導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇智能家居控制系統(tǒng)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：GES智能家居；物聯(lián)網(wǎng)；無(wú)線控制

1 具體研究開(kāi)發(fā)內(nèi)容和要重點(diǎn)解決的技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題

1.1 研發(fā)內(nèi)容：GES智能家居通過(guò)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(wú)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(wèn)題：①通過(guò)觸摸屏、手持編程器、收機(jī)、平板電腦、互聯(lián)網(wǎng)來(lái)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(lái)最大程度的方便、高效、安全與舒適；③自己生產(chǎn)GES智能開(kāi)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(jiǎn)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(guò)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(guò)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(lè)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(lè)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(guò)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(lái)進(jìn)行集中控制，把家居監(jiān)控、娛樂(lè)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(lè)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(guò)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(guò)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(lè)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(guò)分析計(jì)算，本項(xiàng)目主要數(shù)據(jù)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)下表1：

參考文獻(xiàn)：

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篇2

關(guān)鍵詞：無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸芯片；設(shè)計(jì)探討；接口

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(lái)才大規(guī)模興起的高端科技，主要是通過(guò)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(lè)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(lái)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(lái)生活趨勢(shì)。人們?cè)谏钪袑?duì)品味的追求一直沒(méi)改變，生活越來(lái)越細(xì)致，現(xiàn)代家居家用電器種類(lèi)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(kāi)發(fā)人員利用了無(wú)線電通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制等技術(shù)，通過(guò)無(wú)線智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)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(guò)總體研究，把家庭中應(yīng)用的電器進(jìn)行連接，通過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程中，有兩種解決方案，一是有線方式，二是無(wú)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(wèn)題嚴(yán)重阻礙著智能家居未來(lái)的發(fā)展，當(dāng)前，這些問(wèn)題也沒(méi)有得到更好的解決，將來(lái)，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(wú)線條件下的控制系統(tǒng)做文章，提高智能化科技化含量，無(wú)線方法是很多智能家居公司著眼解決的主要問(wèn)題，通過(guò)研究形成更加智能的系統(tǒng)控制方法。無(wú)線工程有效解決了以上問(wèn)題，雖然價(jià)格稍微高一些，但能夠充分解決布線問(wèn)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(lèi)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(wú)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(guò)收發(fā)無(wú)線數(shù)據(jù)來(lái)構(gòu)建小范圍的關(guān)聯(lián)性就是無(wú)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(wú)線智能家居控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)的關(guān)鍵。

系統(tǒng)工作原理較為復(fù)雜，簡(jiǎn)要的說(shuō)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(guò)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(wú)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(guò)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(guò)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(pán)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(wú)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(guò)控制中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行快速處理，利用nRF24L01無(wú)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(wú)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(yǔ)

無(wú)線智能家居控制系統(tǒng)越來(lái)越被人們重視，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能系統(tǒng)必然成為人們生活首選。只有設(shè)計(jì)出使用方便、功耗超低的系統(tǒng)，才能有效提高系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性與可靠性。

篇3

關(guān)鍵詞：智能家居；窗簾控制；單片機(jī)；無(wú)線控制

中圖分類(lèi)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(lái)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(kāi)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(lái)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(lái)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(wú)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(wú)線控制：該模塊的功能是用戶通過(guò)上位機(jī)利用無(wú)線發(fā)射與接收模塊發(fā)送指令控制窗簾的開(kāi)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(kāi)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(guò)簡(jiǎn)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(wú)線發(fā)射與接收模塊

無(wú)線發(fā)射與接受模塊采用NRF24L01模塊，它是一款單片無(wú)線收發(fā)器芯片。工作在2.4～2.5GHz ISM，可以通過(guò)SPI接口設(shè)置輸出功率頻道選擇和協(xié)議?？梢酝ㄟ^(guò)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(wú)線控制以及操作界面等的設(shè)計(jì)模塊。主程序構(gòu)成無(wú)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(xiě)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(yǔ)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(wú)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(guò)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(guò)按鍵設(shè)置窗簾開(kāi)啟或關(guān)閉的溫度閾值，并能通過(guò)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(kāi)關(guān)。

2）對(duì)具體功能進(jìn)行調(diào)試：系統(tǒng)能否讀出當(dāng)前環(huán)境所需要的參數(shù)，并根據(jù)參數(shù)自動(dòng)開(kāi)關(guān)窗簾；是否迅速響應(yīng)上位機(jī)按鍵發(fā)出的信號(hào)，達(dá)到無(wú)線手動(dòng)開(kāi)關(guān)窗簾的要求。單片機(jī)正常運(yùn)行之后，能否按鍵復(fù)位，燈的暗弱是不是突變。

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關(guān)鍵詞 智能家居；stm32；智能手機(jī)；無(wú)線通信；語(yǔ)音識(shí)別

中圖分類(lèi)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(yǔ)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(yǔ)音識(shí)別現(xiàn)在發(fā)展也很迅速，也普遍被人所寵愛(ài)，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(guò)藍(lán)牙與手機(jī)通信，從而獲取人發(fā)出的命令。凌陽(yáng)單片機(jī)通過(guò)特有的語(yǔ)音辨識(shí)功能獲取人發(fā)出的命令，再通過(guò)無(wú)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(guò)無(wú)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(guò)電腦編寫(xiě)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(kāi)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(yǔ)音識(shí)別控制終端

凌陽(yáng)單片機(jī)作為另一個(gè)控制終端。凌陽(yáng)單片機(jī)具有特有的語(yǔ)音識(shí)別功能，單片機(jī)識(shí)別人說(shuō)的話之后，通過(guò)cc1100無(wú)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(yǔ)音識(shí)別控制終端便完成了。

3 通信

藍(lán)牙模塊hc-05為無(wú)線串口透明傳輸，智能手機(jī)將編碼的信息通過(guò)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(wú)線傳輸?shù)囊?。Cc1100無(wú)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(méi)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(guò)藍(lán)牙模塊hc-05獲取智能手機(jī)發(fā)送的命令和通過(guò)無(wú)線模塊獲取語(yǔ)音識(shí)別獲取的命令，然后將指令通過(guò)無(wú)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(lái)的命令，從機(jī)1通過(guò)繼電器控制電燈的開(kāi)關(guān)，從機(jī)2通過(guò)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(guò)舵機(jī)對(duì)百葉窗的打開(kāi)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(xiě)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(yǔ)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(lè)趣。

參考文獻(xiàn)

[1]郭宏志.android開(kāi)發(fā)應(yīng)用詳解.ISBN 978-7-121-10875-4 /2010 .

篇5

關(guān)鍵詞：智能家居；ZigBee；無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)；監(jiān)控

中圖分類(lèi)號(hào)：TP319 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）14-0193-03

物聯(lián)網(wǎng)在人類(lèi)生活中有著廣泛的用途，但同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)展緩慢，影響物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)重大因素就是它非常靈活，在系統(tǒng)中存在大量處于不同網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，這些處于不同網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備相互通信很困難，因此設(shè)計(jì)一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的通用控制平臺(tái)尤為重要，通過(guò)此平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控可以實(shí)現(xiàn)智能家居控制系統(tǒng)，在本文中設(shè)計(jì)此平臺(tái)并通過(guò)該平臺(tái)就實(shí)現(xiàn)家居中常用設(shè)備的控制，除此以外還能進(jìn)行溫濕度采集、有毒有害氣體的檢測(cè)等，在實(shí)際應(yīng)用中有著廣泛的應(yīng)用。

1系統(tǒng)簡(jiǎn)介

該系統(tǒng)是一個(gè)智能家居控制通用平臺(tái)，考慮到設(shè)備間的兼容性，在系統(tǒng)中采用B/S方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。因此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由底層感知層，核心通信層和應(yīng)用業(yè)務(wù)層這三層組成。

底層感知層是系統(tǒng)最終被控制或者采集數(shù)據(jù)的層次，包括各種傳感器和執(zhí)行器。核心通信層是系統(tǒng)中唯一不變的層次，它為整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)建框架，在這個(gè)層次中包含多個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器程序：隧道服務(wù)器、反向服務(wù)器、SN分配服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等。應(yīng)用業(yè)務(wù)層是根據(jù)開(kāi)發(fā)人員的實(shí)際需求，開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的應(yīng)用程序。由于系統(tǒng)采用B/S的方式，因此系統(tǒng)具有很大的延展性和可擴(kuò)展性。在這一個(gè)層次中，可以使用多種編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。

2系統(tǒng)工作原理

本系統(tǒng)控制原理是采用嵌入式Linux WEB服務(wù)器，通過(guò)CGI程序向Linux驅(qū)動(dòng)程序?qū)懭朊钭?，再通過(guò)Linux驅(qū)動(dòng)程序控制ARM的GPIO的高低電平來(lái)控制電磁繼電器的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。傳感器則是單片機(jī)通過(guò)I/O收集來(lái)自傳感器的數(shù)據(jù)、通過(guò)串口發(fā)送到ARM開(kāi)發(fā)板。步進(jìn)電機(jī)的控制原理則是ARM發(fā)送命令數(shù)據(jù)給CC2530，CC2530輸出高地電平控制ULN2003步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。從而達(dá)到控制步進(jìn)電機(jī)的目的。ARM開(kāi)發(fā)板內(nèi)移植有Sqlite數(shù)據(jù)庫(kù)。收集的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。用于顯示的CGI程序讀取數(shù)據(jù)庫(kù)里的值顯示到HTML網(wǎng)頁(yè)。嵌入式WEB服務(wù)器的登錄認(rèn)證是由CGI+JS+cookie配合完成的。

由于IPV4的限制，使其它網(wǎng)絡(luò)的用戶無(wú)法訪問(wèn)位于本地局域網(wǎng)內(nèi)部的WEB服務(wù)器，因此系統(tǒng)提供了能訪問(wèn)內(nèi)網(wǎng)WEB服務(wù)器的反向程序。它是通過(guò)MAC地址對(duì)系統(tǒng)中每一個(gè)作為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的ARM開(kāi)發(fā)板提供獨(dú)一的sN編號(hào)，它可使其用戶直接輸入即可訪問(wèn)。整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)移植linux系統(tǒng)，WEB服務(wù)器，Sqlite數(shù)據(jù)庫(kù)和CCGI庫(kù)實(shí)現(xiàn)。

1）linux系統(tǒng)的移植

采用天嵌公司TQ210開(kāi)發(fā)板，這款開(kāi)發(fā)板采用S5PV210作為CPU內(nèi)核，它的架構(gòu)是ARM Cortex-A8，可在其上移植好linux內(nèi)核以及相應(yīng)必要的驅(qū)動(dòng)程序后就可以開(kāi)始進(jìn)行WEB服務(wù)器的移植。

2）WEB服務(wù)器的移植

市場(chǎng)上有很多的嵌入式WEB服務(wù)器，對(duì)于嵌入式WEB服務(wù)器基本要求是占用內(nèi)存小，實(shí)時(shí)性高。對(duì)于我們的系統(tǒng)而言，必須支持CGI程序。比較好的嵌入式WEB服務(wù)器有：boa、thttpd、mini_httpd、shttpd、lighttpd、goaheand、appweb和apache等。Apache是主流的WEB服務(wù)器但是占用內(nèi)存多，開(kāi)銷(xiāo)很大。因此不適用于嵌入式WEB服務(wù)器。對(duì)比了其他服務(wù)器后，最終采用boa服務(wù)器，boa服務(wù)器占用資源很少，并且支持CGI。在上下載boa的源碼，解壓后進(jìn)行交叉編譯，然后再把boa的可執(zhí)行文件可配置文件拷貝到開(kāi)發(fā)板上，boa就可以開(kāi)始運(yùn)行。

3）Sqlite數(shù)據(jù)庫(kù)的移植

Sqlite是一種小型的可用在嵌入式設(shè)備上的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。它主要是用來(lái)存儲(chǔ)由傳感器采集的數(shù)據(jù)。在上下載sqlite的源代碼，解壓后交叉編譯，將可執(zhí)行文件和庫(kù)拷貝到開(kāi)發(fā)板上即可。

4）CCGI庫(kù)的移植

CCGI庫(kù)是一個(gè)C語(yǔ)言庫(kù)，用于C語(yǔ)言編寫(xiě)CGI程序的一個(gè)函數(shù)庫(kù)，下載解壓后用VIM打開(kāi)Makefile文件，將里面的編譯器改為交叉編譯器即可。

3核心通信層

作為系統(tǒng)的核心，核心通信層為整個(gè)系統(tǒng)提供框架，為上層的應(yīng)用業(yè)務(wù)層提供設(shè)備的控制和采集接口，同時(shí)也為底層的底層感知層提供平臺(tái)支持。

核心通信層可以劃分為兩個(gè)功能模塊：一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)通信，它主要提供數(shù)據(jù)的傳輸，如隧道轉(zhuǎn)發(fā)、SN分配、上層接口調(diào)用；另一個(gè)是嵌入式WEB服務(wù)器（采用B/S通信方式），它主要提供WEB服蘸偷撞闈動(dòng)程序以及安全認(rèn)證，以便于數(shù)據(jù)的傳輸以及對(duì)底層感知層的支持。

3.1核心通信層嵌入式WEB服務(wù)器設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用B/S方式進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)采集，因此嵌入式WEB服務(wù)器是整個(gè)系統(tǒng)的核心，在實(shí)際項(xiàng)目中嵌入式WEB服務(wù)器實(shí)際上就是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。在本文中采用ARMlinux平臺(tái)實(shí)現(xiàn)嵌入式WEB服務(wù)器。嵌入式WEB服務(wù)器結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。它主要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)（嵌入式WEB服務(wù)器）的端口轉(zhuǎn)發(fā)客戶端模塊與云服務(wù)器建立隧道通信和反向服務(wù)。同時(shí)嵌入式WEB服務(wù)器提供WEB服務(wù)，收集來(lái)自協(xié)調(diào)器的數(shù)據(jù)后保存在sqlite數(shù)據(jù)中，再由CGI程序輸出和控制。端口轉(zhuǎn)發(fā)客戶端模塊將嵌入式WEB服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)到云服務(wù)器使得外網(wǎng)用戶也能訪問(wèn)。

3.2核心通信層網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)

通信設(shè)計(jì)是物聯(lián)網(wǎng)中的核心。在本系統(tǒng)中，由于采用B/S方式進(jìn)行通信，外網(wǎng)的客戶端不能夠訪問(wèn)內(nèi)網(wǎng)的服務(wù)器，而物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò)，它負(fù)責(zé)連接所有的設(shè)備，因此網(wǎng)絡(luò)通信模塊主要是解決這個(gè)問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)通信模塊主要實(shí)現(xiàn)如下三大功能：SSH隧道轉(zhuǎn)發(fā)，服務(wù)及SN分配。

1）SSH隧道轉(zhuǎn)發(fā)

因?yàn)榍度胧絎EB服務(wù)器一般處于局域網(wǎng)內(nèi)部，因此想要訪問(wèn)嵌入式WEB服務(wù)器必須依靠隧道轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，這種技術(shù)能讓用戶訪問(wèn)處于內(nèi)網(wǎng)或者讓其他的網(wǎng)絡(luò)中的客戶端進(jìn)行訪問(wèn)。公網(wǎng)服務(wù)器會(huì)分配一個(gè)端口號(hào)，用于監(jiān)聽(tīng)來(lái)自對(duì)嵌入式WEB服務(wù)器的請(qǐng)求。

2）服務(wù)器

在這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的服務(wù)器是一個(gè)反向服務(wù)器，啟動(dòng)隧道轉(zhuǎn)發(fā)后，在公網(wǎng)服務(wù)器上就會(huì)有一個(gè)監(jiān)聽(tīng)端口。這個(gè)端口是處于公網(wǎng)服務(wù)器的防火墻的內(nèi)部的。為了數(shù)據(jù)的安全性因此必須用防火墻對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾。反向服務(wù)器的作用就是將處于防火墻內(nèi)的端口出防火墻外，這樣一來(lái)有利于數(shù)據(jù)的安全性。在此系統(tǒng)中，反向服務(wù)器中常用的是Hap-roxy服務(wù)器，它將本地的嵌入式WEB服務(wù)器端口80映射到公網(wǎng)服務(wù)器上時(shí)，公網(wǎng)服務(wù)器程序會(huì)分配一個(gè)端口。此時(shí)這個(gè)端口為127.0.0.1：port，再由Haproxy反向出去，并且生成一個(gè)URL，這個(gè)URL就是嵌入式WEB服務(wù)器的控制鏈接。每一個(gè)嵌入式WEB服務(wù)器的URL不同，因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用中，可能存在多個(gè)嵌入式WEB服務(wù)器。

3）SN分配

在實(shí)際中系統(tǒng)中可能存在不僅一個(gè)嵌入式WEB服務(wù)器。這些不同的嵌入式WEB服務(wù)器控制和采集對(duì)應(yīng)的執(zhí)行器和感知器。SN分配的功能就是將不同的嵌入式WEB區(qū)別開(kāi)，SN號(hào)在整個(gè)系統(tǒng)中獨(dú)一無(wú)二，SN對(duì)應(yīng)這一個(gè)嵌入式WEB服務(wù)器。SN分配的原理是端口轉(zhuǎn)發(fā)。嵌入式WEB服務(wù)器進(jìn)行端口轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，服務(wù)器會(huì)分配一個(gè)端口號(hào)來(lái)進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)WEB端口請(qǐng)求，而數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)SN和端口號(hào)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。服務(wù)器端程序流程和設(shè)備終端程序流程分別見(jiàn)圖2和圖3。

4底層感知層

TQ210與Zigbee通信采用串口通信。Zigbee CC2530電路圖如圖4所示。該系統(tǒng)中控制步進(jìn)電機(jī)的原理則是CGI程序發(fā)送串口數(shù)據(jù)，Zigbee接收數(shù)據(jù)后，對(duì)命令進(jìn)行解析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制，而家居設(shè)備中的燈則是則是通過(guò)GPIO的高低電平來(lái)來(lái)控制電磁電器閉合實(shí)現(xiàn)其開(kāi)、關(guān)狀態(tài)。傳感器則是由Zigbee收集數(shù)據(jù)，通過(guò)串口發(fā)生給TQ210。CGI程序通過(guò)串口收集到數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，再由用于顯示的CGI程序，讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，最后進(jìn)行顯示，從而實(shí)現(xiàn)所需功能。

5應(yīng)用層

應(yīng)用層為用戶提供輸入SN號(hào)的操作平臺(tái)，并且注冊(cè)用戶名、已經(jīng)通過(guò)用戶輸人的SN來(lái)跳轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的智能家居網(wǎng)關(guān)控制O控頁(yè)面。

在此系統(tǒng)中，應(yīng)用層以網(wǎng)站形式呈現(xiàn)，而在核心層服務(wù)器已經(jīng)生成好了頁(yè)面的鏈接，該網(wǎng)站只需要根據(jù)用戶輸入的SN號(hào)跳轉(zhuǎn)到對(duì)應(yīng)的頁(yè)面即可。

篇6

[關(guān)鍵詞]移動(dòng)終端 智能家居 控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 應(yīng)用

近年來(lái)，智能手機(jī)在市場(chǎng)中得到了廣泛地應(yīng)用，與此同時(shí)以智能手機(jī)為移動(dòng)終端的智能家居控制得以實(shí)現(xiàn)?；谖⑿殴娰~號(hào)的智能家居控制不僅成本低廉、功能豐富，而且具有擴(kuò)展性，體現(xiàn)了鮮明的優(yōu)越性，引起了社會(huì)各界的高度重視。對(duì)移動(dòng)終端下的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究有著重要的實(shí)踐意義與應(yīng)用價(jià)值。

一、智能家居控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本次研究中將傳統(tǒng)的智能家居系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了集移動(dòng)端、云服務(wù)平臺(tái)、智能家居網(wǎng)關(guān)以及家居終端節(jié)點(diǎn)為一體的智能家居系統(tǒng)，將目前廣泛流行的智能手機(jī)微信公眾賬號(hào)作為移動(dòng)終端，利用云服務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)智能家居物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和外部云計(jì)算平臺(tái)的對(duì)接，采用ZigBee技術(shù)將智能家居中央控制節(jié)點(diǎn)與智能家居終端連接起來(lái)，對(duì)智能家居內(nèi)部控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)及操控，家居終端節(jié)點(diǎn)主要涉及到冰箱、空調(diào)以及智能開(kāi)關(guān)等。根據(jù)需要智能家居控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

首先搭建智能家居內(nèi)部要在移動(dòng)端處開(kāi)發(fā)微信公眾賬號(hào)，能夠保障客戶端各項(xiàng)功能的順利實(shí)現(xiàn)；中央控制節(jié)點(diǎn)位置要編寫(xiě)相應(yīng)的控制程序，確保服務(wù)器功能的實(shí)現(xiàn)；家居終端節(jié)點(diǎn)位置則要編寫(xiě)終端程序，便于各項(xiàng)功能操作。

在TCP的作用下，客戶端與服務(wù)器之間能夠?qū)崿F(xiàn)有效連接，中央控制節(jié)點(diǎn)處需設(shè)置數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠?qū)ο到y(tǒng)信息與通信數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。

二、智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1智能家居內(nèi)部控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

組建感知層ZigBee的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)。ZigBee無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)主要由各類(lèi)傳感器、ZigBee無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)模塊組成。ZigBee無(wú)線通信模塊是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息采集和傳輸?shù)暮诵哪K，由協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和終端傳感器節(jié)點(diǎn)組成，雖然路由器和終端模塊的個(gè)數(shù)不限，但是協(xié)調(diào)器只能有一個(gè)，這樣才完成最基本的無(wú)線通信和數(shù)據(jù)的采集。本文中的智能家居的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，利用1個(gè)ZigBee（CC2530）協(xié)調(diào)器、多個(gè)ZigBee（CC2530）傳感控制節(jié)點(diǎn)和DS18820溫度傳感器等組建一個(gè)星型網(wǎng)絡(luò)。

2.2云服務(wù)平臺(tái)

智能家居云服務(wù)平臺(tái)主要提供智能家居業(yè)務(wù)應(yīng)用管理功能，主要涉及到用戶管理、設(shè)備管理、消息管理、安全管理、接入控制、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析等，不同的應(yīng)用控制解決方案下，平臺(tái)的功能可能會(huì)有較大的不同。智能家居設(shè)備：可接人智能家居業(yè)務(wù)平臺(tái)，并作為遠(yuǎn)程控制的執(zhí)行體。如智能門(mén)禁、水位/煙霧報(bào)警、智能窗簾、智能家電等設(shè)備。

2.3微信公眾賬號(hào)

用服務(wù)層在整個(gè)系統(tǒng)中處于頂層，云計(jì)算服務(wù)器是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)計(jì)算的中心，也是遠(yuǎn)程控制命令的中繼手機(jī)的微信用戶通過(guò)關(guān)注公眾號(hào)，連接微信公眾平臺(tái)，用戶發(fā)送的控制命令經(jīng)過(guò)微信后臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)到云計(jì)算服務(wù)器，云服務(wù)器再轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)發(fā)送控制命令，設(shè)備改變狀態(tài)；設(shè)備的數(shù)據(jù)先傳到云計(jì)算服務(wù)器，然后經(jīng)過(guò)微信服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)到微信客戶端，在客戶端顯示出數(shù)據(jù)。

三、系統(tǒng)應(yīng)用測(cè)試

對(duì)微信下的智能家居控制系統(tǒng)的應(yīng)用測(cè)試主要包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用服用層等。

首先可以通過(guò)WIFI連接路由器，路由器通過(guò)Internet外部設(shè)備進(jìn)行通信，傳感設(shè)備和控制設(shè)備的臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在網(wǎng)關(guān)里，同時(shí)網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)執(zhí)行遠(yuǎn)端發(fā)送過(guò)來(lái)的控制指令，觀察指令能否順利實(shí)施。

其次路由器既和Internet與云計(jì)算服務(wù)器相連，又通過(guò)WIFI和網(wǎng)關(guān)相連，手機(jī)或其他控制終端既可以通過(guò)WIFI與路由器相連，也可以通過(guò)4G等移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與微信公眾平臺(tái)相連。

另外用戶發(fā)送的控制命令經(jīng)過(guò)微信后臺(tái)轉(zhuǎn)發(fā)到云計(jì)算服務(wù)器，云服務(wù)器再轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)發(fā)送控制命令，設(shè)備改變狀態(tài)；設(shè)備的數(shù)據(jù)先傳到云計(jì)算服務(wù)器，然后經(jīng)過(guò)微信服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)到微信客戶端，觀察在客戶端是否顯示數(shù)據(jù)。

四、結(jié)束語(yǔ)

篇7

關(guān)鍵詞：CC1101；窗簾控制系統(tǒng)；智能家居；PIC

中圖分類(lèi)號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2015）06-00-02

0 引 言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，人們?cè)诓粩嘟邮苤W(wǎng)絡(luò)化和智能化的沖擊，這已經(jīng)成為一種不可抵擋的潮流，智能家居也成為了新世紀(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。作為智能家居的一個(gè)子系統(tǒng)，智能窗簾控制系統(tǒng)在很多地點(diǎn)具有很好地應(yīng)用前景，比如高級(jí)家居、大型會(huì)議室、豪華酒店等[1]。本文提出基于射頻發(fā)射器CC1101的智能窗簾控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)窗簾的智能化管理，控制并顯示各個(gè)窗簾的狀態(tài)，擁有良好的發(fā)展前景和應(yīng)用價(jià)值。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)旨在對(duì)家庭內(nèi)部所有自動(dòng)化窗簾的智能管理，關(guān)鍵是利用無(wú)線傳輸技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令傳輸，電機(jī)控制技術(shù)進(jìn)行窗簾智能控制[2]。微功率短距離無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)是一種無(wú)線通信實(shí)用技術(shù)，可以使用射頻接受發(fā)送芯片，在芯片添加少量器件就可以組成無(wú)線通信模塊，利用單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換、發(fā)送及數(shù)據(jù)傳輸[3]。系統(tǒng)主機(jī)主要完成無(wú)線數(shù)據(jù)的接受和發(fā)送，對(duì)來(lái)自各從機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析顯示，并可以控制各從機(jī)窗簾的狀態(tài)。從機(jī)完成窗簾狀態(tài)采集和數(shù)據(jù)收發(fā)。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。

圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)

該系統(tǒng)包括CC1101無(wú)線收發(fā)模塊、微處理器單片機(jī)、顯示模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊和行程控制等。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 微處理器設(shè)計(jì)

主機(jī)的處理器選用Microchip公司的PIC18F452芯片。Microchip公司的單片機(jī)具有功耗低、抗干擾能力強(qiáng)、內(nèi)部資源豐富、種類(lèi)齊全等特點(diǎn)。該單片機(jī)具有32 k的FLASH程序存儲(chǔ)器、1 536字節(jié)的RAM、256字節(jié)的E2PROM、4個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器、2個(gè)CCP和一個(gè)看門(mén)狗，另有ADC和SPI等多種通信[4]。其單片機(jī)電路如圖2所示。

2.2 無(wú)線收發(fā)模塊設(shè)計(jì)

短距離無(wú)線接收發(fā)送模塊主要由無(wú)線數(shù)據(jù)發(fā)射和無(wú)線數(shù)據(jù)接收組成，其數(shù)據(jù)傳輸示意圖如圖3所示。單片機(jī)將數(shù)據(jù)發(fā)送給CC1101，再通過(guò)天線發(fā)射出去，接收端通過(guò)天線接收后進(jìn)行處理，得到正確的、經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，再傳送給單片機(jī)。

CC1101是一款高性能極低功耗的RF應(yīng)用通信芯片，其可以工作在315 MHz、433 MHz、868 MHz 和 915 MHz的 ISM（工業(yè)，科學(xué)和醫(yī)學(xué)）和 SRD（短距離設(shè)備）頻率波段，也可以通過(guò)設(shè)置改變其工作頻率。并且CCl101 內(nèi)部還有調(diào)制解調(diào)器，可以通過(guò)配置形成不同的調(diào)制格式，最大數(shù)據(jù)傳輸速度可以達(dá)到500 kb/s。在調(diào)制解調(diào)器內(nèi)部，集成了一個(gè)誤差校正功能，可以很好地提升通信性能。當(dāng)CC1101處于發(fā)射狀態(tài)時(shí)，可以通過(guò)編程動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)其發(fā)射功率，最大發(fā)射功率可達(dá)到+10 dBm，功耗較低，并且擁有較強(qiáng)的抗干擾能力，接收靈敏度比較高。

CC1101中有SI、SO、SCLK和 CSn四個(gè)控制引腳，可以通過(guò)這些引腳和GDO2，對(duì)CC1101進(jìn)行配置工作。SI、SO、SCLK是同步串行SPI通信接口，CSn 是芯片的選擇引腳，當(dāng)CSn 為低電平0時(shí)，單片機(jī)可以通過(guò)SPI與CC1101 通信。SO和SI 用于傳輸數(shù)據(jù)，SO為輸出數(shù)據(jù)，SI為輸入數(shù)據(jù)，SCLK為SPI接口的同步時(shí)鐘；如果CC1101接受到數(shù)據(jù)，GDO2 電平就會(huì)發(fā)生跳變，我們可以通過(guò)單片機(jī)新型檢測(cè)，判定是否有數(shù)據(jù)到來(lái)[5]。

圖3 無(wú)線通信示意

本系統(tǒng)采用 433 MHz頻段，把PIC18F452的RC6、RC4、RC5、 RC3引腳與CC1101的SPI接口SI、SCLK 、SO、CSn相連，通過(guò)編程對(duì)CC1101的寄存器進(jìn)行配置和收發(fā)數(shù)據(jù)；利用單片機(jī)的RC7來(lái)檢測(cè)CC1101的GDO2腳電平，通過(guò)中斷來(lái)接受數(shù)據(jù)。圖4為CC1101原理圖。

2.3 電機(jī)控制和驅(qū)動(dòng)模塊

電機(jī)的控制和驅(qū)動(dòng)包括利用霍爾元件對(duì)行程進(jìn)行控制，室內(nèi)光照讀取，CC1101數(shù)據(jù)收發(fā)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)。其原理框圖如圖5所示。

電機(jī)帶動(dòng)磁鐵旋轉(zhuǎn)，通過(guò)霍爾元器件可以檢測(cè)到波形，以此來(lái)測(cè)量電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)行程；利用光感來(lái)測(cè)量室內(nèi)光照強(qiáng)度，如果光線較暗，可自動(dòng)調(diào)節(jié)窗簾開(kāi)關(guān)；利用CC1101模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)；其電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，Run腳控制直流電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，Run高電平時(shí)，Q2導(dǎo)通，電機(jī)通電轉(zhuǎn)動(dòng)。Direction控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向，Direction高電平Q3導(dǎo)通，電機(jī)接正，電機(jī)正轉(zhuǎn)；Direction低電平，繼電器切換，電機(jī)接負(fù)，電機(jī)反轉(zhuǎn)。原理圖如圖6所示。

圖5 從機(jī)示意圖

3 軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 總體流程圖

系統(tǒng)包括主機(jī)和從機(jī)兩部分，主機(jī)完成無(wú)線數(shù)據(jù)的接受和發(fā)送，顯示各個(gè)窗簾的狀態(tài)，從機(jī)完成數(shù)據(jù)的采集和控制。圖7是總的流程圖。

3.2 無(wú)線通信協(xié)議

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了主機(jī)跟窗簾從機(jī)的通信，將每個(gè)窗簾視為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是對(duì)等的。主機(jī)可以通過(guò)無(wú)線通信控制各節(jié)點(diǎn)開(kāi)關(guān)，并定時(shí)查詢各節(jié)點(diǎn)狀態(tài)。各窗簾節(jié)點(diǎn)隨時(shí)上報(bào)各自開(kāi)關(guān)狀態(tài)和百分比。主機(jī)、從機(jī)均擁有自己的地址，其協(xié)議如表1所列。

表1 無(wú)線通信協(xié)議

字節(jié) 1 2 2 1

格式 幀頭 1 1 1 1 CRC

主機(jī)地址 從機(jī)地址 狀態(tài) 百分比

數(shù)據(jù)頭：用來(lái)檢測(cè)有效數(shù)據(jù)幀的到來(lái)。

主機(jī)地址：主機(jī)的地址。

從機(jī)地址：各從機(jī)窗簾電機(jī)的地址。

狀態(tài)：開(kāi)、關(guān)、停。

百分比：開(kāi)合的百分比。

CRC校驗(yàn)：循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，用來(lái)校驗(yàn)數(shù)據(jù)的有效性。

（a）主機(jī)流程 （b）從機(jī)流程

圖7 總體流程圖

3.3 CC1101初始化

單片機(jī)是通過(guò)SPI接口跟CC1101進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)上電后，需要對(duì)單片機(jī)的SPI接口進(jìn)行設(shè)置。通過(guò)對(duì)SPSCON和SPSTAT進(jìn)行設(shè)置，配置為主機(jī)模式，SCLK頻率為晶振頻率的1/8，數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)高位在前，數(shù)據(jù)接受采樣時(shí)在時(shí)鐘上升沿。

初始化完SPI接口，需要通過(guò)單片機(jī)對(duì)CC1101進(jìn)行初始化。CCll01內(nèi)部有40多個(gè)寄存器，需要對(duì)它們進(jìn)行一一配置才可以確定CCll01的工作方式，具體的寄存器信息可以參照CCll01技術(shù)手冊(cè)。通過(guò)SPI接口傳送信息，依次配置CCll01內(nèi)部的寄存器。CC1101寄存器設(shè)置的程序?yàn)椋?/p>

void Spi_WriteReg（uchar Addr， uchar Value）

{

CSn = 0；

while （Miso）；

SpiComm（Addr）； //寫(xiě)入寄存器地址

SpiComm（Value）； //寫(xiě)入配置參數(shù)

CSn = 1；

}

Spi_WriteReg（）函數(shù)完成了寄存器的配置，Spi_Comm（）是單片機(jī)通過(guò)SPI向CC1101發(fā)送一個(gè)字節(jié)的程序：

uchar Spi_Comm（uchar Dat）

{

SSPBUF=Dat；

while（BF_FLAG==0）；

return SSPBUF；

}

相應(yīng)寄存器配置完后，CC1101處于空閑狀態(tài)，可以發(fā)送STX和SRX指令使它進(jìn)入發(fā)射或者接收狀態(tài)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。

4 結(jié) 語(yǔ)

該系統(tǒng)以PIC為微處理器，CC1101為無(wú)線收發(fā)器，對(duì)電機(jī)進(jìn)行有效控制，以達(dá)到窗簾智能化管理的目的。本文對(duì)該系統(tǒng)主機(jī)和從機(jī)的工作原理及其軟硬件設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，實(shí)現(xiàn)了窗簾的無(wú)線控制。其作為智能家居的一個(gè)子系統(tǒng)，擁有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。但具體的性能測(cè)試和后期智能家居的大范圍控制還需進(jìn)一步研究和探討。

參考文獻(xiàn)

[1] 呂莉 ，羅杰.智能家居及其發(fā)展趨勢(shì)[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2007（11）：18-20.

[2] 王春武，劉春玲，姜文龍，等.基于單片機(jī)的無(wú)線智能窗簾控制器的設(shè)計(jì)[J].吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010（1）：93-95.

[3] 鄭相全.無(wú)線自組網(wǎng)技術(shù)實(shí)用教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.

篇8

關(guān)鍵詞 智能家居;嵌入式系統(tǒng);ZigBee通信;GPRS

中圖分類(lèi)號(hào)TP273+.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708(2010)26-0231-02

0 引言

智能家居(Smart Home)是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、綜合布線技術(shù)和傳感技術(shù)等,依照人體工程學(xué)原理,將家居生活中的各類(lèi)電子設(shè)備有機(jī)的結(jié)合在一起,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化綜合智能控制和管理的一種嵌入式系統(tǒng)。

電子、通信、傳感和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高,家居生活中的電子產(chǎn)品不但種類(lèi)越來(lái)越多,功能更加完善,應(yīng)用更加普遍,而且越來(lái)越智能化,最普遍的家居生活電子產(chǎn)品種類(lèi)達(dá)數(shù)百種,實(shí)現(xiàn)對(duì)如此之多的家居電子產(chǎn)品的綜合控制是智能家居發(fā)展的必然趨勢(shì)。文中提出的基于ARM9的無(wú)線智能家居控制系統(tǒng),以ARM9微處理器為核心 ,結(jié)合ZigBee和GPRS通信技術(shù),根據(jù)實(shí)際需要實(shí)現(xiàn)對(duì)家居電子設(shè)備進(jìn)行本地和遠(yuǎn)程兩種方式的無(wú)線控制,本地控制是指在本地通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將控制指令傳輸給控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種家居電器的監(jiān)控,遠(yuǎn)程控制是指用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或手機(jī)短信將控制指令傳輸給控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種家居電器的遠(yuǎn)距離監(jiān)控,這兩種控制方式的結(jié)合將給我們的工作和生活帶來(lái)極大的便捷,是未來(lái)智能化家居生活發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1 無(wú)線智能家居控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及功能

文中提出的基于ARM9的無(wú)線智能家居控制系統(tǒng)主要包括ARM9核心控制模塊,無(wú)線通信模塊、LCD觸摸屏模塊和家居電器,另外還有傳感檢測(cè),語(yǔ)音報(bào)警和電源等模塊。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)模型圖如圖1所示。

其中ARM是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心,通過(guò)GPRS和ZigBee無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)收發(fā)控制指令實(shí)現(xiàn)對(duì)家居電器進(jìn)行綜合監(jiān)控,同時(shí)提供防火墻的功能,阻止外界對(duì)家庭內(nèi)部設(shè)備的非法訪問(wèn)和攻擊。無(wú)線通信模塊分為本地和遠(yuǎn)程兩部分,本地通信主要通過(guò)新型的ZigBee無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與家居電器的通信,達(dá)到對(duì)其控制;遠(yuǎn)程通信是利用手機(jī)通過(guò)GPRS通信網(wǎng)絡(luò)或利用計(jì)算機(jī)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)人與控制系統(tǒng)的通信,進(jìn)而達(dá)到對(duì)家居電器的遠(yuǎn)程監(jiān)控。采用無(wú)線通信技術(shù)省去了布線使家居布局更加靈活,遠(yuǎn)程控制使家居電器工作更加貼近人們的工作和生活要求。

智能家居控制系統(tǒng)的具體功能包括:

家居電器的綜合監(jiān)控:對(duì)所控制的家居電器進(jìn)行開(kāi)關(guān)、工作參數(shù)的設(shè)置和工作狀態(tài)的檢測(cè)。

室內(nèi)環(huán)境信息采集:采集家居環(huán)境的溫度、濕度信息和煤氣、煙氣等有毒氣體的檢測(cè)。

自動(dòng)報(bào)警:當(dāng)檢測(cè)到家居環(huán)境的溫度、濕度、煤氣、煙氣等超標(biāo),或檢測(cè)到有陌生人強(qiáng)行開(kāi)啟室門(mén)或進(jìn)入室內(nèi)時(shí)就自動(dòng)報(bào)警,告知居室主人。

本地控制:用戶在本地可通過(guò)計(jì)算機(jī)或家居電器本身的操作鍵對(duì)家居電器進(jìn)行監(jiān)控。

遠(yuǎn)程控制:用戶遠(yuǎn)程可以通過(guò)手機(jī)短息或互聯(lián)網(wǎng)對(duì)家居電器進(jìn)行控制或工作狀況查詢。

安全防盜:家居中的所有與控制系統(tǒng)連接的電器設(shè)備均可實(shí)現(xiàn)與主人通信,一旦盜賊對(duì)某設(shè)備進(jìn)行操作,或某設(shè)備工作狀態(tài)異常時(shí),系統(tǒng)將立即通知主人,以達(dá)到安全和防盜的目的。

2 系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)硬件主要由ARM9微處理器、GPRS通信網(wǎng)絡(luò)、ZigBee通信技術(shù)、LCD觸摸屏、語(yǔ)音報(bào)警和電源等模塊組成。

2.1 ARM9微處理器

微處理器采用三星公司的ARM9(S3C2440)。S3C2440是一款高性能32位RISC微處理器, 采用了ARM920T 的內(nèi)核,0.13um 的CMOS 標(biāo)準(zhǔn)宏單元和存儲(chǔ)器單元,最高主頻可以達(dá)到400MHz,提供多款液晶屏配置。ARM920T 實(shí)現(xiàn)了MMU,AMBA BUS 和Harvard 高速緩沖體系結(jié)構(gòu),這一結(jié)構(gòu)具有獨(dú)立的16Kb 指令Cache 和16Kb 數(shù)據(jù)Cache,每個(gè)都是由具有8 字長(zhǎng)的行組成。通過(guò)提供一套完整的通用系統(tǒng)外設(shè),無(wú)需配置額外的組件從而減少整體系統(tǒng)成本,為手持設(shè)備和一般類(lèi)型應(yīng)用提供了低價(jià)格、低功耗、高性能小型微控制器的解決方案。

2.2 無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)

GPRS網(wǎng)絡(luò)是覆蓋范圍最廣,性能較為完善的無(wú)線網(wǎng)絡(luò),GPRS網(wǎng)絡(luò)本身具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)糾錯(cuò)能力,數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)128Kb/s,能夠保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性。ZigBee技術(shù)組成的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低;采用GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪K體積小、功耗低,適合作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn),ZigBee技術(shù)與GPRS通信網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合組成新的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。

GPRS DTU 無(wú)線通信模塊采用成都眾山電子有限公司的ZSD2110 GPRS DTU。ZSD2110是一款使用GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)無(wú)線透明傳輸?shù)那度胧紻TU模塊。內(nèi)置工業(yè)級(jí)GPRS引擎和嵌入式處理器。支持PPP、TCP、UDP、ICMP等眾多復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和SOCKET標(biāo)準(zhǔn),提供全透明數(shù)據(jù)傳輸和用戶自由控制傳輸兩種模式。同時(shí)支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)、設(shè)備間、設(shè)備與中心間等各種不同的通訊模式。用戶不用關(guān)心復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,使用TTL串行通信接口,就可以進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā),使系統(tǒng)能夠隨時(shí)隨地接入Internet。

ZigBee技術(shù)是一種新型的無(wú)線、短距離、低功耗組網(wǎng)通訊技術(shù),具有低復(fù)雜度、低功耗、低成本、高效率,可靠度高和網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積廣等技術(shù)優(yōu)勢(shì),工作在免費(fèi)的2.4GHz-2.5GHzISM微波段,具有較強(qiáng)的抗干擾性和設(shè)備聯(lián)絡(luò)功能,能夠?qū)崿F(xiàn)1500m的全向識(shí)別,傳輸速率最高可達(dá)10M bit/s,它支持3種主要的自組織無(wú)線網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型,即星狀結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和族狀結(jié)構(gòu),這些網(wǎng)絡(luò)具有較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)健壯性和系統(tǒng)可靠性?；谝陨咸攸c(diǎn)ZigBee廣泛應(yīng)用于智能家居控制、工業(yè)控制系統(tǒng)。本文采用的CC2430是一種真正的系統(tǒng)芯片(SoC)CMOS解決方案,這種解決方案能夠提高性能并滿足以ZigBee為基礎(chǔ)的2.4GHz ISM波段應(yīng)用及對(duì)低成本,低功耗的要求,它結(jié)合一個(gè)高性能2.4GHz DSSS(直接序列擴(kuò)頻)射頻收發(fā)器核心,ZigBee核心模塊圖如圖2所示。

2.3 傳感器與顯示模塊

傳感器包括煤氣、煙霧等有毒氣體檢測(cè)器,人體紅外探測(cè)器,門(mén)窗磁開(kāi)關(guān),溫度、濕度、光照度傳感器等,所有的傳感器都與無(wú)線傳輸模塊P1R2000連接,構(gòu)成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)并與控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信。

顯示模塊選用低電壓低功耗的LCDl2832液晶顯示屏,LCDl2832是一款分辨率為128×32的中英文圖形液晶(黃色背光)顯示模塊,具有4位/8位并行2線或3線串行多種接口方式,內(nèi)部置有8192個(gè)16×16點(diǎn)陣的一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體漢字和128個(gè)16×8點(diǎn)ASCII字符集,用來(lái)顯示8×2行16×16點(diǎn)陣的漢字對(duì)話信息,構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面并顯示當(dāng)前時(shí)間、日期、星期、濕度、溫度、定時(shí)提醒等信息和煤氣等有毒的含量超標(biāo)時(shí)報(bào)警提示的輸出信息。

3 系統(tǒng)軟設(shè)計(jì)

整個(gè)智能家居控制系統(tǒng)以ARM9微處理器為核心,支持C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言,本系統(tǒng)采用C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合編程。低層驅(qū)動(dòng)由匯編語(yǔ)言編寫(xiě),對(duì)外留C語(yǔ)言接口,人機(jī)交換采用Linux嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。系統(tǒng)軟件由系統(tǒng)主程序、初始化子程序、ZigBee通信子程序、GPRS通信子程序、傳感檢測(cè)子程序、顯示子程序、報(bào)警子程序、數(shù)據(jù)處理子程序和遠(yuǎn)程控制子程序等模塊組成,程序軟件流程圖如圖3所示。

4 結(jié)論

社會(huì)的全面信息化、數(shù)字化、智能化和自動(dòng)化,家居的智能化必將成為未來(lái)家居發(fā)展的新方向。本文提出了基于ARM9的無(wú)線嵌入式智能家居控制系統(tǒng)的總體解決方案,該方案主要以微處理器ARM9為核心,采用ZigBee和GPRS無(wú)線通信技術(shù)、傳感技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)家居電器進(jìn)行本地和遠(yuǎn)程的無(wú)線監(jiān)控,克服了傳統(tǒng)的僅限于有線和本地的家居監(jiān)控方式,優(yōu)化了人們的生活方式,具有較高的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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篇9

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng) 智能家居 ZigBee 遠(yuǎn)程控制

物聯(lián)網(wǎng)，顧名思義，就是將任何物品像互聯(lián)網(wǎng)一樣相互連起來(lái)。第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通訊。是一種通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

智能家居是以各種家電設(shè)備為基礎(chǔ)平臺(tái)，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、通信和控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全面的安全防護(hù)、便利的通訊網(wǎng)絡(luò)以及舒適的居住環(huán)境的家庭住宅系統(tǒng)。它包括可視對(duì)講、家電控制、家庭內(nèi)部的安全防范、遠(yuǎn)程的視頻監(jiān)控等等。隨著“物聯(lián)網(wǎng)”網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能家用電器設(shè)備的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的家庭追求更加便捷的家居生活方式，實(shí)現(xiàn)電器互聯(lián)互通，通過(guò)家電控制器、家庭網(wǎng)關(guān)將家電連接到廣域網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地的遠(yuǎn)程控制。

1 系統(tǒng)的總體方案

本文主要從系統(tǒng)的低耗性、經(jīng)濟(jì)性、簡(jiǎn)單性、適用性和易維護(hù)性等出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)，提出該基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案。本智能家居系統(tǒng)由ARM模塊，ZigBee模塊，以太網(wǎng)模塊，GSM模塊組成，其中ARM模塊為中心控制單元，通過(guò)各個(gè)傳感器采集室內(nèi)各信息，將數(shù)據(jù)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)反饋到客戶終端及手機(jī)終端。同時(shí)，用戶可經(jīng)過(guò)客戶終端及手機(jī)終端遠(yuǎn)程操作家居，可達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控與操作的目的。

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)功能：

（1）遠(yuǎn)程警報(bào)。當(dāng)家庭突發(fā)火災(zāi)或是煤氣泄漏時(shí)，相應(yīng)傳感器將檢測(cè)到情況，立刻通過(guò)室內(nèi)的ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，將采集到的信號(hào)發(fā)送到ARM主控制器，再經(jīng)過(guò)控制器處理，最后將警報(bào)信息通過(guò)GSM模塊以短消息的方式發(fā)送到主人的手機(jī)上，從而實(shí)現(xiàn)了家庭的遠(yuǎn)程警報(bào)功能。

（2）遠(yuǎn)程控制。當(dāng)我們需要遠(yuǎn)程控制家用電器的開(kāi)關(guān)時(shí)，只要用手機(jī)發(fā)送指定命令的短信息，通過(guò)GPRS模塊的接收，井將短信息翻譯成為可以識(shí)別的命令傳輸給ARM控制器，控制器經(jīng)過(guò)處理，通過(guò)ZigBee模塊的無(wú)線傳輸將命令發(fā)送到與家電相連接的ZigBee智能開(kāi)關(guān)上，以實(shí)現(xiàn)了對(duì)家電的控制。

（3）遠(yuǎn)程監(jiān)控。當(dāng)朋友或是陌生人來(lái)訪時(shí)，門(mén)禁系統(tǒng)開(kāi)始工作，攝像頭采集來(lái)訪者的頭像信息，并傳至ARM控制器，經(jīng)過(guò)控制器處理，通過(guò)以太網(wǎng)模塊傳至云端，主人可以訪問(wèn)因特網(wǎng)查看來(lái)訪者的信息；同時(shí)房子內(nèi)部也可以安裝攝像頭，主人在外出時(shí)，通過(guò)電腦或是手機(jī)可以實(shí)時(shí)查看房間的情況，從而實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)

本文采用S3C2440微處理器芯片作為家庭網(wǎng)關(guān)AMR模塊的控制器，其主要特點(diǎn)是低價(jià)格、低功耗、高性能，提供大量的寄存器，指令執(zhí)行速度更快。在穩(wěn)定性、通用性、完備性、可擴(kuò)展能力等特點(diǎn)方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。

家庭網(wǎng)關(guān)模塊是整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的核心部分，它是家庭外部通訊網(wǎng)絡(luò)（Internet、GSM）和家庭內(nèi)部控制網(wǎng)絡(luò)（ZigBee）之間一個(gè)橋梁。因此，家庭網(wǎng)關(guān)必須滿足以下兩方面的要求：第一，要實(shí)現(xiàn)Internet遠(yuǎn)程訪問(wèn)，家庭網(wǎng)關(guān)必須支持TCP/IP協(xié)議并且能夠提供Web服務(wù)。第二，要實(shí)現(xiàn)內(nèi)部控制網(wǎng)絡(luò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)智能家居中的智能終端設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和管理，家庭網(wǎng)關(guān)必須支持內(nèi)部控制網(wǎng)絡(luò)和家庭外部通訊網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議和信息等轉(zhuǎn)換功能。

家庭內(nèi)部控制網(wǎng)絡(luò)模塊使用的是ZigBee作為其通信模塊。ZigBee模塊采用CC2430，其優(yōu)點(diǎn)是低成本、靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)、功耗低；在ZigBee 網(wǎng)絡(luò)中存在三種邏輯設(shè)備類(lèi)型：Coordinator（ 協(xié)調(diào)器），Router（路由器）和End-Device（終端設(shè)備）。

以太網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)中一個(gè)很重要的功能模塊，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程登錄，系統(tǒng)的資源分享和管理，以及完成系統(tǒng)的更新下載等功能。本系統(tǒng)以太網(wǎng)模塊采用DM9000芯片完成網(wǎng)絡(luò)接口的功能， 其優(yōu)點(diǎn)是DM9000是一款完全集成的和符合成本效益的專(zhuān)用的以太網(wǎng)MAC控制器，它支持8位、16位、32位的接口來(lái)訪問(wèn)內(nèi)部存儲(chǔ)器，以滿足不同處理器的需求。DM9000物理協(xié)議層接口完全符合IEEE 802.3u規(guī)格，并且還支持IEEE 802.3x全雙工流量控制，

GSM模塊采用高性能TC35芯片，模塊符合GSM0705和GSM0707標(biāo)準(zhǔn)，能夠通過(guò)AT指令來(lái)進(jìn)行控制，提供標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口，提供安全穩(wěn)定的雙頻（GSM900/GSM1800）短消息數(shù)據(jù)通信，TC53芯片主要由GSM基帶處理器、GSM射頻部分、電源電路和FLASH存儲(chǔ)部分組成。

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)具體工作流程為，首先系統(tǒng)各模塊初始化，傳感器對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行采樣。通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換將其送入數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行判斷。若超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，判斷故障類(lèi)型，則由ARM控制中心控制蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警并發(fā)送警報(bào)短信。

當(dāng)戶主接到發(fā)出的報(bào)警短信后，可以通過(guò)手機(jī)發(fā)送控制短信到GSM模塊，ARM控制中心發(fā)送讀取短信的AT指令到GSM模塊讀取收到的短信，并判斷短信的指令是否符合標(biāo)準(zhǔn)。若不符合標(biāo)準(zhǔn)，則提醒用戶重新發(fā)送，若指令正確，根據(jù)短信內(nèi)容向ZigBee協(xié)調(diào)器發(fā)出相應(yīng)的控制信息。

協(xié)調(diào)器接收到信息后，將其傳送到指定的ZigBee節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)根據(jù)信息的指示做出控制或者獲取傳感器信息，并將控制結(jié)果或傳感器信息發(fā)送到協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器將其傳給ARM控制中心。

ARM控制中心根據(jù)收到結(jié)果信息后，發(fā)送AT指令控制GSM模塊回復(fù)短信到用戶，對(duì)用戶的控制結(jié)果進(jìn)行回復(fù)。ZigBee節(jié)點(diǎn)控制的煤氣和人體感應(yīng)傳感器如果檢測(cè)到煤氣或有人入侵，會(huì)直接發(fā)送報(bào)警信息到協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器將報(bào)警信息傳送至服務(wù)器，服務(wù)器控制GSM模塊將報(bào)警信息發(fā)送到控制者的手機(jī)上。

系統(tǒng)工作流程圖如圖3所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了智能家居系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，討論了智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，采用ZigBee組網(wǎng)、GSM無(wú)線通信技術(shù)及嵌入式的網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)了家居安防和家居遠(yuǎn)程控制。通過(guò)本系統(tǒng)能夠隨時(shí)隨地控制家電開(kāi)關(guān)、對(duì)火災(zāi)和外人入侵進(jìn)行報(bào)警，讓家居更安全方便。并具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、成本低、適用范圍廣、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于家庭住宅中，具有廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

屈偉明（1989-），男， 陜西省人。大學(xué)本科學(xué)歷。主要研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)通信技術(shù)。

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>> 基于物聯(lián)網(wǎng)ZigBee技術(shù)的智能家居監(jiān)控系統(tǒng) 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居照明系統(tǒng) 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng) 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控子系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析 物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的智能家居系統(tǒng) 基于物聯(lián)網(wǎng)智能家居的初探 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居應(yīng)用 基于FPGA的物聯(lián)網(wǎng)智能家居控制設(shè)計(jì) 基于物聯(lián)網(wǎng)智能家居的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)的研究與探討 基于ZIGBEE的物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)的構(gòu)建要點(diǎn) 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)管理 基于ZigBee/GPRS技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì) 常見(jiàn)問(wèn)題解答 當(dāng)前所在位置：l用于驗(yàn)證登陸者的信息，如果是合法的用戶則可進(jìn)入本監(jiān)控系統(tǒng)；主界面home.html用于顯示本監(jiān)控系通的各個(gè)子系統(tǒng)，如：LED控制系統(tǒng)，溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)；LED控制系統(tǒng)頁(yè)面function1.html用于控制LED燈的亮滅和顯示當(dāng)前LED燈的亮滅；溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)頁(yè)面function2.html用于實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前環(huán)境的溫度和濕度。

本系統(tǒng)中的嵌入式CGI（公共網(wǎng)關(guān)接口）程序是通過(guò)C語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)的。CGI程序都是通過(guò)C語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)的，分為：驗(yàn)證登錄者的信息login.c；讀取LED狀態(tài)led.c；LED的初始化ledinit.c；獲取溫度get_temperature.c；獲取濕度get_humidity.c。

本系統(tǒng)中的視頻服務(wù)器是通過(guò)將開(kāi)源項(xiàng)目MJPG-STREAMER適當(dāng)修改并移植到開(kāi)發(fā)板上來(lái)實(shí)現(xiàn)的。mjpg-streamer是一個(gè)很好的開(kāi)源項(xiàng)目，用來(lái)做視頻服務(wù)器，使用的是v4l2的接口。在這里通過(guò)將其顯示頁(yè)面做適當(dāng)?shù)男薷木湍茏兂勺约旱囊曨l服務(wù)器，然后通過(guò)交叉編譯arm-linux-gcc編譯后，再下載到S3C2440開(kāi)發(fā)板上運(yùn)行。

本系統(tǒng)中需要給LED燈、溫濕度傳感器和攝像頭安裝驅(qū)動(dòng)程序。在LINUX操作系統(tǒng)中是以文件的形式來(lái)管理各個(gè)硬件設(shè)備的，可以用命令ls/dev/來(lái)查看這些硬件設(shè)備。在本設(shè)計(jì)中另外使用的硬件設(shè)備的有LED燈、溫濕度傳感器和攝像頭。因?yàn)橛行┯布O(shè)備本身不自帶驅(qū)動(dòng)程序就必須給這些硬件設(shè)備添加相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序才能系統(tǒng)識(shí)別這些硬件設(shè)備。在這里我們可以通過(guò)insmod命令來(lái)插入驅(qū)動(dòng)程序，如插入LED燈的驅(qū)動(dòng)insmod gpiodriver.ko，插入溫濕度傳感器的驅(qū)動(dòng)insmod sht10.ko。

4 系統(tǒng)調(diào)試及結(jié)果

（1）按圖3連接好硬件，如圖3所示。

（2）在客戶終端輸入登錄網(wǎng)址：

192.168.222.66/login.html，如圖4所示。

（3）輸入正確的用戶名和密碼后進(jìn)入主界面，如圖5所示。

（4）點(diǎn)擊主界面上的LED控制系統(tǒng)，進(jìn)入如圖6所示的界面。

（5）點(diǎn)擊主界面上的溫濕度控制系統(tǒng)，進(jìn)入如圖7所示的界面。

（6）點(diǎn)擊主界面上的溫濕度控制系統(tǒng)，進(jìn)入如圖8所示的界面。

5 結(jié)論

本設(shè)計(jì)闡述了智能家居的概念及應(yīng)用前景，對(duì)S3C2440開(kāi)發(fā)板，以及Linux操作系統(tǒng)、Boa服務(wù)器和CGI的介紹。設(shè)計(jì)中充分利用了系統(tǒng)的硬件和軟件資源，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)模塊的協(xié)調(diào)控制，提高了系統(tǒng)的可靠性和通用性。通過(guò)本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了智能家居監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能，并可在此基礎(chǔ)上添加各種不同的模塊以相同的工作原理來(lái)擴(kuò)展各種不同的功能。本系統(tǒng)具有投資少、成本低、可靠性高等特點(diǎn)，還具有良好可擴(kuò)展性和實(shí)用價(jià)值，符合了未來(lái)家電的智能化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展方向。本系統(tǒng)還可以應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)人值守崗位的遠(yuǎn)程控制和安全報(bào)警等。

參考文獻(xiàn)

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