

關(guān)鍵詞：

物聯(lián)網(wǎng)；智能家居控制系統(tǒng)；嵌入式網(wǎng)關(guān)；監(jiān)控頁面

隨著科技的不斷進(jìn)步和社會(huì)信息化腳步的不斷加快，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸得到了迅速的發(fā)展，融合了信息采集、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析、節(jié)能環(huán)保等一系列物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居控制系統(tǒng)也逐漸走進(jìn)了人們的生活。智能家居控制系統(tǒng)是以信息傳輸網(wǎng)絡(luò)為硬件平臺(tái)，各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為軟件支撐平臺(tái)，通過現(xiàn)場(chǎng)總線將家庭生活中所用的通信設(shè)備、家居設(shè)備和家庭安全防范設(shè)備連接起來的一種智能控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能滿足人們對(duì)家居環(huán)境安全性、方便性、舒適性和可控制性的需求，具有良好的市場(chǎng)前景。鑒于此，筆者將對(duì)智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

根據(jù)智能家居控制系統(tǒng)的功能需求，將其分為四個(gè)子系統(tǒng)：①環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)，主要作用是將室內(nèi)的溫濕度、光照度等環(huán)境因素控制在適宜的范圍內(nèi)。②安防監(jiān)控子系統(tǒng)，主要作用是監(jiān)控室內(nèi)的防盜、火災(zāi)、燃?xì)庑孤┑劝踩珷顩r。一旦出現(xiàn)緊急情況，系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警，且使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作。③遠(yuǎn)程抄表子系統(tǒng)，主要作用是采集并顯示室內(nèi)的水、電、煤氣數(shù)據(jù)，月底發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)表。④供電控制子系統(tǒng)，主要作用是確保機(jī)電設(shè)備正常用電，并以室內(nèi)的溫濕度、光照度、安防等為對(duì)象進(jìn)行優(yōu)化控制。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)兼顧各個(gè)系統(tǒng)之間的交互聯(lián)動(dòng)控制，在組態(tài)軟件Kingview的基礎(chǔ)上開發(fā)具有開放性的智能家居綜合管理系統(tǒng)。

2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)上述智能家居的總體設(shè)計(jì)，采用無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)ZigBee和嵌入式ARM技術(shù)構(gòu)建家庭WEB網(wǎng)關(guān)平臺(tái)，通過紅外傳感器、氣敏傳感器、濕敏傳感器、溫度傳感器和無線智能插座等設(shè)備實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。本文僅選擇其中兩個(gè)具有代表性的子系統(tǒng)來介紹具體的設(shè)計(jì)情況。

2.1環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)主要包括溫濕度和光照的檢測(cè)兩部分。溫濕度檢測(cè)是非常重要的一環(huán)，本設(shè)計(jì)選用數(shù)字式集成溫濕度傳感器SHT11來實(shí)現(xiàn)該功能。SHT11的檢測(cè)精度能夠滿足家庭使用需求，其檢測(cè)信號(hào)通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)傳送到家庭WEB網(wǎng)關(guān)平臺(tái)，并通過家庭網(wǎng)關(guān)進(jìn)行后續(xù)信號(hào)的處理。無線傳感網(wǎng)絡(luò)采用ZigBee技術(shù)。ZigBee這種新型的無線網(wǎng)絡(luò)具有抗干擾、低功耗、易組網(wǎng)等特點(diǎn)，能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的需求。本設(shè)計(jì)選用的ZigBee芯片為CC2430芯片。該芯片是世界上首款符合ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的射頻單芯片，其頻率為2.4GHz，由CHIPCON公司設(shè)計(jì)，適用于多種ZigBee標(biāo)準(zhǔn)的無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以及與之相關(guān)的路由器、協(xié)調(diào)器和終端設(shè)備等。CC2430芯片集成度很高，只需較少的器件就可以組建一個(gè)完整的系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)的接收和發(fā)送。在硬件電路的基礎(chǔ)上，配合相應(yīng)軟件就可以實(shí)現(xiàn)溫濕度信號(hào)的采集和報(bào)警。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的檢測(cè)和控制，除了由上述溫濕度檢測(cè)電路向家庭網(wǎng)關(guān)傳送數(shù)據(jù)外，還需要設(shè)計(jì)一個(gè)接收控制命令的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本文選用以標(biāo)準(zhǔn)CC2430模塊為核心的智能插座，并在擴(kuò)展繼電器控制電路，根據(jù)開關(guān)命令實(shí)現(xiàn)繼電器的通電和斷電。繼電器的通電和斷電由CC2430的一個(gè)輸出引腳控制。智能插座硬件節(jié)點(diǎn)電路如圖1所示。當(dāng)三極管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)，繼電器線圈會(huì)出現(xiàn)較大的感應(yīng)電勢(shì)，為了保護(hù)三極管，在繼電器兩端反向串聯(lián)一個(gè)續(xù)流二極管4418，以吸收該電勢(shì)。

2.2安防監(jiān)控子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)安防監(jiān)控子系統(tǒng)的硬件電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中，氣敏傳感器負(fù)責(zé)檢測(cè)燃?xì)獾男孤┣闆r。本設(shè)計(jì)選擇QM-N5型氣敏傳感器，當(dāng)其檢測(cè)到燃?xì)庑孤r(shí)，電導(dǎo)率迅速升高，將此信號(hào)放大后通過CC2430模塊傳送給主控器。熱釋電紅外傳感器是基于熱電效應(yīng)的紅外傳感器，其熱電系數(shù)高于熱電偶，由傳感探測(cè)元、干涉濾光片和場(chǎng)效應(yīng)管匹配器三部分組成，通過配套的菲尼爾透鏡，能夠檢測(cè)到一定范圍內(nèi)的人體輻射，并進(jìn)行防盜報(bào)警?；馂?zāi)報(bào)警選用煙霧傳感器，當(dāng)檢測(cè)到煙霧時(shí)，傳感器的電阻值發(fā)生變化，并輸出相應(yīng)的信號(hào)進(jìn)行報(bào)警。

3嵌入式網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在智能家居控制系統(tǒng)中占據(jù)非常重要的地位，它起著承上啟下的作用，是連接服務(wù)器與終端設(shè)備的樞紐，且負(fù)責(zé)運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)和家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的交互訪問。此外，用戶對(duì)家居設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和管理也需要通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)完成。本設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)采用S3C2440芯片作為主控制器。S3C2440是以ARM920T為核心的RISC微處理器。該芯片具有低功耗和高性能的特點(diǎn)，能夠滿足設(shè)計(jì)需求。家庭網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。主控制器S3C2440和ZigBee模塊、3G模塊的連接通過USB接口實(shí)現(xiàn)。

4監(jiān)控界面設(shè)計(jì)

利用北京亞控科技發(fā)展有限公司開發(fā)的組態(tài)軟件Kingview6.53來設(shè)計(jì)監(jiān)控界面。Kingview軟件是用于過程控制和數(shù)據(jù)采集的專用軟件，提供資源管理模式的操作界面，使用靈活，支持多種主流硬件設(shè)備，包括艾默生、歐姆龍、西門子等各廠家的PLC系列、智能儀表系列、智能模塊系列、板卡系列等。Kingview軟件具有較強(qiáng)的通信功能，并提供OPC接口、網(wǎng)絡(luò)等功能，在國內(nèi)市場(chǎng)占有很大的比例。

4.1基于Kingview的設(shè)備驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)Kingview軟件將與其通信的設(shè)備都看作是外部設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備的通信，Kingview軟件內(nèi)置了大量設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，以此作為通訊接口。在運(yùn)行期間，Kingview軟件通過驅(qū)動(dòng)程序和外部設(shè)備收發(fā)數(shù)據(jù)。每一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序都是Kingview軟件的一個(gè)COM對(duì)象。這種通信方式使驅(qū)動(dòng)程序和Kingview軟件組成一個(gè)完整的系統(tǒng)。Kingview軟件驅(qū)動(dòng)程序是其與硬件設(shè)備連接的樞紐，本設(shè)計(jì)中的通信協(xié)議采用小端模式，即默認(rèn)數(shù)據(jù)格式為低字節(jié)數(shù)據(jù)在前。該協(xié)議定義了光強(qiáng)感測(cè)設(shè)備、燈光控制設(shè)備、溫濕度檢測(cè)設(shè)備、電能檢測(cè)設(shè)備、人體檢測(cè)設(shè)備、燃?xì)庑孤z測(cè)設(shè)備、智能插座、幕布控制設(shè)備共八類設(shè)備。利用驅(qū)動(dòng)加載工具將驅(qū)動(dòng)加載到Kingview軟件中需要以下三步：①給該驅(qū)動(dòng)配置一個(gè)描述文件（擴(kuò)展名為.des）。該描述文件不能單獨(dú)使用和操作，只能配合驅(qū)動(dòng)文件一起安裝使用。②在建好.des文件后，利用驅(qū)動(dòng)開發(fā)包工具加載安裝驅(qū)動(dòng)。③打開Kingview軟件的工程管理器，點(diǎn)擊“設(shè)備”，然后再點(diǎn)“新建”，出現(xiàn)“設(shè)備配置向?qū)А保凇霸O(shè)備驅(qū)動(dòng)”一欄即可看到新加載的驅(qū)動(dòng)。

4.2基于Kingview的監(jiān)控界面設(shè)計(jì)監(jiān)控界面是使用者操控底層設(shè)備的界面，通過監(jiān)控界面可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家居設(shè)備的全面檢測(cè)和實(shí)時(shí)控制。利用Kingview軟件開發(fā)工程的一般步驟如下：設(shè)計(jì)圖形界面，即定義畫面；定義設(shè)備；構(gòu)造數(shù)據(jù)庫，即定義變量；建立動(dòng)畫連接；運(yùn)行和調(diào)試。

5結(jié)束語

綜上所述，智能家居控制系統(tǒng)的應(yīng)用使得家庭生活更安全、方便，提高了人們的生活質(zhì)量，具有良好的應(yīng)用前景。本文設(shè)計(jì)的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)不僅能夠?qū)⒄麄€(gè)家居中可連接到網(wǎng)絡(luò)的所有電氣設(shè)備有機(jī)整合到一起，并對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行有效控制，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，具有實(shí)現(xiàn)簡單、性能穩(wěn)定、適用范圍廣、安全、可靠等優(yōu)點(diǎn)，值得被廣泛推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

篇6

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2015）12-0000-00

1 引言

當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步不僅加速了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，同時(shí)也提升了人類對(duì)于物質(zhì)生活水平的大力需求[1]。一直以來，居住環(huán)境都是人們較為關(guān)注的領(lǐng)域，隨著網(wǎng)絡(luò)、微電子、光電、通信等高新技術(shù)飛速發(fā)展，家居環(huán)境的“智能化”這一概念也不斷促使科技工作者們將計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)引入民用小區(qū)、住宅以及小區(qū)建筑技術(shù)之中[2]。本文設(shè)計(jì)了一款集智能無線遙控、手機(jī)遠(yuǎn)程控制、Internet遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能系統(tǒng)警報(bào)等功能與一體的遠(yuǎn)程智能家居控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)圖像處理能力及監(jiān)控能力，可以廣泛應(yīng)用于交通領(lǐng)域、金融系統(tǒng)、住宅設(shè)施、學(xué)校、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等安防領(lǐng)域。尤其是在基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)察、智能化預(yù)警及報(bào)警方式等方面有著廣泛的應(yīng)用。

2 系統(tǒng)整體構(gòu)造

本系統(tǒng)高效集成了綜合布線、網(wǎng)絡(luò)通信、 安全防范、自動(dòng)控制和音視頻等技術(shù)。其中，網(wǎng)絡(luò)通信的傳送與交互方式采用無線網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的傳遞，為了提高產(chǎn)品的監(jiān)控能力，文中還通過智能計(jì)算技術(shù)對(duì)信息進(jìn)行分析并處理。音視頻部分采用DSP與ARM相結(jié)合的技術(shù)提高數(shù)據(jù)圖像處理能力[3]?？傮w設(shè)計(jì)大致可概括為命令發(fā)射零碎和命令執(zhí)行零碎等兩部分[4]。主要可完成自動(dòng)照明、遙控窗戶窗簾、空調(diào)控制、花草自動(dòng)灌溉、防盜監(jiān)控報(bào)警等功能。

2.1 命令發(fā)射零碎

命令發(fā)射零碎主要工作過程如下：當(dāng)設(shè)置在房間中各處的各類傳感設(shè)備接納各類傳感信號(hào)后，將觸發(fā)的控制命令發(fā)出，再進(jìn)行人的主觀遙控采取手動(dòng)觸發(fā)方式對(duì)相應(yīng)的發(fā)射類智能儀器，從而實(shí)現(xiàn)收回控制命令的目的。其中手持命令終端可包括手機(jī)、平板電腦、觸摸屏等無線通信設(shè)備。

在本系統(tǒng)中，當(dāng)溫濕度變化的相關(guān)數(shù)據(jù)被溫濕度傳感器搜集到以后，其中，溫濕度變化的觸發(fā)命令可根據(jù)當(dāng)時(shí)具體情況進(jìn)行人為設(shè)置。當(dāng)溫度或濕度的相關(guān)數(shù)據(jù)滿足事先所設(shè)置的觸發(fā)條件時(shí)，就執(zhí)行收回控制命令的措施。例如當(dāng)外部天氣變冷時(shí)，室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)即可達(dá)到事先人為設(shè)定的觸發(fā)命令值，室內(nèi)空調(diào)開始工作，進(jìn)行室內(nèi)加熱；當(dāng)外部天氣變熱時(shí)，室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)即可達(dá)到事先人為設(shè)定的觸發(fā)命令值，室內(nèi)空調(diào)開始工作，進(jìn)行室內(nèi)降溫，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程溫度控制部分。本系統(tǒng)同時(shí)包含了感光模塊，當(dāng)室外天氣晴朗達(dá)到事先預(yù)設(shè)的觸發(fā)條件時(shí)，室內(nèi)燈光主動(dòng)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的；當(dāng)室外陰天或下雨達(dá)到事先預(yù)設(shè)的觸發(fā)條件時(shí)，室內(nèi)燈光主動(dòng)打開，從而實(shí)現(xiàn)了燈光自動(dòng)控制功能。同時(shí)，為了達(dá)到防盜監(jiān)控報(bào)警的目的，在室內(nèi)安裝了人體感應(yīng)器用以檢測(cè)室內(nèi)無人狀態(tài)時(shí)的內(nèi)部活動(dòng)情況。當(dāng)安防設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，若監(jiān)測(cè)到室內(nèi)有人即刻撥打電話報(bào)警。從而完成安全監(jiān)控報(bào)警功能。

2.2 命令執(zhí)行零碎

燈光、電器、窗簾等設(shè)備的控制命令的執(zhí)行主要通過智能面板來完成，當(dāng)各類控制命令被智能面板接收后，智能面板首先會(huì)對(duì)解碼進(jìn)行分析，進(jìn)而觸發(fā)相關(guān)的強(qiáng)電驅(qū)動(dòng)電路。例如空調(diào)、電視機(jī)、DVD等紅外家電的控制主要經(jīng)過裝置在棚頂?shù)娜梭w感應(yīng)器來完成，當(dāng)人所發(fā)出的控制信號(hào)被人體感應(yīng)器接收到以后，該控制信號(hào)即刻轉(zhuǎn)發(fā)為對(duì)應(yīng)的紅外指令從而達(dá)到對(duì)相應(yīng)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行控制的目的。另外室內(nèi)還具備安防報(bào)警功能，此功能主要由數(shù)字安防模塊完成，當(dāng)報(bào)警模塊接收到控制命令后，相關(guān)的控制系統(tǒng)會(huì)將命令轉(zhuǎn)換成匹配的語音信號(hào)，并撥打給預(yù)設(shè)的電話號(hào)碼進(jìn)行報(bào)警。

3 本系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

（1）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理。整體框架上，該設(shè)計(jì)可以根據(jù)不同場(chǎng)合的需求增加或者刪減子系統(tǒng)以滿足對(duì)響應(yīng)功能的需要。并且該智能家居的控制系統(tǒng)是由網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)將多個(gè)子系統(tǒng)連接起來形成的。（2）操作管理便捷。該系統(tǒng)具有易于操作、簡單方便等優(yōu)勢(shì)。所有的設(shè)備都可以由人通過手機(jī)，平板電腦，觸摸屏的無線通信設(shè)備進(jìn)行指令操作。（3）場(chǎng)景控制功能豐富?？梢愿鶕?jù)使用者的具體需求設(shè)置各種控制情景，如宴會(huì)情景，回家情景、節(jié)能情景、離家情景，下雨情景，生日情景等，可以極大的滿足人們對(duì)各類生活模式和生活品質(zhì)的需求。（4）信息資源共享?？梢詫⒓依锏臏貪穸然蚋稍锒鹊认嚓P(guān)數(shù)據(jù)信息內(nèi)容到網(wǎng)上以便在各個(gè)區(qū)域形成環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)，為環(huán)境的監(jiān)測(cè)提供有效有價(jià)值的信息。

另外，該系統(tǒng)還配置了多款節(jié)能子系統(tǒng)，具有自動(dòng)照明、遙控窗戶窗簾、太陽能電池板、花草自動(dòng)灌溉系統(tǒng)以及風(fēng)力發(fā)電設(shè)備等等，具有節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)。

4 結(jié)語

綜上所述，本系統(tǒng)是一款集智能無線遙控、手機(jī)遠(yuǎn)程控制、Internet遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能系統(tǒng)警報(bào)等功能與一體的遠(yuǎn)程智能家居控制系統(tǒng)，由于采取了DSP與ARM相結(jié)合的技術(shù)使得該系統(tǒng)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)圖像處理能力及監(jiān)控能力，不僅可以應(yīng)用于家具住所，同時(shí)也可以廣泛應(yīng)用于交通領(lǐng)域、金融系統(tǒng)、住宅設(shè)施、學(xué)校、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、蔬菜大棚等安防領(lǐng)域，具有成本低、安全簡單、易操作等優(yōu)點(diǎn)。是一款具有廣泛發(fā)展前景的遠(yuǎn)程智能家具控制體統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 甘早斌，李開，魯宏偉.物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2014

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中圖分類號(hào)：TN07 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）08-0256-03

智能家居行業(yè)發(fā)展越來越快，智能窗簾作為智能家居系統(tǒng)中的重要組成部分逐漸引起大家的關(guān)注。季節(jié)不同、天氣不同、以及溫度變化或上下班的時(shí)段等都對(duì)窗簾的打開與閉合的操作是不一致的，這對(duì)于智能家居中窗簾的控制提出了不同的需求。因此，設(shè)計(jì)合理的智能窗簾控制系統(tǒng)已經(jīng)迫在眉睫。

1系統(tǒng)工作原理

智能窗簾是帶有一定自我反應(yīng)、調(diào)節(jié)、控制功能的窗簾。如根據(jù)室內(nèi)環(huán)境狀況自動(dòng)調(diào)光線強(qiáng)度、平衡室內(nèi)溫度等。能給居住環(huán)境帶來更好的舒適度和安全感，此外，還能將被動(dòng)靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇?dòng)智慧的工具，提供信息交換功能，給生活帶來諸多便利。

本文主要完成對(duì)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制和信息處理。系統(tǒng)主要MCU主控模塊、光敏電阻傳感器模塊、溫度信息采集模塊、無線發(fā)射與接收模塊、數(shù)碼管顯示模塊以及LED指示燈組成。

無線控制：該模塊的功能是用戶通過上位機(jī)利用無線發(fā)射與接收模塊發(fā)送指令控制窗簾的開關(guān)。

環(huán)境自動(dòng)控制：智能窗簾控制系統(tǒng)以光照和溫度傳感器檢測(cè)到的信號(hào)作為輸入信號(hào)，模擬窗簾小燈（LED指示燈）作為信號(hào)輸出執(zhí)行器件，單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行控制。其硬件框圖如圖1所示。

2核心硬件電路設(shè)計(jì)

2.1光敏電阻傳感器模塊

利用單片機(jī)結(jié)合光敏電阻傳感器作為光照采集器，可以檢測(cè)外界光強(qiáng)度。其工作原理圖如圖2所示。單片機(jī)控制模擬窗簾小燈的亮滅。實(shí)現(xiàn)窗簾的打開與關(guān)閉。

2.2溫度傳感器模塊

溫度模塊采用DS18820溫度傳感器。它能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式，它采用3引腳TO-92封裝，溫度測(cè)量范圍為-55℃～+125℃，編程設(shè)置9～12位分辨率。其實(shí)物圖如圖4所示。

2.3無線發(fā)射與接收模塊

無線發(fā)射與接受模塊采用NRF24L01模塊，它是一款單片無線收發(fā)器芯片。工作在2.4～2.5GHz ISM，可以通過SPI接口設(shè)置輸出功率頻道選擇和協(xié)議?？梢酝ㄟ^上位機(jī)控制單片機(jī)IO口輸入信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)智能窗簾的遠(yuǎn)程控制。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包含了基本模塊子程序和智能控制子程序兩大部分，其中基本模塊子程序中含有晶振電路、復(fù)位電路、按鍵電路，下載電路，AMS1117（5V轉(zhuǎn)3V）電路，LED電路模塊、數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路等，智能控制子程序中含有光控、溫控與無線控制以及操作界面等的設(shè)計(jì)模塊。主程序構(gòu)成無限循環(huán)，在系統(tǒng)初始化后，循環(huán)掃描各個(gè)功能模塊，并完成各個(gè)子程序之間的聯(lián)系任務(wù)，達(dá)到聯(lián)合有序的控制。

軟件設(shè)計(jì)主要是模塊化編寫的，包括：光照強(qiáng)度子程序、DSl8820子程序、NRF24L01子程序、LED數(shù)碼管顯示模塊子程序。在軟件方面，以C語言驅(qū)動(dòng)各模塊工作，實(shí)現(xiàn)各模塊的協(xié)調(diào)工作，硬件方面采用PROTUES軟件進(jìn)行仿真。

主程序構(gòu)成無限循環(huán)，主要完成單片機(jī)初始化，關(guān)中斷，按鍵掃描，判定是否為自動(dòng)模式等功能。流程圖如圖7所示。

啟動(dòng)主程序，先模塊上電為自動(dòng)模式，接著初始化NRF24L01，讀取溫度數(shù)據(jù)；然后判定操作模式。如果為自動(dòng)模式則ZIDONG=0；如果為手動(dòng)模式則ZIDONG=1。自動(dòng)模式下對(duì)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行判定，控制LED燈閃爍。手動(dòng)模式下則通過上位機(jī)操作執(zhí)行相應(yīng)的工作。如果都不是，則是復(fù)位鍵，進(jìn)行復(fù)位操作。

4調(diào)試

1）智能窗簾控制系統(tǒng)基本功能的實(shí)現(xiàn)：系統(tǒng)的啟動(dòng)和初始化是否正常，各個(gè)模塊的啟動(dòng)是否正常，工作狀態(tài)是否穩(wěn)定；按鍵控制是否靈敏、數(shù)碼管顯示是否正確；能否通過按鍵設(shè)置窗簾開啟或關(guān)閉的溫度閾值，并能通過數(shù)碼管顯示；按鍵能否切換控制模式；按鍵能否控制窗簾的限位開關(guān)。

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2系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)由飛思卡爾的kinetis系列的K60FX512VLQ15（以下簡稱K60）芯片作為控制核心，K60是飛思卡爾公司設(shè)計(jì)的一款性能卓越的芯片，主要用于汽車電子，在全國大學(xué)生智能車競(jìng)賽“飛思卡爾杯”中為核心控制芯片之一。該芯片內(nèi)部自帶電源管理模塊，有低功耗模式，在智能家居中作為主控芯片很合適。其次，作為一款32位的單片機(jī)，擁有很多IO線，片內(nèi)集成各種通信模塊，系統(tǒng)安全模塊，有利于提高智能家居系統(tǒng)的安全性。

2.1電源模塊

本系統(tǒng)采用6~8V的電源為系統(tǒng)供電，但系統(tǒng)使用的電壓為5V，芯片使用的是3.3V的電壓，因此需要設(shè)計(jì)電源電路將電源電壓轉(zhuǎn)換為5V和3.3V電壓供電路正常工作。使用TPS76850穩(wěn)壓芯片組成系統(tǒng)穩(wěn)壓電源模塊輸出的電壓穩(wěn)定，電壓大小為+5V，滿足系統(tǒng)的正常使用，TPS76850所需的元件較少，電路內(nèi)部還有過流，過熱保護(hù)以及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠性高，方便，而且價(jià)格便宜。由于K60需要3.3V電壓才能穩(wěn)定工作且能夠設(shè)計(jì)工作在低功耗模式下，因此還需采用3.3V穩(wěn)壓模塊，ams1117-3.3是比較常用的三端穩(wěn)壓器，而且價(jià)格便宜，而且滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，于是采用該穩(wěn)壓器穩(wěn)定輸出3.3V電壓保證芯片正常工作。電路圖如圖1所示。

2.2繼電器模塊

繼電器是一種電控制器件，是當(dāng)輸入量（激勵(lì)量）的變化達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)之間的互動(dòng)關(guān)系。通常應(yīng)用于自動(dòng)化的控制電路中，它實(shí)際上是用小電流去控制大電流運(yùn)作的一種“自動(dòng)開關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器是具有隔離功能的自動(dòng)開關(guān)元件，廣泛應(yīng)用于遙控、遙測(cè)、通訊、自動(dòng)控制、機(jī)電一體化及電力電子設(shè)備中，是最重要的控制元件之一。由于控制芯片是工作在低壓范圍而家居環(huán)境通常是220v的電壓，在控制過程中只能采取繼電器來控制家庭電網(wǎng)絡(luò)。

2.3紅外射頻模塊

紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個(gè)部分。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實(shí)際上是一只特殊的發(fā)光二極管，由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時(shí)，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。紅外遙控的特點(diǎn)是不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設(shè)備。由于其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會(huì)產(chǎn)生相互干擾；電路調(diào)試簡單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控。而且紅外接收發(fā)送管的價(jià)格便宜，性能優(yōu)異，在很多家用電器中都有使用，在智能家居系統(tǒng)中添加紅外接收發(fā)送模塊將大多數(shù)家庭設(shè)備巧妙的聯(lián)系在一起，配合軟件編程讓紅外接收發(fā)送模塊自學(xué)習(xí)紅外碼將釋放大量的遙控器以及減少電池的使用?？紤]到設(shè)備可能在不同的房間內(nèi)會(huì)面臨信號(hào)接收不到的問題，因此采用多個(gè)紅外收發(fā)傳感器，在形成多方面接收信號(hào)，以擴(kuò)大控制范圍，在測(cè)試過程中是可行的。

2.4通信模塊

串口wifi無線模塊是將無線AP的wifi信號(hào)轉(zhuǎn)換為串口的即插即用模塊，該系統(tǒng)使用的是SSC-WiFi-03。SSC-WiFi-03是上海迅瞻電子科技第三代串口WLAN模塊產(chǎn)品，該產(chǎn)品是基于標(biāo)準(zhǔn)UART接口符合IEEE802.11b/g模式的WiFi無線網(wǎng)絡(luò)嵌入式模塊。模塊內(nèi)置無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IEEE802.11協(xié)議棧以及TCP/IP協(xié)議棧，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶串口數(shù)據(jù)到無線網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)換。通過SSC-WiFi模塊，傳統(tǒng)的串口設(shè)備也能輕松接入無線網(wǎng)絡(luò)。模塊采用高性能低功耗IEEE802.11b/g無線通信芯片，片內(nèi)集成了高性能微處理器實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的透明傳輸，工作于2.4GHz全球開放ISM頻段免許可證使用，可廣泛應(yīng)用于各種場(chǎng)合的短距離無線通信、工業(yè)控制領(lǐng)域。產(chǎn)品本身可將自己的串口接到計(jì)算機(jī)后用配置程序進(jìn)行通信速率、格式、編碼等的設(shè)定，無須其它任何編程裝置。使用該模塊大大簡化了系統(tǒng)的編程，可以直接使用uart模塊接收來自wifi的信息從而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，而且wifi可以遠(yuǎn)距離，聯(lián)網(wǎng)操作。擴(kuò)大了系統(tǒng)的實(shí)用性，方便性。

2.5溫度傳感器模塊

該系統(tǒng)采用DS18B20溫度傳感器，測(cè)量室內(nèi)溫度，當(dāng)用戶切換到家庭自動(dòng)控制模式時(shí)，只要錄入家庭空調(diào)的遙控編碼，會(huì)自動(dòng)的根據(jù)測(cè)得的溫度調(diào)控室內(nèi)的溫度從而避免室內(nèi)過冷過熱，也可以達(dá)到節(jié)電。DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。主要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測(cè)溫，高爐水循環(huán)測(cè)溫，鍋爐測(cè)溫，機(jī)房測(cè)溫，農(nóng)業(yè)大棚測(cè)溫，潔凈室測(cè)溫，彈藥庫測(cè)溫等各種非極限溫度場(chǎng)合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域，這有利于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

2.6顯示模塊

考慮到系統(tǒng)省電節(jié)能，又需要顯示模塊，于是采用OLED顯示，OLED顯示技術(shù)具有自發(fā)光的特性，采用非常薄的有機(jī)材料涂層和玻璃基板，當(dāng)有電流通過時(shí)，這些有機(jī)材料就會(huì)發(fā)光，而且OLED顯示屏幕可視角度大，并且能夠節(jié)省電能。OLED的成本相對(duì)其他顯示模塊成本低廉，而且控制系統(tǒng)不需要華麗的視覺，主要目的是智能化的家居以及節(jié)能，而且OLED的編程較其他顯示模塊簡單，因此采用OLED是最合適不過的了。

3軟件設(shè)計(jì)模塊

本系統(tǒng)基思卡爾的K60芯片的智能家居系統(tǒng)的工作流程如下：系統(tǒng)上電復(fù)位，程序初始化，顯示界面初始化設(shè)置，按鍵進(jìn)行操作，錄入家庭內(nèi)部的設(shè)備紅外編碼，保留紅外編碼。設(shè)置wifi配對(duì)信息，安全信息等一系列的系統(tǒng)初始化進(jìn)程。以保證設(shè)備能夠完美運(yùn)行，掉電后恢復(fù)后也可以運(yùn)行。初始化完成后系統(tǒng)進(jìn)行中斷執(zhí)行程序，如果有用戶的操作指令被檢測(cè)到，執(zhí)行用戶的指令，前期設(shè)計(jì)中沒有設(shè)計(jì)自己的app，使用的是代碼指令，可能會(huì)令用戶感到不滿意，在后期的軟件實(shí)現(xiàn)中會(huì)加入app功能，直接用手機(jī)app操作智能系統(tǒng)，即使出門在外只要有網(wǎng)絡(luò)就可以控制家庭的設(shè)備?，F(xiàn)在實(shí)現(xiàn)的功能是只要用戶輸入相應(yīng)的指令后即可控制家庭的用電設(shè)備的開關(guān)，各種紅外設(shè)備的啟動(dòng)還有各種操作，如果用戶設(shè)置智能模式，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)設(shè)定的模式進(jìn)行執(zhí)行實(shí)現(xiàn)智能控制，達(dá)到家居生活的舒適與便攜。

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隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和人們生活水平的逐步提升，人們對(duì)生活的要求越來越高。伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在全球的興起，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)逐步應(yīng)用于智能家居設(shè)備里。為用戶提供便利，舒適，智能化的生活體驗(yàn)。目前，國內(nèi)已經(jīng)有多家設(shè)備生產(chǎn)商已經(jīng)提出并研發(fā)了相關(guān)智能化的家居產(chǎn)品，但是這些產(chǎn)品價(jià)格較高，應(yīng)用的領(lǐng)域各不相同，很能統(tǒng)一形成一個(gè)整體化的系統(tǒng)應(yīng)用。為此，本文基于ZigBee，gsm等無線通信技術(shù)，提出建立一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有成本低，功耗小，結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，便于大規(guī)模普及等特點(diǎn)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)融合了ZigBee無線傳感器技術(shù)，wifi無線通信網(wǎng)絡(luò)，GPRS無線通信技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)了基于ZigBee技術(shù)的傳感器的無線組網(wǎng)及數(shù)據(jù)的傳輸，基于GPRS的手機(jī)短信報(bào)警和手機(jī)通訊控制，可以通過互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信實(shí)現(xiàn)家居環(huán)境監(jiān)測(cè)，家電設(shè)備遠(yuǎn)程控制等功能。

本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要包括三個(gè)部分，數(shù)據(jù)采集部分，數(shù)據(jù)傳輸部分和網(wǎng)絡(luò)控制部分。其中數(shù)據(jù)采集部分由多種傳感器節(jié)點(diǎn)組成，這些傳感器用來采集室內(nèi)環(huán)境的數(shù)據(jù)，監(jiān)測(cè)房間環(huán)境的變化。例如使用溫濕度傳感器采集房間內(nèi)的溫濕度數(shù)據(jù)，CO傳感器采集房間內(nèi)的濃度，空氣質(zhì)量傳感器采集房間內(nèi)的空氣質(zhì)量以及各個(gè)家電設(shè)備的狀態(tài)信息，并將采集到的數(shù)據(jù)通過ZigBee終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送。ZigBee協(xié)調(diào)器將收集的各個(gè)ZigBee終端節(jié)點(diǎn)的信息，這些信息通過協(xié)調(diào)器的串口將數(shù)據(jù)發(fā)送到嵌入式網(wǎng)關(guān)或者家庭計(jì)算機(jī)。家庭計(jì)算機(jī)處理后發(fā)送給3G模塊，以短信的形式反饋給遠(yuǎn)程智能移動(dòng)設(shè)備。此外，一些家用電器設(shè)備也可以通過繼電器或者執(zhí)行控制器，通過ZigBee終端節(jié)點(diǎn)獲取這些電器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，遠(yuǎn)程用戶就可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種家電設(shè)備的狀態(tài)查詢，控制家電設(shè)備。整個(gè)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 無線通信模塊設(shè)計(jì)

家居環(huán)境監(jiān)測(cè)主要使用了不同的傳感器，這些傳感器的連接采用ZigBee無線組網(wǎng)技術(shù)。ZigBee協(xié)議是一個(gè)無線通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)定義了短距離，低速率無線數(shù)據(jù)傳輸通信所需要的一系列通信協(xié)議。ZigBee協(xié)議棧是協(xié)議的具體實(shí)現(xiàn)形式，通過ZigBee協(xié)議棧應(yīng)用層的API調(diào)用可實(shí)現(xiàn)傳感器無線組網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳輸。

為了實(shí)現(xiàn)較低功率的損耗和降低成本材料。無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的主要設(shè)備是CC2530，CC2530 是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 應(yīng)用的一個(gè)真正的片上系統(tǒng)（SoC）解決方案。它能夠以非常低的總的材料成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。

CC2530 結(jié)合了RF 收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051 CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存等許多其它強(qiáng)大的功能。CC2530 有四種不同的閃存版本：CC2530F32/64/128/256，分別具32/64/128/256KB 的閃存。CC2530 具有不同的運(yùn)行模式，使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間短進(jìn)一步確保了低能源消耗。

CC2530F256 結(jié)合了德州儀器的ZigBee 協(xié)議棧（Z-Stack），提供了一個(gè)強(qiáng)大和完整的ZigBee 解決方案。

2.2 嵌入式網(wǎng)關(guān)

嵌入式網(wǎng)關(guān)是智能家居的控制中心，是整個(gè)系統(tǒng)的大腦，同時(shí)又充當(dāng)網(wǎng)關(guān)和中間件的作用。嵌入式網(wǎng)關(guān)具有7寸液晶以及友好的操作界面，支持物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程訪問和控制，并且還可以無線接入手機(jī)網(wǎng)絡(luò)可進(jìn)行遠(yuǎn)程查詢和控制。嵌入式網(wǎng)關(guān)以ARM Cortex-A8 為核心芯片，具有ZigBee接口，wifi接口，GPRS模組接口等眾多接口，可以連接多種外部設(shè)備。

嵌入式網(wǎng)關(guān)通過串口與協(xié)調(diào)器通信可以控制控制器或者執(zhí)行器，從而控制家電的運(yùn)行，并且也可以讀取其他傳感器節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，將其顯示在液晶顯示器上。

2.3 無線手機(jī)通信模塊

GPRS是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的數(shù)據(jù)承載業(yè)務(wù)，支持TCP/IP協(xié)議，可以與分組數(shù)據(jù)報(bào)直接互通。GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)既能夠?qū)崿F(xiàn)安全控制和接入控制，也支持與外部分組交換網(wǎng)的互通。

本GPRS模組采用SIM900M通信芯片，利用無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)語言傳輸和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)，模組內(nèi)具備TCP/IP協(xié)議棧，可直接實(shí)現(xiàn)無線上網(wǎng)。該模組使用標(biāo)準(zhǔn)的UART串行通信接口與主芯片進(jìn)行通信。如圖2所示。

3 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

3.1 基于ZigBee技術(shù)的無線傳感網(wǎng)設(shè)計(jì)

家庭環(huán)境監(jiān)測(cè)和家電狀態(tài)控制的終端節(jié)點(diǎn)主要通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)傳輸，協(xié)調(diào)器是ZigBee網(wǎng)絡(luò)的核心。數(shù)據(jù)通信都是在ZigBee協(xié)議棧Z-stack下完成。

利用ZStack APP應(yīng)用程序框架，通過添加各類傳感器驅(qū)動(dòng)程序，使得終端節(jié)點(diǎn)可以周期性的發(fā)送傳感器的狀態(tài)數(shù)據(jù)給協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器檢測(cè)狀態(tài)數(shù)據(jù)的情況，將數(shù)據(jù)以及檢測(cè)結(jié)果通過串口輸出到控制計(jì)算機(jī)。如圖3所示。

3.2 基于GPRS的手機(jī)控制模塊

手機(jī)短信報(bào)警與手機(jī)控制節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：

GPRS模塊與A8核心板通過串口連接，當(dāng)監(jiān)測(cè)傳感器的ZigBee節(jié)點(diǎn)被觸發(fā)時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警，ZigBee網(wǎng)絡(luò)將報(bào)警信號(hào)發(fā)給A8 核心板，A8將此報(bào)警信號(hào)編輯為短信，通過GPRS模塊發(fā)送給設(shè)定的手機(jī)用戶。

在嵌入式網(wǎng)關(guān)上運(yùn)行著一個(gè)負(fù)責(zé)與GPRS模塊通信的后臺(tái)程序，它提供了相應(yīng)的接口，允許用戶在收到短信時(shí)，立即獲得該短信的內(nèi)容。利用這個(gè)接口，可以從短信里讀取相關(guān)繼電器或者控制器的狀態(tài)，通過短信向執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息從而設(shè)置ZigBee網(wǎng)絡(luò)的控制節(jié)點(diǎn)的開關(guān)。

GPRS模塊SIM900與控制器間通過AT指令進(jìn)行串行通信，SIM900模塊根據(jù)受到的不同AT指令去 執(zhí)行不同的任務(wù)。

手機(jī)短信報(bào)警的流程和手機(jī)控制的流程如圖4。

3.3 基于QT的嵌入式網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)

良好的人機(jī)交互界面在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中是很重要的。QT技術(shù)在嵌入式linux的UI最常用到的。QT是跨平臺(tái)的C++應(yīng)用程序和UI開發(fā)的框架。在本系統(tǒng)中的QT應(yīng)用程序開發(fā)中，先將傳感器數(shù)據(jù)信息服務(wù)程序的API進(jìn)行一定的封裝，以便于使用的相關(guān)接口函數(shù)，使其能夠在QT環(huán)境下彈出顯示各類傳感器信息的窗口。這些函數(shù)都被封裝在各自傳感器對(duì)應(yīng)的Sensor類中，需要傳感器信息的時(shí)候，調(diào)用對(duì)應(yīng)傳感器的showOut（）函數(shù)用來顯示傳感器采集到的數(shù)據(jù)。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

為了便于遠(yuǎn)程訪問，系統(tǒng)將ZigBee技術(shù)和web技術(shù)結(jié)合起來，將傳感器采集到的數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中，建立基于B/S模式的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問系統(tǒng)。

該系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)頁面通過瀏覽器來來訪問。系統(tǒng)頁面分為登陸界面和主界面，主界面可以實(shí)現(xiàn)房間內(nèi)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，以及對(duì)警報(bào)的控制。這些監(jiān)控包括房間的溫濕度，CO濃度，空氣質(zhì)量監(jiān)控等。

5 結(jié)論

本文研究了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)家居環(huán)境的監(jiān)測(cè)和報(bào)警，家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程查看和控制。該系統(tǒng)通過綜合利用ZigBee無線傳感器技術(shù)，GPRS手機(jī)通信技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)擴(kuò)展性好，組網(wǎng)方便，操作簡便，運(yùn)行穩(wěn)定，應(yīng)用成本和功耗都很低，具有很大的應(yīng)用前景。本系統(tǒng)也為物聯(lián)網(wǎng)在未來生活中的應(yīng)用提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]王小強(qiáng)等.ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2014（08）.

篇10

中圖分類號(hào)TN91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2013）102-0204-01

本系統(tǒng)采用手機(jī)和語音識(shí)別綜合控制家電。隨著科技的發(fā)展，智能手機(jī)已經(jīng)十分普及，人們隨身攜帶的手機(jī)作為控制器便顯得十分便捷，而且語音識(shí)別現(xiàn)在發(fā)展也很迅速，也普遍被人所寵愛，因此將會(huì)有很高的認(rèn)可度。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

主控制器stm32單片機(jī)通過藍(lán)牙與手機(jī)通信，從而獲取人發(fā)出的命令。凌陽單片機(jī)通過特有的語音辨識(shí)功能獲取人發(fā)出的命令，再通過無線模塊cc1100與stm32單片機(jī)通信，將命令傳送給主控制器。stm32主控通過無線模塊cc1100與作為從機(jī)的51單片機(jī)通信進(jìn)行控制電燈、電視、空調(diào)、百葉窗等終端設(shè)備。電視空調(diào)的控制采用單片機(jī)模擬遙控器進(jìn)行紅外控制。圖1是控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。

2 控制終端

2.1 手機(jī)控制終端

智能手機(jī)作為控制終端之一，通過電腦編寫安卓藍(lán)牙串口軟件，安裝在智能手機(jī)上，手機(jī)控制端便完成了。Stm32控制器串口上接hc-05藍(lán)牙模塊，然后打開安卓手機(jī)藍(lán)牙串口軟件與hc-05藍(lán)牙模塊配對(duì)，然后便可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)與stm32主控的通信。

2.2 語音識(shí)別控制終端

凌陽單片機(jī)作為另一個(gè)控制終端。凌陽單片機(jī)具有特有的語音識(shí)別功能，單片機(jī)識(shí)別人說的話之后，通過cc1100無線模塊與stm32主控通信，將識(shí)別的命令發(fā)送給主控單片機(jī)，這樣語音識(shí)別控制終端便完成了。

3 通信

藍(lán)牙模塊hc-05為無線串口透明傳輸，智能手機(jī)將編碼的信息通過藍(lán)牙串口發(fā)送給主控單片機(jī)，傳輸距離為十米，滿足家用短距離無線傳輸?shù)囊蟆c1100無線模塊可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信，采用spi通信協(xié)議，沒有spi的單片機(jī)可以模擬spi，傳輸距離達(dá)到100米以上。

4 主控處理

STM32主控單片機(jī)分別通過藍(lán)牙模塊hc-05獲取智能手機(jī)發(fā)送的命令和通過無線模塊獲取語音識(shí)別獲取的命令，然后將指令通過無線模塊發(fā)送給從機(jī)：51單片機(jī)。

5 從機(jī)處理

AT89s51單片機(jī)作為從機(jī)接收STM32主控制器發(fā)來的命令，從機(jī)1通過繼電器控制電燈的開關(guān)，從機(jī)2通過模擬遙控器的紅外信號(hào)對(duì)電視和空調(diào)進(jìn)行控制，從機(jī)3通過舵機(jī)對(duì)百葉窗的打開角度進(jìn)行控制，可以獲得不同的采光度。AT89s51單片機(jī)是一個(gè)低功耗，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k Bytes ISP的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器。

6 結(jié)論

本系統(tǒng)采用智能手機(jī)和語音識(shí)別綜合控制方式，對(duì)家電設(shè)備進(jìn)行控制，使得我們更便捷的使用我們的家電，在享受便捷的同時(shí)，也能享受到新的生活體驗(yàn)的樂趣。

參考文獻(xiàn)