導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的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)容和要重點解決的技術關鍵問題

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

1.2 重要解決技術關鍵問題：①通過觸摸屏、手持編程器、收機、平板電腦、互聯(lián)網(wǎng)來控制家用設備，更可以執(zhí)行情景操作，使多個設備形成聯(lián)動；②GES智能家居內(nèi)的各種設備相互間可以通訊，不需要用戶指揮也能根據(jù)不同的狀態(tài)互動運行，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智能開關產(chǎn)品系列以適應工程的需要使智能家居控制更加穩(wěn)定。

2 項目的特色和創(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)品牌的用電器進行兼容優(yōu)化，系統(tǒng)內(nèi)只需移動設備里的一個軟件進行控制，只需總控制器進行簡單學習即可，避免尋找遙控器的情況發(fā)生。

2.2 實行手持設備終端遠程控制。通過互聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)遠程控制智能家居，不受時間和距離限制，隨時能夠通過手持設備控制家里的智能家居系統(tǒng)。

3 采用的方法、技術路線以及工藝流程

3.1 系統(tǒng)描述。針對大戶型―復式、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。別墅通常都設計配有花園管理系統(tǒng)，安防報警系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)，可視對講系統(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

別墅型智能家居控制系統(tǒng)由家居智能網(wǎng)關加智能射頻網(wǎng)關、前端攝像機、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、中央空調(diào)控制模塊和移動平板等設備組成。系統(tǒng)可通過壁掛式室內(nèi)終端、移動平板、手機客戶端和遠程服務平臺來進行集中控制，把家居監(jiān)控、娛樂影音、家居安防、家居控制、可視對講、集中管理、場景控制、中央空調(diào)控制、背景音樂控制、遠程控制、手機報警等智能系統(tǒng)融為一體。通過射頻的方式實現(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)用戶的需求進行自定義場景編輯。

本項目的建設期按一年計算，項目投資回收期短，稅后投資回收期為半年。經(jīng)過分析計算，本項目主要數(shù)據(jù)及經(jīng)濟指標見下表1：

參考文獻：

[1]韓洪江，張建軍，等.智能家居系統(tǒng)與技術[M].合肥：合肥工業(yè)大學出版社，2011.

[2]向中宏.智能家居：下一場巨頭游戲[M].北京：電子工業(yè)出版社，2014.

篇2

中圖分類號：TU855 文獻標識碼：A 文章編號：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，智能家居市場也相繼出現(xiàn)，不斷的有相關智能家居產(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)沒有一個全國通用的統(tǒng)一標準，每個智能家居生產(chǎn)廠家都根據(jù)自己公司的相關技術能力開發(fā)符合本公司特點的智能家居產(chǎn)品，這種產(chǎn)品生產(chǎn)的無規(guī)則性嚴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)絡通信，配備了信息化家電，實現(xiàn)了家居設備自動化。智能家居系統(tǒng)成為將系統(tǒng)、結構、服務、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、網(wǎng)絡技術與通信技術，將智能家居的各子系統(tǒng)有機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)展狀態(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)模推廣困難有兩個主要原因：布線復雜不利于完成住宅建設布局和安裝;系統(tǒng)單調(diào)，缺乏可以定制和個性化的服務。

二、智能家居控制系統(tǒng)技術

（一）無線組網(wǎng)技術

常見的構建“無線家居”的無線通信組網(wǎng)技術如下：藍牙是一種支持設備短距離通信的無線電技術，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)通訊技術標準。HomeRF是由HomeRF工作組開發(fā)的，適合家庭區(qū)域范圍內(nèi)，在PC和用戶電子設備之間實現(xiàn)無線數(shù)字通信的開放性工業(yè)標準[1]。Zigbee是ZigBee聯(lián)盟建立的技術標準，基于IEEE802.15.4標準，主要適用于自動控制和遠程控制領域。

（二）WIFI組網(wǎng)技術

WIFI無線網(wǎng)絡的拓撲結構主要有兩種：分別是Ad-Hoc結構模式和Infrastructure結構模式。Ad-Hoc結構是一種省去了無線AP（Accesspoint）而搭建起的對等網(wǎng)絡結構。Infrastructure結構是WIFI網(wǎng)絡應用最為廣泛的結構，它是STA（工作站）和無線AP共同搭建起來的網(wǎng)絡結構，整個網(wǎng)絡成星狀，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)絡進行信息交互。本次設計采用的主要也是該模式[2]。

（三）WIFI無線傳感器網(wǎng)絡的結構

WIFI無線傳感器網(wǎng)絡由采集系統(tǒng)、WIFI無線網(wǎng)卡、ARM嵌入式系統(tǒng)、無線AP等四部分組成。所有測試節(jié)點通過控制WIFI無線網(wǎng)卡將測試數(shù)據(jù)傳輸?shù)綗o線接入點，再由無線接入點橋接轉發(fā)到遠端的控制臺。每個測試節(jié)點以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)方案設計

（一）智能家居控制系統(tǒng)結構設計

本論文設計主要將智能家居控制系統(tǒng)主要分五個部分組成：電源部分、控制器模塊、各個功能子模塊、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：電源部分是為整個智能家居控制系統(tǒng)供電，因此是硬件設計的重點，在控制設備設計中是用直流開關電源接220V電壓來接入設備為系統(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€智能家居控制系統(tǒng)的核心，本設計采用嵌入式ARM-STM32F103芯片，通過一些預留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做出設備的擴展。功能子模塊：功能子模塊以控制器為核心，實現(xiàn)系統(tǒng)所需的特定功能，比如：智能燈光的控制、家庭電器設備的控制、室內(nèi)溫度及氣體的采集、遠程控制等。每個模塊的實現(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)過前面對有線與無線通信方式的分析與研究，本次設計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，并結合無線通信特點，本設計采用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：主要功能是實現(xiàn)用戶通過Internet遠程操作與控制家居設備，隨著我國目前寬帶網(wǎng)絡的發(fā)展日趨完善，技術的不斷成熟，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)關模塊，并將WIFI作為其外部通信，以此來降低系統(tǒng)成本及復雜度。

（二）智能家居控制系統(tǒng)方案框圖

經(jīng)過對智能家居控制系統(tǒng)方案的選擇及技術手段的選定，下圖給出本次控制系統(tǒng)方案框圖。由圖可見，本次論文設計旨在實現(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、通過光照傳感器測量房間光照度，通過無線網(wǎng)絡實現(xiàn)智能家居統(tǒng)控制系統(tǒng)同Internet網(wǎng)絡連接，并通過Yeelink網(wǎng)絡實現(xiàn)實時檢測與開關控制。

四、結語

總而言之，隨著社會的發(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，如果不對人們的生活環(huán)境進行高度重視，人類的可持續(xù)發(fā)展將受到嚴重威脅。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)濟發(fā)展的一個重要方面，所以應該大力發(fā)展智能家居，在人們的居住環(huán)境方面對生活質量進行改進。人們越來越追求生活質量，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)絡系統(tǒng)的構成

電氣控制系統(tǒng)、消防報警系統(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)絡系統(tǒng)的重要構成部分，而網(wǎng)絡層、應用層和物理層是系統(tǒng)總體的機構，其中數(shù)據(jù)網(wǎng)絡、控制網(wǎng)絡和音頻視頻網(wǎng)絡是網(wǎng)絡層中所包括的，而應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)總體包括的三個機構可以將信息的集中控制和輸入輸出等完美實現(xiàn)。

2智能家居網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的解決方案

2.1基于單片機架構系統(tǒng)基于單片機架構系統(tǒng)是智能家居網(wǎng)絡控制系統(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架構系統(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)合控制的時候就會出現(xiàn)擴展能力不強、電路設計復雜和系統(tǒng)穩(wěn)定性不高等問題，需要我們進一步解決。2.2基于PC機架構系統(tǒng)家居網(wǎng)絡的核心就是智能家居主控制器，并且家居網(wǎng)絡指的是將一定的傳輸介質和家庭內(nèi)部聯(lián)系起來，實現(xiàn)資源共享。而PC機架構系統(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)和一些設備的連接，對家居設備進行規(guī)范和管理，這是一種十分先進的系統(tǒng)，將現(xiàn)代計算機的功能應用其中，并利用現(xiàn)代計算機的普及優(yōu)勢將其不斷開發(fā)，但是PC機架構系統(tǒng)會使得智能家居控制系統(tǒng)的適用性有所下降，與此同時其成本也相對提高。并且PC機架構系統(tǒng)需要電腦24小時開機，對于電能損耗也是十分大的。2.3基于嵌入式架構系統(tǒng)所以嵌入式架構系統(tǒng)指的是以專門設計的嵌入式主控制器來作為智能家居網(wǎng)絡控制平臺，并且其核心是嵌入式系統(tǒng)，此系統(tǒng)可以將外部網(wǎng)絡和家居內(nèi)部的連接實現(xiàn)，同時也可以將內(nèi)部網(wǎng)絡中設備和信息家電的控制實現(xiàn)，其對比較復雜的應用十分適合，并且耗能也比較少，結構也相對簡單，這使得嵌入式架構系統(tǒng)成為家居控制器的首選。但是嵌入式架構系統(tǒng)也存在標準不統(tǒng)一、開發(fā)周期長等缺點，并且其應用面也相對來說窄一點，市場價格也偏高。嵌入式系統(tǒng)的智能家居網(wǎng)絡控制系統(tǒng)應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。

3智能家居網(wǎng)絡拓撲方案

3.1總線型結構智能家居網(wǎng)絡拓撲方案在拋開網(wǎng)絡物理連接的前提之下，對網(wǎng)絡系統(tǒng)的連接形式進行探討，也是網(wǎng)絡中各個站點連接的形式和方式?？偩€型結構是智能家居網(wǎng)絡中用的比較多的一種，其是指個節(jié)點傳感器和家電在一條總線上，沒有中心節(jié)點控制的時候，公用電線上的信息的傳遞方向是從發(fā)送信息的節(jié)點向兩端擴散的。并且，總線型結構中的每一個節(jié)點都會在接受到信息的時候，對地址進行檢查，并且總線型結構的擴充性較好，安裝也相對來說更容易，可靠性也很高。3.2星型結構智能家居網(wǎng)絡中應用比較多的另一個結構就是星型結構，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)絡的中央節(jié)點是主控制器，而家用電器和其他節(jié)點傳感器則是直接連接在主控制器上，這樣最大的優(yōu)點就是便于建網(wǎng)，因為其結構十分簡單，并且這樣也可以將傳輸誤差、網(wǎng)絡延遲等現(xiàn)象大大減小。

4智能家居網(wǎng)絡組網(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)務互不干擾，并且其價格較低。而電力線聯(lián)網(wǎng)不光可以為家中所以電氣設備傳輸電能，另一方面還可以通過家庭內(nèi)部電力線進行對外傳輸，在使用時不需要繁雜的布線。以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢主要在于技術的成熟，并且其實現(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)，因為需要的費用太高?？偩€聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)點是技術較為成熟，并且其抗干擾能力也很強。4.2無線傳輸方式無線傳輸方式主要有藍牙技術聯(lián)網(wǎng)、IrDA紅外線技術聯(lián)網(wǎng)和ZigBee技術聯(lián)網(wǎng)。其中藍牙技術聯(lián)網(wǎng)可以組建相應的無線網(wǎng)絡，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紅外線技術聯(lián)網(wǎng)是利用紅外線進行點對點通信，成本不高，設備也很簡單，傳輸速度也很高，不過其沒有標準的通信協(xié)議，對于家庭組網(wǎng)來說不太合適。ZigBee技術聯(lián)網(wǎng)是一種無線通信技術，并且適用于自動化系統(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)點在于成本較低，復雜度也不高，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)技術都存在一定問題，移動性比較低，在布線方面普遍都很麻煩，并且其擴展性也不高。而無線方式組網(wǎng)的移動性比較好，其擴展性也高，并且在安裝時還能省很多電纜連線，但是無線方式組網(wǎng)的質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，其對于家庭網(wǎng)絡構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成熟度不夠、基礎設施不足等問題。智能家居網(wǎng)絡中最為領先的就是無線移動，其較強的移動性和擴展性受廣大群眾的喜愛，但是無線移動網(wǎng)絡依舊存在一些現(xiàn)實問題，需要我們不斷的優(yōu)化。利用對幾種智能家居網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的比較和分析，對其未來優(yōu)化做出一定貢獻，為我國實現(xiàn)強國夢獻出一份力。

參考文獻

[1]李鴻.幾種智能家居網(wǎng)絡控制系統(tǒng)方案的分析與比較[J].現(xiàn)代電子技術,2010,33(03):143-146.

[2]嚴建亮.基于嵌入式的智能家居網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].南京郵電大學,2012.

篇4

引言

人們大部分時間是生存在房屋內(nèi)，房屋的功能影響著人們的生存質量，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)應運而生，智能家居系統(tǒng)主要依靠住宅平臺進行建設，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，主要是通過與計算機結合，利用高度發(fā)達的網(wǎng)絡系統(tǒng)，把建筑內(nèi)的安防、家電、娛樂及照明等設備進行連接，一個全系統(tǒng)折協(xié)調(diào)工作流程，使各個設備實現(xiàn)了相互作用與反作用，同時也能利用現(xiàn)場或遠程控制，使各設備進行工作與操作，實現(xiàn)家居環(huán)境的科技化、智能化和現(xiàn)代化，進一步提高人們生活質量。

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)新技術不斷得到應用，為了滿足人們?nèi)找嫣岣叩奈镔|生活需要，智能家居已經(jīng)成為現(xiàn)代研究方向，其發(fā)展日漸強勢，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，是時展的必然要求，注定引領未來生活趨勢。人們在生活中對品味的追求一直沒改變，生活越來越細致，現(xiàn)代家居家用電器種類不斷增加，一些家電在功能設計上雖然完美，但在操作中卻顯得非常的繁瑣復雜，要想真正實現(xiàn)家電的方便、快速的操作目標，就需要有一個整體的配套系統(tǒng)對眾多電器進行管理與控制，設計開發(fā)人員利用了無線電通信技術和計算機控制等技術，通過無線智能家居控制系統(tǒng)設計開發(fā)，使所有的電器實現(xiàn)協(xié)調(diào)統(tǒng)一控制。在實際設計思路中，設計人員通過總體研究，把家庭中應用的電器進行連接，通過總線技術將家用電器、通訊設備以及家庭保安裝備等多種設備進行串聯(lián)，通過與信息技術的有機結合，確保家居連接到一個智能系統(tǒng)上，通過集中或分散監(jiān)控進行集中管理，實現(xiàn)家電的綜合功能展現(xiàn)，提高生活效率與質量。在進行設計時，不僅需要連接相關電器設備，更要在使用中與居住的環(huán)境形成配套，保證智能家庭設施跟現(xiàn)實中的居住環(huán)境相協(xié)調(diào)一致。不論怎樣，功能的實現(xiàn)主要依賴于智能家居控制系統(tǒng)中的家庭網(wǎng)絡控制器，家庭總線系統(tǒng)屬于這種家庭網(wǎng)絡控制器，利用它為使用者提供各種優(yōu)質高效的服務，同時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，這是當前普遍應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，有一些復雜的工程整體布線工程非常復雜，有線系統(tǒng)存在許多不足，比如較差的保密性、接入設備昂貴、不能充分滿足音頻與視頻信號傳輸、接線布線復雜等，這些問題嚴重阻礙著智能家居未來的發(fā)展，當前，這些問題也沒有得到更好的解決，將來，這些難題會伴隨4G網(wǎng)絡技術逐漸成熟而得到更好的改善。要想推進智能化發(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，雖然價格稍微高一些，但能夠充分解決布線問題，同時也滿足了4G需求，大大提高了系統(tǒng)的應用效果。

3 系統(tǒng)總體結構及工作原理

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備、相關的接口設備、功能性主機和附屬設備，在智能家居中，主機和從機都有無線收發(fā)芯片，主機發(fā)出的信號能夠在一定范圍內(nèi)由從機接收到，這種通過收發(fā)無線數(shù)據(jù)來構建小范圍的關聯(lián)性就是無線智能網(wǎng)絡。智能家居系統(tǒng)的網(wǎng)絡協(xié)議、系統(tǒng)軟件和系統(tǒng)硬件是主要內(nèi)容，是當前無線智能家居控制系統(tǒng)開發(fā)時的關鍵。

系統(tǒng)工作原理較為復雜，簡要的說就是采用通用性模塊對設備進行網(wǎng)絡處理。網(wǎng)絡協(xié)議以OSI模型為標準，全面掌握好nRF24L01芯片特質。系統(tǒng)主機構建單片機核心，CPU是中心處理器，對相關信號進行集成，主要作用是處理系統(tǒng)產(chǎn)生的大量信號，通過集中分析與控制，發(fā)揮技術作用，做好系統(tǒng)設備硬件功能劃分，不同的硬件有不同的作用，要使各硬件產(chǎn)生關聯(lián)，形成交互通信能力，確保硬件設施互換性和互相操作性，在接口設計上，要統(tǒng)一協(xié)調(diào)，對不同的功能做好系統(tǒng)編程，保證了智能設備穩(wěn)定運行。

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)及相關管理內(nèi)容，對物理無線信道和MAC子層之間接口做了全面的定義。主要利用了FSK進行系統(tǒng)調(diào)制，由多個可調(diào)控頻道進行選擇，實現(xiàn)了跳頻及頻道切換，大大縮短了工作時間，避免出現(xiàn)局部干擾，使跳頻故障率減少。nRF24L01進行信道參數(shù)配置主要是利用了MCU串口作用，從機對接收的數(shù)據(jù)信息進行整理，對接方式主要是空中進行，執(zhí)行MCU的指示任務，對家電產(chǎn)生系統(tǒng)完整的操作控制。

4 設計思路

4.1 硬件電路設計

通過對2.4G網(wǎng)絡中控制中心的分析，我們看到不同的節(jié)點如同協(xié)調(diào)器節(jié)點，擁有節(jié)點的管理和2.4G網(wǎng)絡建立等任務操作功能。智能系統(tǒng)設計時，工作中，主要由控制中心節(jié)點處理相關接收到的信息內(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機連接，顯示相應數(shù)據(jù)信息，對更改部分可以利用鍵盤進行有效輸入，液晶顯示部分能夠直觀看到工作狀態(tài)。

4.2 傳感器電路設計

傳感器是系統(tǒng)的主要部分，包括時鐘模塊、電源模塊、傳感器模塊、無線模塊，這些內(nèi)容是傳感器節(jié)點硬件的關鍵。不同傳感器節(jié)點信息發(fā)出后，短時間內(nèi)就會通過控制中心節(jié)點進行快速處理，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，能夠直接進行數(shù)據(jù)下載。

4.3 串口通信單元設計

串口通信單元設計較為重要，如果設計不理想，則影響工作效果，STC12C5A60S2增強型51芯片存在串行口接口，利用3根通信線實現(xiàn)串行通信，輸送時使用TXD串行數(shù)據(jù)，接收時使用RXD串行數(shù)據(jù)，地線是GND信號，不同的線路有不同的作用，要進行明確標注，避免出現(xiàn)串線現(xiàn)象。

4.4 無線收發(fā)模塊

硬件只是設計要點的一部分，最主要是是在智能家居設計中，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)正常運轉，利用設計好的程序配置通信頻道，保證相關輸出功率符合設計要點。nRF2401最大的優(yōu)勢在于，能夠同時使用同一天線，對不同頻道數(shù)據(jù)進行收集，做好準確接收。

5 結束語

篇5

關鍵詞：

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

隨著科技的不斷進步和社會信息化腳步的不斷加快，物聯(lián)網(wǎng)技術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、數(shù)據(jù)分析、節(jié)能環(huán)保等一系列物聯(lián)網(wǎng)技術的智能家居控制系統(tǒng)也逐漸走進了人們的生活。智能家居控制系統(tǒng)是以信息傳輸網(wǎng)絡為硬件平臺，各種網(wǎng)絡技術為軟件支撐平臺，通過現(xiàn)場總線將家庭生活中所用的通信設備、家居設備和家庭安全防范設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，具有良好的市場前景。鑒于此，筆者將對智能家居控制系統(tǒng)的設計進行詳細的介紹。

1系統(tǒng)總體設計

根據(jù)智能家居控制系統(tǒng)的功能需求，將其分為四個子系統(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、燃氣泄漏等安全狀況。一旦出現(xiàn)緊急情況，系統(tǒng)將自動報警，且使執(zhí)行機構產(chǎn)生相應的動作。③遠程抄表子系統(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)報表。④供電控制子系統(tǒng)，主要作用是確保機電設備正常用電，并以室內(nèi)的溫濕度、光照度、安防等為對象進行優(yōu)化控制。在設計時，應兼顧各個系統(tǒng)之間的交互聯(lián)動控制，在組態(tài)軟件Kingview的基礎上開發(fā)具有開放性的智能家居綜合管理系統(tǒng)。

2系統(tǒng)硬件設計

為實現(xiàn)上述智能家居的總體設計，采用無線傳感網(wǎng)絡通信技術ZigBee和嵌入式ARM技術構建家庭WEB網(wǎng)關平臺，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備實現(xiàn)相應的功能。本文僅選擇其中兩個具有代表性的子系統(tǒng)來介紹具體的設計情況。

2.1環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)的設計環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)主要包括溫濕度和光照的檢測兩部分。溫濕度檢測是非常重要的一環(huán)，本設計選用數(shù)字式集成溫濕度傳感器SHT11來實現(xiàn)該功能。SHT11的檢測精度能夠滿足家庭使用需求，其檢測信號通過無線傳感網(wǎng)絡傳送到家庭WEB網(wǎng)關平臺，并通過家庭網(wǎng)關進行后續(xù)信號的處理。無線傳感網(wǎng)絡采用ZigBee技術。ZigBee這種新型的無線網(wǎng)絡具有抗干擾、低功耗、易組網(wǎng)等特點，能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的需求。本設計選用的ZigBee芯片為CC2430芯片。該芯片是世界上首款符合ZigBee標準的射頻單芯片，其頻率為2.4GHz，由CHIPCON公司設計，適用于多種ZigBee標準的無線網(wǎng)絡節(jié)點以及與之相關的路由器、協(xié)調(diào)器和終端設備等。CC2430芯片集成度很高，只需較少的器件就可以組建一個完整的系統(tǒng)進行信號的接收和發(fā)送。在硬件電路的基礎上，配合相應軟件就可以實現(xiàn)溫濕度信號的采集和報警。為了實現(xiàn)對溫濕度的檢測和控制，除了由上述溫濕度檢測電路向家庭網(wǎng)關傳送數(shù)據(jù)外，還需要設計一個接收控制命令的執(zhí)行機構。本文選用以標準CC2430模塊為核心的智能插座，并在擴展繼電器控制電路，根據(jù)開關命令實現(xiàn)繼電器的通電和斷電。繼電器的通電和斷電由CC2430的一個輸出引腳控制。智能插座硬件節(jié)點電路如圖1所示。當三極管由導通變?yōu)榻刂箷r，繼電器線圈會出現(xiàn)較大的感應電勢，為了保護三極管，在繼電器兩端反向串聯(lián)一個續(xù)流二極管4418，以吸收該電勢。

2.2安防監(jiān)控子系統(tǒng)的設計安防監(jiān)控子系統(tǒng)的硬件電路結構如圖2所示。其中，氣敏傳感器負責檢測燃氣的泄漏情況。本設計選擇QM-N5型氣敏傳感器，當其檢測到燃氣泄漏時，電導率迅速升高，將此信號放大后通過CC2430模塊傳送給主控器。熱釋電紅外傳感器是基于熱電效應的紅外傳感器，其熱電系數(shù)高于熱電偶，由傳感探測元、干涉濾光片和場效應管匹配器三部分組成，通過配套的菲尼爾透鏡，能夠檢測到一定范圍內(nèi)的人體輻射，并進行防盜報警?；馂膱缶x用煙霧傳感器，當檢測到煙霧時，傳感器的電阻值發(fā)生變化，并輸出相應的信號進行報警。

3嵌入式網(wǎng)關設計

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關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，是連接服務器與終端設備的樞紐，且負責運營商網(wǎng)絡和家庭內(nèi)部網(wǎng)絡的交互訪問。此外，用戶對家居設備的遠程控制和管理也需要通過物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關完成。本設計的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關采用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，能夠滿足設計需求。家庭網(wǎng)關系統(tǒng)結構如圖3所示。主控制器S3C2440和ZigBee模塊、3G模塊的連接通過USB接口實現(xiàn)。

4監(jiān)控界面設計

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來設計監(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軟件具有較強的通信功能，并提供OPC接口、網(wǎng)絡等功能，在國內(nèi)市場占有很大的比例。

4.1基于Kingview的設備驅動設計Kingview軟件將與其通信的設備都看作是外部設備。為實現(xiàn)與外部設備的通信，Kingview軟件內(nèi)置了大量設備的驅動程序，以此作為通訊接口。在運行期間，Kingview軟件通過驅動程序和外部設備收發(fā)數(shù)據(jù)。每一個驅動程序都是Kingview軟件的一個COM對象。這種通信方式使驅動程序和Kingview軟件組成一個完整的系統(tǒng)。Kingview軟件驅動程序是其與硬件設備連接的樞紐，本設計中的通信協(xié)議采用小端模式，即默認數(shù)據(jù)格式為低字節(jié)數(shù)據(jù)在前。該協(xié)議定義了光強感測設備、燈光控制設備、溫濕度檢測設備、電能檢測設備、人體檢測設備、燃氣泄漏檢測設備、智能插座、幕布控制設備共八類設備。利用驅動加載工具將驅動加載到Kingview軟件中需要以下三步：①給該驅動配置一個描述文件（擴展名為.des）。該描述文件不能單獨使用和操作，只能配合驅動文件一起安裝使用。②在建好.des文件后，利用驅動開發(fā)包工具加載安裝驅動。③打開Kingview軟件的工程管理器，點擊“設備”，然后再點“新建”，出現(xiàn)“設備配置向導”，在“設備驅動”一欄即可看到新加載的驅動。

4.2基于Kingview的監(jiān)控界面設計監(jiān)控界面是使用者操控底層設備的界面，通過監(jiān)控界面可以實現(xiàn)對家居設備的全面檢測和實時控制。利用Kingview軟件開發(fā)工程的一般步驟如下：設計圖形界面，即定義畫面；定義設備；構造數(shù)據(jù)庫，即定義變量；建立動畫連接；運行和調(diào)試。

5結束語

綜上所述，智能家居控制系統(tǒng)的應用使得家庭生活更安全、方便，提高了人們的生活質量，具有良好的應用前景。本文設計的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)不僅能夠將整個家居中可連接到網(wǎng)絡的所有電氣設備有機整合到一起，并對這些設備進行有效控制，還能夠實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的實時監(jiān)控和管理，具有實現(xiàn)簡單、性能穩(wěn)定、適用范圍廣、安全、可靠等優(yōu)點，值得被廣泛推廣和應用。

參考文獻

篇6

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）12-0000-00

1 引言

當今社會科學技術的不斷進步不僅加速了社會生產(chǎn)力的發(fā)展，同時也提升了人類對于物質生活水平的大力需求[1]。一直以來，居住環(huán)境都是人們較為關注的領域，隨著網(wǎng)絡、微電子、光電、通信等高新技術飛速發(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算機控制系統(tǒng)引入民用小區(qū)、住宅以及小區(qū)建筑技術之中[2]。本文設計了一款集智能無線遙控、手機遠程控制、Internet遠程監(jiān)控、智能系統(tǒng)警報等功能與一體的遠程智能家居控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有強大的數(shù)據(jù)圖像處理能力及監(jiān)控能力，可以廣泛應用于交通領域、金融系統(tǒng)、住宅設施、學校、醫(yī)療機構等安防領域。尤其是在基于網(wǎng)絡的遠程視頻監(jiān)察、智能化預警及報警方式等方面有著廣泛的應用。

2 系統(tǒng)整體構造

本系統(tǒng)高效集成了綜合布線、網(wǎng)絡通信、 安全防范、自動控制和音視頻等技術。其中，網(wǎng)絡通信的傳送與交互方式采用無線網(wǎng)與移動通信網(wǎng)等網(wǎng)絡進行信息的傳遞，為了提高產(chǎn)品的監(jiān)控能力，文中還通過智能計算技術對信息進行分析并處理。音視頻部分采用DSP與ARM相結合的技術提高數(shù)據(jù)圖像處理能力[3]?？傮w設計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]。主要可完成自動照明、遙控窗戶窗簾、空調(diào)控制、花草自動灌溉、防盜監(jiān)控報警等功能。

2.1 命令發(fā)射零碎

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

在本系統(tǒng)中，當溫濕度變化的相關數(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)當時具體情況進行人為設置。當溫度或濕度的相關數(shù)據(jù)滿足事先所設置的觸發(fā)條件時，就執(zhí)行收回控制命令的措施。例如當外部天氣變冷時，室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)即可達到事先人為設定的觸發(fā)命令值，室內(nèi)空調(diào)開始工作，進行室內(nèi)加熱；當外部天氣變熱時，室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)即可達到事先人為設定的觸發(fā)命令值，室內(nèi)空調(diào)開始工作，進行室內(nèi)降溫，實現(xiàn)了遠程溫度控制部分。本系統(tǒng)同時包含了感光模塊，當室外天氣晴朗達到事先預設的觸發(fā)條件時，室內(nèi)燈光主動關閉，實現(xiàn)節(jié)能的目的；當室外陰天或下雨達到事先預設的觸發(fā)條件時，室內(nèi)燈光主動打開，從而實現(xiàn)了燈光自動控制功能。同時，為了達到防盜監(jiān)控報警的目的，在室內(nèi)安裝了人體感應器用以檢測室內(nèi)無人狀態(tài)時的內(nèi)部活動情況。當安防設備啟動時，若監(jiān)測到室內(nèi)有人即刻撥打電話報警。從而完成安全監(jiān)控報警功能。

2.2 命令執(zhí)行零碎

燈光、電器、窗簾等設備的控制命令的執(zhí)行主要通過智能面板來完成，當各類控制命令被智能面板接收后，智能面板首先會對解碼進行分析，進而觸發(fā)相關的強電驅動電路。例如空調(diào)、電視機、DVD等紅外家電的控制主要經(jīng)過裝置在棚頂?shù)娜梭w感應器來完成，當人所發(fā)出的控制信號被人體感應器接收到以后，該控制信號即刻轉發(fā)為對應的紅外指令從而達到對相應設備的運轉進行控制的目的。另外室內(nèi)還具備安防報警功能，此功能主要由數(shù)字安防模塊完成，當報警模塊接收到控制命令后，相關的控制系統(tǒng)會將命令轉換成匹配的語音信號，并撥打給預設的電話號碼進行報警。

3 本系統(tǒng)優(yōu)勢

（1）設計結構合理。整體框架上，該設計可以根據(jù)不同場合的需求增加或者刪減子系統(tǒng)以滿足對響應功能的需要。并且該智能家居的控制系統(tǒng)是由網(wǎng)絡通信系統(tǒng)將多個子系統(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。所有的設備都可以由人通過手機，平板電腦，觸摸屏的無線通信設備進行指令操作。（3）場景控制功能豐富?？梢愿鶕?jù)使用者的具體需求設置各種控制情景，如宴會情景，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各類生活模式和生活品質的需求。（4）信息資源共享?？梢詫⒓依锏臏貪穸然蚋稍锒鹊认嚓P數(shù)據(jù)信息內(nèi)容到網(wǎng)上以便在各個區(qū)域形成環(huán)境監(jiān)測點，為環(huán)境的監(jiān)測提供有效有價值的信息。

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

4 結語

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

參考文獻

[1] 甘早斌，李開，魯宏偉.物聯(lián)網(wǎng)識別技術及應用[M].北京：清華大學出版社，2014

篇7

中圖分類號：TN07 文獻標識碼：A 文章編號：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注。季節(jié)不同、天氣不同、以及溫度變化或上下班的時段等都對窗簾的打開與閉合的操作是不一致的，這對于智能家居中窗簾的控制提出了不同的需求。因此，設計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、調(diào)節(jié)、控制功能的窗簾。如根據(jù)室內(nèi)環(huán)境狀況自動調(diào)光線強度、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，還能將被動靜止結構轉變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ?，提供信息交換功能，給生活帶來諸多便利。

本文主要完成對系統(tǒng)執(zhí)行機構的控制和信息處理。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利用無線發(fā)射與接收模塊發(fā)送指令控制窗簾的開關。

環(huán)境自動控制：智能窗簾控制系統(tǒng)以光照和溫度傳感器檢測到的信號作為輸入信號，模擬窗簾小燈（LED指示燈）作為信號輸出執(zhí)行器件，單片機實現(xiàn)對其進行控制。其硬件框圖如圖1所示。

2核心硬件電路設計

2.1光敏電阻傳感器模塊

利用單片機結合光敏電阻傳感器作為光照采集器，可以檢測外界光強度。其工作原理圖如圖2所示。單片機控制模擬窗簾小燈的亮滅。實現(xiàn)窗簾的打開與關閉。

2.2溫度傳感器模塊

溫度模塊采用DS18820溫度傳感器。它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式，它采用3引腳TO-92封裝，溫度測量范圍為-55℃～+125℃，編程設置9～12位分辨率。其實物圖如圖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接口設置輸出功率頻道選擇和協(xié)議?？梢酝ㄟ^上位機控制單片機IO口輸入信號，從而實現(xiàn)對智能窗簾的遠程控制。

3系統(tǒng)軟件設計

系統(tǒng)軟件設計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、復位電路、按鍵電路，下載電路，AMS1117（5V轉3V）電路，LED電路模塊、數(shù)碼管驅動電路等，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計模塊。主程序構成無限循環(huán)，在系統(tǒng)初始化后，循環(huán)掃描各個功能模塊，并完成各個子程序之間的聯(lián)系任務，達到聯(lián)合有序的控制。

軟件設計主要是模塊化編寫的，包括：光照強度子程序、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語言驅動各模塊工作，實現(xiàn)各模塊的協(xié)調(diào)工作，硬件方面采用PROTUES軟件進行仿真。

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

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

4調(diào)試

1）智能窗簾控制系統(tǒng)基本功能的實現(xiàn)：系統(tǒng)的啟動和初始化是否正常，各個模塊的啟動是否正常，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；能否通過按鍵設置窗簾開啟或關閉的溫度閾值，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。

篇8

2系統(tǒng)設計

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是飛思卡爾公司設計的一款性能卓越的芯片，主要用于汽車電子，在全國大學生智能車競賽“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，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，因此需要設計電源電路將電源電壓轉換為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，過熱保護以及調(diào)整管的保護電路，使用起來可靠性高，方便，而且價格便宜。由于K60需要3.3V電壓才能穩(wěn)定工作且能夠設計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，而且價格便宜，而且滿足系統(tǒng)設計的要求，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，是當輸入量（激勵量）的變化達到規(guī)定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預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)之間的互動關系。通常應用于自動化的控制電路中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。繼電器是具有隔離功能的自動開關元件，廣泛應用于遙控、遙測、通訊、自動控制、機電一體化及電力電子設備中，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。

2.3紅外射頻模塊

紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個部分。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實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，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。紅外遙控的特點是不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設備。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，可進行多路遙控。而且紅外接收發(fā)送管的價格便宜，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)送模塊自學習紅外碼將釋放大量的遙控器以及減少電池的使用。考慮到設備可能在不同的房間內(nèi)會面臨信號接收不到的問題，因此采用多個紅外收發(fā)傳感器，在形成多方面接收信號，以擴大控制范圍，在測試過程中是可行的。

2.4通信模塊

串口wifi無線模塊是將無線AP的wifi信號轉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)品是基于標準UART接口符合IEEE802.11b/g模式的WiFi無線網(wǎng)絡嵌入式模塊。模塊內(nèi)置無線網(wǎng)絡協(xié)議IEEE802.11協(xié)議棧以及TCP/IP協(xié)議棧，能夠實現(xiàn)用戶串口數(shù)據(jù)到無線網(wǎng)絡之間的轉換。通過SSC-WiFi模塊，傳統(tǒng)的串口設備也能輕松接入無線網(wǎng)絡。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，可廣泛應用于各種場合的短距離無線通信、工業(yè)控制領域。產(chǎn)品本身可將自己的串口接到計算機后用配置程序進行通信速率、格式、編碼等的設定，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的信息從而對系統(tǒng)進行控制，而且wifi可以遠距離，聯(lián)網(wǎng)操作。擴大了系統(tǒng)的實用性，方便性。

2.5溫度傳感器模塊

該系統(tǒng)采用DS18B20溫度傳感器，測量室內(nèi)溫度，當用戶切換到家庭自動控制模式時，只要錄入家庭空調(diào)的遙控編碼，會自動的根據(jù)測得的溫度調(diào)控室內(nèi)的溫度從而避免室內(nèi)過冷過熱，也可以達到節(jié)電。DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。主要根據(jù)應用場合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。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備數(shù)字測溫和控制領域，這有利于系統(tǒng)的設計。

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顯示技術具有自發(fā)光的特性，采用非常薄的有機材料涂層和玻璃基板，當有電流通過時，這些有機材料就會發(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軟件設計模塊

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)上電復位，程序初始化，顯示界面初始化設置，按鍵進行操作，錄入家庭內(nèi)部的設備紅外編碼，保留紅外編碼。設置wifi配對信息，安全信息等一系列的系統(tǒng)初始化進程。以保證設備能夠完美運行，掉電后恢復后也可以運行。初始化完成后系統(tǒng)進行中斷執(zhí)行程序，如果有用戶的操作指令被檢測到，執(zhí)行用戶的指令，前期設計中沒有設計自己的app，使用的是代碼指令，可能會令用戶感到不滿意，在后期的軟件實現(xiàn)中會加入app功能，直接用手機app操作智能系統(tǒng)，即使出門在外只要有網(wǎng)絡就可以控制家庭的設備。現(xiàn)在實現(xiàn)的功能是只要用戶輸入相應的指令后即可控制家庭的用電設備的開關，各種紅外設備的啟動還有各種操作，如果用戶設置智能模式，系統(tǒng)會根據(jù)設定的模式進行執(zhí)行實現(xiàn)智能控制，達到家居生活的舒適與便攜。

篇9

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

1 系統(tǒng)總體設計

系統(tǒng)融合了ZigBee無線傳感器技術，wifi無線通信網(wǎng)絡，GPRS無線通信技術以及互聯(lián)網(wǎng)絡。實現(xiàn)了基于ZigBee技術的傳感器的無線組網(wǎng)及數(shù)據(jù)的傳輸，基于GPRS的手機短信報警和手機通訊控制，可以通過互聯(lián)網(wǎng)和移動通信實現(xiàn)家居環(huán)境監(jiān)測，家電設備遠程控制等功能。

本系統(tǒng)的實現(xiàn)主要包括三個部分，數(shù)據(jù)采集部分，數(shù)據(jù)傳輸部分和網(wǎng)絡控制部分。其中數(shù)據(jù)采集部分由多種傳感器節(jié)點組成，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，空氣質量傳感器采集房間內(nèi)的空氣質量以及各個家電設備的狀態(tài)信息，并將采集到的數(shù)據(jù)通過ZigBee終端節(jié)點發(fā)送。ZigBee協(xié)調(diào)器將收集的各個ZigBee終端節(jié)點的信息，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)關或者家庭計算機。家庭計算機處理后發(fā)送給3G模塊，以短信的形式反饋給遠程智能移動設備。此外，一些家用電器設備也可以通過繼電器或者執(zhí)行控制器，通過ZigBee終端節(jié)點獲取這些電器設備的運行狀態(tài)信息，遠程用戶就可以通過計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)對各種家電設備的狀態(tài)查詢，控制家電設備。整個系統(tǒng)的總體結構如圖1。

2 系統(tǒng)硬件電路設計

2.1 無線通信模塊設計

家居環(huán)境監(jiān)測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。ZigBee協(xié)議是一個無線通信協(xié)議標準，該標準定義了短距離，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)議的具體實現(xiàn)形式，通過ZigBee協(xié)議棧應用層的API調(diào)用可實現(xiàn)傳感器無線組網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳輸。

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

CC2530 結合了RF 收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標準的增強型8051 CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存等許多其它強大的功能。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 具有不同的運行模式，使得它尤其適應超低功耗要求的系統(tǒng)。運行模式之間的轉換時間短進一步確保了低能源消耗。

CC2530F256 結合了德州儀器的ZigBee 協(xié)議棧（Z-Stack），提供了一個強大和完整的ZigBee 解決方案。

2.2 嵌入式網(wǎng)關

嵌入式網(wǎng)關是智能家居的控制中心，是整個系統(tǒng)的大腦，同時又充當網(wǎng)關和中間件的作用。嵌入式網(wǎng)關具有7寸液晶以及友好的操作界面，支持物聯(lián)網(wǎng)遠程訪問和控制，并且還可以無線接入手機網(wǎng)絡可進行遠程查詢和控制。嵌入式網(wǎng)關以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備。

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

2.3 無線手機通信模塊

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，支持TCP/IP協(xié)議，可以與分組數(shù)據(jù)報直接互通。GPRS服務支持節(jié)點和網(wǎng)關支持節(jié)點既能夠實現(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，利用無線移動網(wǎng)絡實現(xiàn)語言傳輸和點對點數(shù)據(jù)傳輸，同時，模組內(nèi)具備TCP/IP協(xié)議棧，可直接實現(xiàn)無線上網(wǎng)。該模組使用標準的UART串行通信接口與主芯片進行通信。如圖2所示。

3 系統(tǒng)軟件的設計

3.1 基于ZigBee技術的無線傳感網(wǎng)設計

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

利用ZStack APP應用程序框架，通過添加各類傳感器驅動程序，使得終端節(jié)點可以周期性的發(fā)送傳感器的狀態(tài)數(shù)據(jù)給協(xié)調(diào)器。協(xié)調(diào)器檢測狀態(tài)數(shù)據(jù)的情況，將數(shù)據(jù)以及檢測結果通過串口輸出到控制計算機。如圖3所示。

3.2 基于GPRS的手機控制模塊

手機短信報警與手機控制節(jié)點設計：

GPRS模塊與A8核心板通過串口連接，當監(jiān)測傳感器的ZigBee節(jié)點被觸發(fā)時，產(chǎn)生報警，ZigBee網(wǎng)絡將報警信號發(fā)給A8 核心板，A8將此報警信號編輯為短信，通過GPRS模塊發(fā)送給設定的手機用戶。

在嵌入式網(wǎng)關上運行著一個負責與GPRS模塊通信的后臺程序，它提供了相應的接口，允許用戶在收到短信時，立即獲得該短信的內(nèi)容。利用這個接口，可以從短信里讀取相關繼電器或者控制器的狀態(tài)，通過短信向執(zhí)行器節(jié)點發(fā)送信息從而設置ZigBee網(wǎng)絡的控制節(jié)點的開關。

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

手機短信報警的流程和手機控制的流程如圖4。

3.3 基于QT的嵌入式網(wǎng)關的設計

良好的人機交互界面在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中是很重要的。QT技術在嵌入式linux的UI最常用到的。QT是跨平臺的C++應用程序和UI開發(fā)的框架。在本系統(tǒng)中的QT應用程序開發(fā)中，先將傳感器數(shù)據(jù)信息服務程序的API進行一定的封裝，以便于使用的相關接口函數(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應的Sensor類中，需要傳感器信息的時候，調(diào)用對應傳感器的showOut（）函數(shù)用來顯示傳感器采集到的數(shù)據(jù)。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)

為了便于遠程訪問，系統(tǒng)將ZigBee技術和web技術結合起來，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模式的遠程數(shù)據(jù)訪問系統(tǒng)。

該系統(tǒng)的遠程監(jiān)控網(wǎng)絡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，主界面可以實現(xiàn)房間內(nèi)各項數(shù)據(jù)的監(jiān)測，以及對警報的控制。這些監(jiān)控包括房間的溫濕度，CO濃度，空氣質量監(jiān)控等。

5 結論

本文研究了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能家居遠程控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)家居環(huán)境的監(jiān)測和報警，家電設備運行狀態(tài)的遠程查看和控制。該系統(tǒng)通過綜合利用ZigBee無線傳感器技術，GPRS手機通信技術以及互聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)。系統(tǒng)擴展性好，組網(wǎng)方便，操作簡便，運行穩(wěn)定，應用成本和功耗都很低，具有很大的應用前景。本系統(tǒng)也為物聯(lián)網(wǎng)在未來生活中的應用提供參考。

參考文獻

[1]王小強等.ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡設計與實現(xiàn)[M].化學工業(yè)出版社，2014（08）.

篇10

中圖分類號TN91 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）102-0204-01

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

1 系統(tǒng)設計

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

2 控制終端

2.1 手機控制終端

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

2.2 語音識別控制終端

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

3 通信

藍牙模塊hc-05為無線串口透明傳輸，智能手機將編碼的信息通過藍牙串口發(fā)送給主控單片機，傳輸距離為十米，滿足家用短距離無線傳輸?shù)囊?。Cc1100無線模塊可以實現(xiàn)點對多點的通信，采用spi通信協(xié)議，沒有spi的單片機可以模擬spi，傳輸距離達到100米以上。

4 主控處理

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

5 從機處理

AT89s51單片機作為從機接收STM32主控制器發(fā)來的命令，從機1通過繼電器控制電燈的開關，從機2通過模擬遙控器的紅外信號對電視和空調(diào)進行控制，從機3通過舵機對百葉窗的打開角度進行控制，可以獲得不同的采光度。AT89s51單片機是一個低功耗，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含4k Bytes ISP的可反復擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器。

6 結論

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

參考文獻