智能家居控制系統范文

導語：如何才能寫好一篇智能家居控制系統，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：GES智能家居；物聯網；無線控制

1 具體研究開發內容和要重點解決的技術關鍵問題

1.1 研發內容：GES智能家居通過物聯網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、室內外遙控、防盜報警、環境監測、暖通控制、紅外轉發、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、互聯網來控制家用設備，更可以執行情景操作，使多個設備形成聯動；②GES智能家居內的各種設備相互間可以通訊，不需要用戶指揮也能根據不同的狀態互動運行，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GES智能開關產品系列以適應工程的需要使智能家居控制更加穩定。

2 項目的特色和創新之處

2.1 解決不同生產廠家家居控制子系統的兼容性。這套系統將市面上多數品牌的用電器進行兼容優化，系統內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生。

2.2 實行手持設備終端遠程控制。通過互聯網技術實現遠程控制智能家居，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。

3 采用的方法、技術路線以及工藝流程

3.1 系統描述。針對大戶型―復式、別墅的用戶，功能需求全面，區域面積大，需要集中管理控制，體現節能環保的新理念。別墅通常都設計配有花園管理系統，安防報警系統，監控系統，可視對講系統，空調系統，背景音樂系統等。

3.2 別墅智能家居控制系統功能圖（圖2）。

3.3 系統特點

別墅型智能家居控制系統由家居智能網關加智能射頻網關、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、室內終端機、中央空調控制模塊和移動平板等設備組成。系統可通過壁掛式室內終端、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、中央空調控制、背景音樂控制、遠程控制、手機報警等智能系統融為一體。通過射頻的方式實現智能控制，支持市面上各種有線安防探頭。系統通過總線 4 8 5、2 3 2協議的方式分別控制中央空調和中央背景音樂系統 ，根據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。經過分析計算，本項目主要數據及經濟指標見下表1：

參考文獻：

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

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

[3]譚立新.智能家居機器人設計與控制[M].北京：北京理工大學出版社，2015.

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關鍵詞：無線數據傳輸芯片；設計探討；接口

引言

人們大部分時間是生存在房屋內，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，智能家居系統應運而生，智能家居系統主要依靠住宅平臺進行建設，智能系統是一套全新的系統，是近年來才大規模興起的高端科技，主要是通過與計算機結合，利用高度發達的網絡系統，把建筑內的安防、家電、娛樂及照明等設備進行連接，一個全系統折協調工作流程，使各個設備實現了相互作用與反作用，同時也能利用現場或遠程控制，使各設備進行工作與操作，實現家居環境的科技化、智能化和現代化，進一步提高人們生活質量。

1 智能家居系統發展

隨著現代科技的大發展大繁榮，創新技術不斷得到應用，為了滿足人們日益提高的物質生活需要，智能家居已經成為現代研究方向，其發展日漸強勢，智能家居完全滿足了人們日常生活起居需要，涉及到人們生活的各個方面，以其新穎優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對眾多電器進行管理與控制，設計開發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設計開發，使所有的電器實現協調統一控制。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，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上，通過集中或分散監控進行集中管理，實現家電的綜合功能展現，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境形成配套，保證智能家庭設施跟現實中的居住環境相協調一致。不論怎樣，功能的實現主要依賴于智能家居控制系統中的家庭網絡控制器，家庭總線系統屬于這種家庭網絡控制器，利用它為使用者提供各種優質高效的服務，同時居住地之外的外部環境也與之相通連。智能住宅的核心就是智能家居系統，因此，智能家居系統在智能家庭中處于異常重要的地位。

2 智能家居系統概述

在智能家居發展過程中，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網絡技術逐漸成熟而得到更好的改善。要想推進智能化發展，就需要在無線條件下的控制系統做文章，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，大大提高了系統的應用效果。

3 系統總體結構及工作原理

智能家居系統作為綜合性操控系統，有著廣泛的內容定義，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芯片，主機發出的信號能夠在一定范圍內由從機接收到，這種通過收發無線數據來構建小范圍的關聯性就是無線智能網絡。智能家居系統的網絡協議、系統軟件和系統硬件是主要內容，是當前無線智能家居控制系統開發時的關鍵。

系統工作原理較為復雜，簡要的說就是采用通用性模塊對設備進行網絡處理。網絡協議以OSI模型為標準，全面掌握好nRF24L01芯片特質。系統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產生的大量信號，通過集中分析與控制，發揮技術作用，做好系統設備硬件功能劃分，不同的硬件有不同的作用，要使各硬件產生關聯，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，要統一協調，對不同的功能做好系統編程，保證了智能設備穩定運行。

nRF24L01是一種2.4GHz單片射頻收發芯片，主要由頻率調制器、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器件，能夠有效地提供物理層數據及相關管理內容，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進行系統調制，由多個可調控頻道進行選擇，實現了跳頻及頻道切換，大大縮短了工作時間，避免出現局部干擾，使跳頻故障率減少。nRF24L01進行信道參數配置主要是利用了MCU串口作用，從機對接收的數據信息進行整理，對接方式主要是空中進行，執行MCU的指示任務，對家電產生系統完整的操作控制。

4 設計思路

4.1 硬件電路設計

通過對2.4G網絡中控制中心的分析，我們看到不同的節點如同協調器節點，擁有節點的管理和2.4G網絡建立等任務操作功能。智能系統設計時，工作中，主要由控制中心節點處理相關接收到的信息內容，通過系統的分析處理，形成有效數據包，利用RS-232串口與PC機連接，顯示相應數據信息，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。

4.2 傳感器電路設計

傳感器是系統的主要部分，包括時鐘模塊、電源模塊、傳感器模塊、無線模塊，這些內容是傳感器節點硬件的關鍵。不同傳感器節點信息發出后，短時間內就會通過控制中心節點進行快速處理，利用nRF24L01無線模塊做好信息的全面接收，串口模塊發送信息至上位機，能夠直接進行數據下載。

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根通信線實現串行通信，輸送時使用TXD串行數據，接收時使用RXD串行數據，地線是GND信號，不同的線路有不同的作用，要進行明確標注，避免出現串線現象。

4.4 無線收發模塊

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最大的優勢在于，能夠同時使用同一天線，對不同頻道數據進行收集，做好準確接收。

5 結束語

無線智能家居控制系統越來越被人們重視，隨著科學技術的發展，智能系統必然成為人們生活首選。只有設計出使用方便、功耗超低的系統，才能有效提高系統的工作穩定性與可靠性。

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關鍵詞：智能家居；窗簾控制；單片機；無線控制

中圖分類號：TN07 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）08-0256-03

智能家居行業發展越來越快，智能窗簾作為智能家居系統中的重要組成部分逐漸引起大家的關注。季節不同、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已經迫在眉睫。

1系統工作原理

智能窗簾是帶有一定自我反應、調節、控制功能的窗簾。如根據室內環境狀況自動調光線強度、平衡室內溫度等。能給居住環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為具有能動智慧的工具，提供信息交換功能，給生活帶來諸多便利。

本文主要完成對系統執行機構的控制和信息處理。系統主要MCU主控模塊、光敏電阻傳感器模塊、溫度信息采集模塊、無線發射與接收模塊、數碼管顯示模塊以及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射與接收模塊發送指令控制窗簾的開關。

環境自動控制：智能窗簾控制系統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）作為信號輸出執行器件，單片機實現對其進行控制。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，并且可根據實際要求通過簡單的編程實現9～12位的數字值讀數方式，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無線發射與接收模塊

無線發射與接受模塊采用NRF24L01模塊，它是一款單片無線收發器芯片。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議。可以通過上位機控制單片機IO口輸入信號，從而實現對智能窗簾的遠程控制。

3系統軟件設計

系統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，在系統初始化后，循環掃描各個功能模塊，并完成各個子程序之間的聯系任務，達到聯合有序的控制。

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，實現各模塊的協調工作，硬件方面采用PROTUES軟件進行仿真。

主程序構成無限循環，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，讀取溫度數據；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。自動模式下對環境數據進行判定，控制LED燈閃爍。手動模式下則通過上位機操作執行相應的工作。如果都不是，則是復位鍵，進行復位操作。

4調試

1）智能窗簾控制系統基本功能的實現：系統的啟動和初始化是否正常，各個模塊的啟動是否正常，工作狀態是否穩定；按鍵控制是否靈敏、數碼管顯示是否正確；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。

2）對具體功能進行調試：系統能否讀出當前環境所需要的參數，并根據參數自動開關窗簾；是否迅速響應上位機按鍵發出的信號，達到無線手動開關窗簾的要求。單片機正常運行之后，能否按鍵復位，燈的暗弱是不是突變。

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關鍵詞 智能家居；stm32；智能手機；無線通信；語音識別

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

本系統采用手機和語音識別綜合控制家電。隨著科技的發展，智能手機已經十分普及，人們隨身攜帶的手機作為控制器便顯得十分便捷，而且語音識別現在發展也很迅速，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，從而獲取人發出的命令。凌陽單片機通過特有的語音辨識功能獲取人發出的命令，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、百葉窗等終端設備。電視空調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的要求。Cc1100無線模塊可以實現點對多點的通信，采用spi通信協議，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

[1]郭宏志.android開發應用詳解.ISBN 978-7-121-10875-4 /2010 .

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關鍵詞：智能家居；ZigBee；無線傳感網絡；監控

中圖分類號：TP319 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）14-0193-03

物聯網在人類生活中有著廣泛的用途，但同時物聯網的發展進展緩慢，影響物聯網發展的一個重大因素就是它非常靈活，在系統中存在大量處于不同網絡的設備，這些處于不同網絡的設備相互通信很困難，因此設計一個物聯網的通用控制平臺尤為重要，通過此平臺和網絡監控可以實現智能家居控制系統，在本文中設計此平臺并通過該平臺就實現家居中常用設備的控制，除此以外還能進行溫濕度采集、有毒有害氣體的檢測等，在實際應用中有著廣泛的應用。

1系統簡介

該系統是一個智能家居控制通用平臺，考慮到設備間的兼容性，在系統中采用B/S方式進行設計。因此系統結構主要由底層感知層，核心通信層和應用業務層這三層組成。

底層感知層是系統最終被控制或者采集數據的層次，包括各種傳感器和執行器。核心通信層是系統中唯一不變的層次，它為整個系統構建框架，在這個層次中包含多個網絡服務器程序：隧道服務器、反向服務器、SN分配服務器、數據庫服務器等。應用業務層是根據開發人員的實際需求，開發出相應的應用程序。由于系統采用B/S的方式，因此系統具有很大的延展性和可擴展性。在這一個層次中，可以使用多種編程語言實現。

2系統工作原理

本系統控制原理是采用嵌入式Linux WEB服務器，通過CGI程序向Linux驅動程序寫入命令字，再通過Linux驅動程序控制ARM的GPIO的高低電平來控制電磁繼電器的方式來實現。傳感器則是單片機通過I/O收集來自傳感器的數據、通過串口發送到ARM開發板。步進電機的控制原理則是ARM發送命令數據給CC2530，CC2530輸出高地電平控制ULN2003步進電機驅動芯片。從而達到控制步進電機的目的。ARM開發板內移植有Sqlite數據庫。收集的數據儲存在數據庫內。用于顯示的CGI程序讀取數據庫里的值顯示到HTML網頁。嵌入式WEB服務器的登錄認證是由CGI+JS+cookie配合完成的。

由于IPV4的限制，使其它網絡的用戶無法訪問位于本地局域網內部的WEB服務器，因此系統提供了能訪問內網WEB服務器的反向程序。它是通過MAC地址對系統中每一個作為物聯網網關的ARM開發板提供獨一的sN編號，它可使其用戶直接輸入即可訪問。整個系統通過移植linux系統，WEB服務器，Sqlite數據庫和CCGI庫實現。

1）linux系統的移植

采用天嵌公司TQ210開發板，這款開發板采用S5PV210作為CPU內核，它的架構是ARM Cortex-A8，可在其上移植好linux內核以及相應必要的驅動程序后就可以開始進行WEB服務器的移植。

2）WEB服務器的移植

市場上有很多的嵌入式WEB服務器，對于嵌入式WEB服務器基本要求是占用內存小，實時性高。對于我們的系統而言，必須支持CGI程序。比較好的嵌入式WEB服務器有：boa、thttpd、mini_httpd、shttpd、lighttpd、goaheand、appweb和apache等。Apache是主流的WEB服務器但是占用內存多，開銷很大。因此不適用于嵌入式WEB服務器。對比了其他服務器后，最終采用boa服務器，boa服務器占用資源很少，并且支持CGI。在上下載boa的源碼，解壓后進行交叉編譯，然后再把boa的可執行文件可配置文件拷貝到開發板上，boa就可以開始運行。

3）Sqlite數據庫的移植

Sqlite是一種小型的可用在嵌入式設備上的關系數據庫。它主要是用來存儲由傳感器采集的數據。在上下載sqlite的源代碼，解壓后交叉編譯，將可執行文件和庫拷貝到開發板上即可。

4）CCGI庫的移植

CCGI庫是一個C語言庫，用于C語言編寫CGI程序的一個函數庫，下載解壓后用VIM打開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

作為系統的核心，核心通信層為整個系統提供框架，為上層的應用業務層提供設備的控制和采集接口，同時也為底層的底層感知層提供平臺支持。

核心通信層可以劃分為兩個功能模塊：一個是網絡通信，它主要提供數據的傳輸，如隧道轉發、SN分配、上層接口調用；另一個是嵌入式WEB服務器（采用B/S通信方式），它主要提供WEB服蘸偷撞闈動程序以及安全認證，以便于數據的傳輸以及對底層感知層的支持。

3.1核心通信層嵌入式WEB服務器設計

系統采用B/S方式進行控制和數據采集，因此嵌入式WEB服務器是整個系統的核心，在實際項目中嵌入式WEB服務器實際上就是物聯網系統的物聯網網關。在本文中采用ARMlinux平臺實現嵌入式WEB服務器。嵌入式WEB服務器結構圖如圖1所示。它主要通過網絡將物聯網網關（嵌入式WEB服務器）的端口轉發客戶端模塊與云服務器建立隧道通信和反向服務。同時嵌入式WEB服務器提供WEB服務，收集來自協調器的數據后保存在sqlite數據中，再由CGI程序輸出和控制。端口轉發客戶端模塊將嵌入式WEB服務器轉發到云服務器使得外網用戶也能訪問。

3.2核心通信層網絡通信設計

通信設計是物聯網中的核心。在本系統中，由于采用B/S方式進行通信，外網的客戶端不能夠訪問內網的服務器，而物聯網系統是一個分布式網絡，它負責連接所有的設備，因此網絡通信模塊主要是解決這個問題。網絡通信模塊主要實現如下三大功能：SSH隧道轉發，服務及SN分配。

1）SSH隧道轉發

因為嵌入式WEB服務器一般處于局域網內部，因此想要訪問嵌入式WEB服務器必須依靠隧道轉發技術，這種技術能讓用戶訪問處于內網或者讓其他的網絡中的客戶端進行訪問。公網服務器會分配一個端口號，用于監聽來自對嵌入式WEB服務器的請求。

2）服務器

在這個物聯網系統中的服務器是一個反向服務器，啟動隧道轉發后，在公網服務器上就會有一個監聽端口。這個端口是處于公網服務器的防火墻的內部的。為了數據的安全性因此必須用防火墻對數據進行過濾。反向服務器的作用就是將處于防火墻內的端口出防火墻外，這樣一來有利于數據的安全性。在此系統中，反向服務器中常用的是Hap-roxy服務器，它將本地的嵌入式WEB服務器端口80映射到公網服務器上時，公網服務器程序會分配一個端口。此時這個端口為127.0.0.1：port，再由Haproxy反向出去，并且生成一個URL，這個URL就是嵌入式WEB服務器的控制鏈接。每一個嵌入式WEB服務器的URL不同，因為在實際應用中，可能存在多個嵌入式WEB服務器。

3）SN分配

在實際中系統中可能存在不僅一個嵌入式WEB服務器。這些不同的嵌入式WEB服務器控制和采集對應的執行器和感知器。SN分配的功能就是將不同的嵌入式WEB區別開，SN號在整個系統中獨一無二，SN對應這一個嵌入式WEB服務器。SN分配的原理是端口轉發。嵌入式WEB服務器進行端口轉發時，服務器會分配一個端口號來進行監聽WEB端口請求，而數據庫對SN和端口號進行關聯。服務器端程序流程和設備終端程序流程分別見圖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。該系統中控制步進電機的原理則是CGI程序發送串口數據，Zigbee接收數據后，對命令進行解析，從而實現對步進電機的控制，而家居設備中的燈則是則是通過GPIO的高低電平來來控制電磁電器閉合實現其開、關狀態。傳感器則是由Zigbee收集數據，通過串口發生給TQ210。CGI程序通過串口收集到數據后，將數據存入數據庫，再由用于顯示的CGI程序，讀取數據庫中的數據，最后進行顯示，從而實現所需功能。

5應用層

應用層為用戶提供輸入SN號的操作平臺，并且注冊用戶名、已經通過用戶輸人的SN來跳轉到對應的智能家居網關控制O控頁面。

在此系統中，應用層以網站形式呈現，而在核心層服務器已經生成好了頁面的鏈接，該網站只需要根據用戶輸入的SN號跳轉到對應的頁面即可。

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[關鍵詞]移動終端 智能家居 控制系統 設計 應用

近年來，智能手機在市場中得到了廣泛地應用，與此同時以智能手機為移動終端的智能家居控制得以實現。基于微信公眾賬號的智能家居控制不僅成本低廉、功能豐富，而且具有擴展性，體現了鮮明的優越性，引起了社會各界的高度重視。對移動終端下的智能家居控制系統設計及應用研究有著重要的實踐意義與應用價值。

一、智能家居控制系統結構

本次研究中將傳統的智能家居系統作為基礎，在此基礎上構建了集移動端、云服務平臺、智能家居網關以及家居終端節點為一體的智能家居系統，將目前廣泛流行的智能手機微信公眾賬號作為移動終端，利用云服務平臺實現智能家居物聯網系統和外部云計算平臺的對接，采用ZigBee技術將智能家居中央控制節點與智能家居終端連接起來，對智能家居內部控制系統進行監測及操控，家居終端節點主要涉及到冰箱、空調以及智能開關等。根據需要智能家居控制系統的結構。

首先搭建智能家居內部要在移動端處開發微信公眾賬號，能夠保障客戶端各項功能的順利實現；中央控制節點位置要編寫相應的控制程序，確保服務器功能的實現；家居終端節點位置則要編寫終端程序，便于各項功能操作。

在TCP的作用下，客戶端與服務器之間能夠實現有效連接，中央控制節點處需設置數據庫，能夠對系統信息與通信數據進行存儲。

二、智能家居控制系統設計

2.1智能家居內部控制系統設計

組建感知層ZigBee的無線傳感網絡。ZigBee無線傳感網絡主要由各類傳感器、ZigBee無線通信網絡模塊組成。ZigBee無線通信模塊是網絡系統信息采集和傳輸的核心模塊，由協調節點、路由節點和終端傳感器節點組成，雖然路由器和終端模塊的個數不限，但是協調器只能有一個，這樣才完成最基本的無線通信和數據的采集。本文中的智能家居的無線傳感網絡，利用1個ZigBee（CC2530）協調器、多個ZigBee（CC2530）傳感控制節點和DS18820溫度傳感器等組建一個星型網絡。

2.2云服務平臺

智能家居云服務平臺主要提供智能家居業務應用管理功能，主要涉及到用戶管理、設備管理、消息管理、安全管理、接入控制、數據統計與分析等，不同的應用控制解決方案下，平臺的功能可能會有較大的不同。智能家居設備：可接人智能家居業務平臺，并作為遠程控制的執行體。如智能門禁、水位/煙霧報警、智能窗簾、智能家電等設備。

2.3微信公眾賬號

用服務層在整個系統中處于頂層，云計算服務器是數據存儲計算的中心，也是遠程控制命令的中繼手機的微信用戶通過關注公眾號，連接微信公眾平臺，用戶發送的控制命令經過微信后臺轉發到云計算服務器，云服務器再轉發到網關，網關發送控制命令，設備改變狀態；設備的數據先傳到云計算服務器，然后經過微信服務器轉發到微信客戶端，在客戶端顯示出數據。

三、系統應用測試

對微信下的智能家居控制系統的應用測試主要包括感知層、網絡層、應用服用層等。

首先可以通過WIFI連接路由器，路由器通過Internet外部設備進行通信，傳感設備和控制設備的臨時數據存儲在網關里，同時網關負責執行遠端發送過來的控制指令，觀察指令能否順利實施。

其次路由器既和Internet與云計算服務器相連，又通過WIFI和網關相連，手機或其他控制終端既可以通過WIFI與路由器相連，也可以通過4G等移動網絡與微信公眾平臺相連。

另外用戶發送的控制命令經過微信后臺轉發到云計算服務器，云服務器再轉發到網關，網關發送控制命令，設備改變狀態；設備的數據先傳到云計算服務器，然后經過微信服務器轉發到微信客戶端，觀察在客戶端是否顯示數據。

四、結束語

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關鍵詞：CC1101；窗簾控制系統；智能家居；PIC

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）06-00-02

0 引 言

隨著科學技術的發展和進步，人們在不斷接受著網絡化和智能化的沖擊，這已經成為一種不可抵擋的潮流，智能家居也成為了新世紀的發展趨勢。作為智能家居的一個子系統，智能窗簾控制系統在很多地點具有很好地應用前景，比如高級家居、大型會議室、豪華酒店等[1]。本文提出基于射頻發射器CC1101的智能窗簾控制系統的設計，可以實現窗簾的智能化管理，控制并顯示各個窗簾的狀態，擁有良好的發展前景和應用價值。

1 系統整體設計

本系統旨在對家庭內部所有自動化窗簾的智能管理，關鍵是利用無線傳輸技術進行數據和指令傳輸，電機控制技術進行窗簾智能控制[2]。微功率短距離無線數據傳輸技術是一種無線通信實用技術，可以使用射頻接受發送芯片，在芯片添加少量器件就可以組成無線通信模塊，利用單片機可以實現數據交換、發送及數據傳輸[3]。系統主機主要完成無線數據的接受和發送，對來自各從機的數據進行分析顯示，并可以控制各從機窗簾的狀態。從機完成窗簾狀態采集和數據收發。其系統結構如圖 1 所示。

圖1 系統整體架構

該系統包括CC1101無線收發模塊、微處理器單片機、顯示模塊、電機驅動模塊和行程控制等。

2 系統硬件設計

2.1 微處理器設計

主機的處理器選用Microchip公司的PIC18F452芯片。Microchip公司的單片機具有功耗低、抗干擾能力強、內部資源豐富、種類齊全等特點。該單片機具有32 k的FLASH程序存儲器、1 536字節的RAM、256字節的E2PROM、4個定時計數器、2個CCP和一個看門狗，另有ADC和SPI等多種通信[4]。其單片機電路如圖2所示。

2.2 無線收發模塊設計

短距離無線接收發送模塊主要由無線數據發射和無線數據接收組成，其數據傳輸示意圖如圖3所示。單片機將數據發送給CC1101，再通過天線發射出去，接收端通過天線接收后進行處理，得到正確的、經過檢驗的準確數據，再傳送給單片機。

CC1101是一款高性能極低功耗的RF應用通信芯片，其可以工作在315 MHz、433 MHz、868 MHz 和 915 MHz的 ISM（工業，科學和醫學）和 SRD（短距離設備）頻率波段，也可以通過設置改變其工作頻率。并且CCl101 內部還有調制解調器，可以通過配置形成不同的調制格式，最大數據傳輸速度可以達到500 kb/s。在調制解調器內部，集成了一個誤差校正功能，可以很好地提升通信性能。當CC1101處于發射狀態時，可以通過編程動態調節其發射功率，最大發射功率可達到+10 dBm，功耗較低，并且擁有較強的抗干擾能力，接收靈敏度比較高。

CC1101中有SI、SO、SCLK和 CSn四個控制引腳，可以通過這些引腳和GDO2，對CC1101進行配置工作。SI、SO、SCLK是同步串行SPI通信接口，CSn 是芯片的選擇引腳，當CSn 為低電平0時，單片機可以通過SPI與CC1101 通信。SO和SI 用于傳輸數據，SO為輸出數據，SI為輸入數據，SCLK為SPI接口的同步時鐘；如果CC1101接受到數據，GDO2 電平就會發生跳變，我們可以通過單片機新型檢測，判定是否有數據到來[5]。

圖3 無線通信示意

本系統采用 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，通過編程對CC1101的寄存器進行配置和收發數據；利用單片機的RC7來檢測CC1101的GDO2腳電平，通過中斷來接受數據。圖4為CC1101原理圖。

2.3 電機控制和驅動模塊

電機的控制和驅動包括利用霍爾元件對行程進行控制，室內光照讀取，CC1101數據收發和電機驅動。其原理框圖如圖5所示。

電機帶動磁鐵旋轉，通過霍爾元器件可以檢測到波形，以此來測量電機運轉行程；利用光感來測量室內光照強度，如果光線較暗，可自動調節窗簾開關；利用CC1101模塊進行數據收發；其電機驅動電路，Run腳控制直流電機運轉，Run高電平時，Q2導通，電機通電轉動。Direction控制電機運轉方向，Direction高電平Q3導通，電機接正，電機正轉；Direction低電平，繼電器切換，電機接負，電機反轉。原理圖如圖6所示。

圖5 從機示意圖

3 軟件架構設計

3.1 總體流程圖

系統包括主機和從機兩部分，主機完成無線數據的接受和發送，顯示各個窗簾的狀態，從機完成數據的采集和控制。圖7是總的流程圖。

3.2 無線通信協議

該系統實現了主機跟窗簾從機的通信，將每個窗簾視為一個節點，每個節點都是對等的。主機可以通過無線通信控制各節點開關，并定時查詢各節點狀態。各窗簾節點隨時上報各自開關狀態和百分比。主機、從機均擁有自己的地址，其協議如表1所列。

表1 無線通信協議

字節 1 2 2 1

格式 幀頭 1 1 1 1 CRC

主機地址 從機地址 狀態 百分比

數據頭：用來檢測有效數據幀的到來。

主機地址：主機的地址。

從機地址：各從機窗簾電機的地址。

狀態：開、關、停。

百分比：開合的百分比。

CRC校驗：循環冗余校驗碼，用來校驗數據的有效性。

（a）主機流程 （b）從機流程

圖7 總體流程圖

3.3 CC1101初始化

單片機是通過SPI接口跟CC1101進行數據交換，系統上電后，需要對單片機的SPI接口進行設置。通過對SPSCON和SPSTAT進行設置，配置為主機模式，SCLK頻率為晶振頻率的1/8，數據發送時高位在前，數據接受采樣時在時鐘上升沿。

初始化完SPI接口，需要通過單片機對CC1101進行初始化。CCll01內部有40多個寄存器，需要對它們進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技術手冊。通過SPI接口傳送信息，依次配置CCll01內部的寄存器。CC1101寄存器設置的程序為：

void Spi_WriteReg（uchar Addr， uchar Value）

{

CSn = 0；

while （Miso）；

SpiComm（Addr）； //寫入寄存器地址

SpiComm（Value）； //寫入配置參數

CSn = 1；

}

Spi_WriteReg（）函數完成了寄存器的配置，Spi_Comm（）是單片機通過SPI向CC1101發送一個字節的程序：

uchar Spi_Comm（uchar Dat）

{

SSPBUF=Dat；

while（BF_FLAG==0）；

return SSPBUF；

}

相應寄存器配置完后，CC1101處于空閑狀態，可以發送STX和SRX指令使它進入發射或者接收狀態來傳輸數據。

4 結 語

該系統以PIC為微處理器，CC1101為無線收發器，對電機進行有效控制，以達到窗簾智能化管理的目的。本文對該系統主機和從機的工作原理及其軟硬件設計進行了分析，實現了窗簾的無線控制。其作為智能家居的一個子系統，擁有一定的實際應用價值。但具體的性能測試和后期智能家居的大范圍控制還需進一步研究和探討。

參考文獻

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[3] 鄭相全.無線自組網技術實用教程[M].北京：清華大學出版社，2004.

篇8

關鍵詞 智能家居;嵌入式系統;ZigBee通信;GPRS

中圖分類號TP273+.5 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2010)26-0231-02

0 引言

智能家居(Smart Home)是利用計算機技術、網絡通信技術、綜合布線技術和傳感技術等,依照人體工程學原理,將家居生活中的各類電子設備有機的結合在一起,通過網絡化綜合智能控制和管理的一種嵌入式系統。

電子、通信、傳感和網絡技術的不斷發展和人們生活質量的提高,家居生活中的電子產品不但種類越來越多,功能更加完善,應用更加普遍,而且越來越智能化,最普遍的家居生活電子產品種類達數百種,實現對如此之多的家居電子產品的綜合控制是智能家居發展的必然趨勢。文中提出的基于ARM9的無線智能家居控制系統,以ARM9微處理器為核心 ,結合ZigBee和GPRS通信技術,根據實際需要實現對家居電子設備進行本地和遠程兩種方式的無線控制,本地控制是指在本地通過互聯網將控制指令傳輸給控制系統來實現各種家居電器的監控,遠程控制是指用計算機網絡或手機短信將控制指令傳輸給控制系統實現對各種家居電器的遠距離監控,這兩種控制方式的結合將給我們的工作和生活帶來極大的便捷,是未來智能化家居生活發展的必然趨勢。

1 無線智能家居控制系統總體結構及功能

文中提出的基于ARM9的無線智能家居控制系統主要包括ARM9核心控制模塊,無線通信模塊、LCD觸摸屏模塊和家居電器,另外還有傳感檢測,語音報警和電源等模塊。系統總體結構模型圖如圖1所示。

其中ARM是整個系統的控制核心,通過GPRS和ZigBee無線通信網絡收發控制指令實現對家居電器進行綜合監控,同時提供防火墻的功能,阻止外界對家庭內部設備的非法訪問和攻擊。無線通信模塊分為本地和遠程兩部分,本地通信主要通過新型的ZigBee無線通信技術實現系統與家居電器的通信,達到對其控制;遠程通信是利用手機通過GPRS通信網絡或利用計算機通過互聯網實現人與控制系統的通信,進而達到對家居電器的遠程監控。采用無線通信技術省去了布線使家居布局更加靈活,遠程控制使家居電器工作更加貼近人們的工作和生活要求。

智能家居控制系統的具體功能包括:

家居電器的綜合監控:對所控制的家居電器進行開關、工作參數的設置和工作狀態的檢測。

室內環境信息采集:采集家居環境的溫度、濕度信息和煤氣、煙氣等有毒氣體的檢測。

自動報警:當檢測到家居環境的溫度、濕度、煤氣、煙氣等超標,或檢測到有陌生人強行開啟室門或進入室內時就自動報警,告知居室主人。

本地控制:用戶在本地可通過計算機或家居電器本身的操作鍵對家居電器進行監控。

遠程控制:用戶遠程可以通過手機短息或互聯網對家居電器進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連接的電器設備均可實現與主人通信,一旦盜賊對某設備進行操作,或某設備工作狀態異常時,系統將立即通知主人,以達到安全和防盜的目的。

2 系統硬件實現

系統硬件主要由ARM9微處理器、GPRS通信網絡、ZigBee通信技術、LCD觸摸屏、語音報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 的內核,0.13um 的CMOS 標準宏單元和存儲器單元,最高主頻可以達到400MHz,提供多款液晶屏配置。ARM920T 實現了MMU,AMBA BUS 和Harvard 高速緩沖體系結構,這一結構具有獨立的16Kb 指令Cache 和16Kb 數據Cache,每個都是由具有8 字長的行組成。通過提供一套完整的通用系統外設,無需配置額外的組件從而減少整體系統成本,為手持設備和一般類型應用提供了低價格、低功耗、高性能小型微控制器的解決方案。

2.2 無線通信網絡

GPRS網絡是覆蓋范圍最廣,性能較為完善的無線網絡,GPRS網絡本身具有較強的數據糾錯能力,數據傳輸速率最高可達128Kb/s,能夠保證數據傳輸的可靠性和實時性。ZigBee技術組成的無線傳感器網絡結構簡單、體積小、成本低;采用GPRS網絡進行數據傳輸的模塊體積小、功耗低,適合作為無線傳感器網絡的數據節點,ZigBee技術與GPRS通信網絡相結合組成新的無線通信網絡。

GPRS DTU 無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網絡進行數據無線透明傳輸的嵌入式DTU模塊。內置工業級GPRS引擎和嵌入式處理器。支持PPP、TCP、UDP、ICMP等眾多復雜網絡協議和SOCKET標準,提供全透明數據傳輸和用戶自由控制傳輸兩種模式。同時支持點對點、點對多點、設備間、設備與中心間等各種不同的通訊模式。用戶不用關心復雜的網絡協議,使用TTL串行通信接口,就可以進行無線數據收發,使系統能夠隨時隨地接入Internet。

ZigBee技術是一種新型的無線、短距離、低功耗組網通訊技術,具有低復雜度、低功耗、低成本、高效率,可靠度高和網絡覆蓋面積廣等技術優勢,工作在免費的2.4GHz-2.5GHzISM微波段,具有較強的抗干擾性和設備聯絡功能,能夠實現1500m的全向識別,傳輸速率最高可達10M bit/s,它支持3種主要的自組織無線網絡類型,即星狀結構、網狀結構和族狀結構,這些網絡具有較強的網絡健壯性和系統可靠性。基于以上特點ZigBee廣泛應用于智能家居控制、工業控制系統。本文采用的CC2430是一種真正的系統芯片(SoC)CMOS解決方案,這種解決方案能夠提高性能并滿足以ZigBee為基礎的2.4GHz ISM波段應用及對低成本,低功耗的要求,它結合一個高性能2.4GHz DSSS(直接序列擴頻)射頻收發器核心,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器,人體紅外探測器,門窗磁開關,溫度、濕度、光照度傳感器等,所有的傳感器都與無線傳輸模塊P1R2000連接,構成無線傳感器網絡并與控制系統實現實時通信。

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,內部置有8192個16×16點陣的一級、二級簡體漢字和128個16×8點ASCII字符集,用來顯示8×2行16×16點陣的漢字對話信息,構成全中文人機交互圖形界面并顯示當前時間、日期、星期、濕度、溫度、定時提醒等信息和煤氣等有毒的含量超標時報警提示的輸出信息。

3 系統軟設計

整個智能家居控制系統以ARM9微處理器為核心,支持C語言和匯編語言,本系統采用C語言與匯編語言混合編程。低層驅動由匯編語言編寫,對外留C語言接口,人機交換采用Linux嵌入式實時操作系統。系統軟件由系統主程序、初始化子程序、ZigBee通信子程序、GPRS通信子程序、傳感檢測子程序、顯示子程序、報警子程序、數據處理子程序和遠程控制子程序等模塊組成,程序軟件流程圖如圖3所示。

4 結論

社會的全面信息化、數字化、智能化和自動化,家居的智能化必將成為未來家居發展的新方向。本文提出了基于ARM9的無線嵌入式智能家居控制系統的總體解決方案,該方案主要以微處理器ARM9為核心,采用ZigBee和GPRS無線通信技術、傳感技術和互聯網技術,實現了對家居電器進行本地和遠程的無線監控,克服了傳統的僅限于有線和本地的家居監控方式,優化了人們的生活方式,具有較高的實用價值。

參考文獻

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[2]褚光輝.無線智能家居控制網絡設計.

[3]張永德,衛軍峰,高安邦.基于DSP智能家居控制系統設 計.

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【關鍵詞】物聯網 智能家居 ZigBee 遠程控制

物聯網，顧名思義，就是將任何物品像互聯網一樣相互連起來。第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通訊。是一種通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

智能家居是以各種家電設備為基礎平臺，采用先進的計算機、通信和控制技術，實現全面的安全防護、便利的通訊網絡以及舒適的居住環境的家庭住宅系統。它包括可視對講、家電控制、家庭內部的安全防范、遠程的視頻監控等等。隨著“物聯網”網絡技術和智能家用電器設備的飛速發展，越來越多的家庭追求更加便捷的家居生活方式，實現電器互聯互通，通過家電控制器、家庭網關將家電連接到廣域網，從而實現隨時隨地的遠程控制。

1 系統的總體方案

本文主要從系統的低耗性、經濟性、簡單性、適用性和易維護性等出發，結合現有物聯網核心技術，提出該基于物聯網的智能家居遠程控制系統設計與實現方案。本智能家居系統由ARM模塊，ZigBee模塊，以太網模塊，GSM模塊組成，其中ARM模塊為中心控制單元，通過各個傳感器采集室內各信息，將數據通過互聯網實時反饋到客戶終端及手機終端。同時，用戶可經過客戶終端及手機終端遠程操作家居，可達到實時監控與操作的目的。

系統總體設計圖如圖1所示。

本系統主要實現功能：

（1）遠程警報。當家庭突發火災或是煤氣泄漏時，相應傳感器將檢測到情況，立刻通過室內的ZigBee無線網絡，將采集到的信號發送到ARM主控制器，再經過控制器處理，最后將警報信息通過GSM模塊以短消息的方式發送到主人的手機上，從而實現了家庭的遠程警報功能。

（2）遠程控制。當我們需要遠程控制家用電器的開關時，只要用手機發送指定命令的短信息，通過GPRS模塊的接收，井將短信息翻譯成為可以識別的命令傳輸給ARM控制器，控制器經過處理，通過ZigBee模塊的無線傳輸將命令發送到與家電相連接的ZigBee智能開關上，以實現了對家電的控制。

（3）遠程監控。當朋友或是陌生人來訪時，門禁系統開始工作，攝像頭采集來訪者的頭像信息，并傳至ARM控制器，經過控制器處理，通過以太網模塊傳至云端，主人可以訪問因特網查看來訪者的信息；同時房子內部也可以安裝攝像頭，主人在外出時，通過電腦或是手機可以實時查看房間的情況，從而實現物聯網的遠程監控。

2 系統硬件總體設計

本文采用S3C2440微處理器芯片作為家庭網關AMR模塊的控制器，其主要特點是低價格、低功耗、高性能，提供大量的寄存器，指令執行速度更快。在穩定性、通用性、完備性、可擴展能力等特點方面具有一定的優勢。

家庭網關模塊是整個物聯網智能家居系統的核心部分，它是家庭外部通訊網絡（Internet、GSM）和家庭內部控制網絡（ZigBee）之間一個橋梁。因此，家庭網關必須滿足以下兩方面的要求：第一，要實現Internet遠程訪問，家庭網關必須支持TCP/IP協議并且能夠提供Web服務。第二，要實現內部控制網絡對物聯網智能家居中的智能終端設備進行監控和管理，家庭網關必須支持內部控制網絡和家庭外部通訊網絡之間的協議和信息等轉換功能。

家庭內部控制網絡模塊使用的是ZigBee作為其通信模塊。ZigBee模塊采用CC2430，其優點是低成本、靈敏度高、抗干擾能力強、功耗低；在ZigBee 網絡中存在三種邏輯設備類型：Coordinator（ 協調器），Router（路由器）和End-Device（終端設備）。

以太網是物聯網智能家居系統中一個很重要的功能模塊，可以實現系統的遠程登錄，系統的資源分享和管理，以及完成系統的更新下載等功能。本系統以太網模塊采用DM9000芯片完成網絡接口的功能， 其優點是DM9000是一款完全集成的和符合成本效益的專用的以太網MAC控制器，它支持8位、16位、32位的接口來訪問內部存儲器，以滿足不同處理器的需求。DM9000物理協議層接口完全符合IEEE 802.3u規格，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標準，能夠通過AT指令來進行控制，提供標準的RS232接口，提供安全穩定的雙頻（GSM900/GSM1800）短消息數據通信，TC53芯片主要由GSM基帶處理器、GSM射頻部分、電源電路和FLASH存儲部分組成。

系統硬件結構圖如圖2所示。

3 系統軟件設計

系統具體工作流程為，首先系統各模塊初始化，傳感器對各種參數進行采樣。通過數模轉換將其送入數據處理模塊進行判斷。若超出標準范圍，判斷故障類型，則由ARM控制中心控制蜂鳴器進行報警并發送警報短信。

當戶主接到發出的報警短信后，可以通過手機發送控制短信到GSM模塊，ARM控制中心發送讀取短信的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準。若不符合標準，則提醒用戶重新發送，若指令正確，根據短信內容向ZigBee協調器發出相應的控制信息。

協調器接收到信息后，將其傳送到指定的ZigBee節點，節點根據信息的指示做出控制或者獲取傳感器信息，并將控制結果或傳感器信息發送到協調器，協調器將其傳給ARM控制中心。

ARM控制中心根據收到結果信息后，發送AT指令控制GSM模塊回復短信到用戶，對用戶的控制結果進行回復。ZigBee節點控制的煤氣和人體感應傳感器如果檢測到煤氣或有人入侵，會直接發送報警信息到協調器，協調器將報警信息傳送至服務器，服務器控制GSM模塊將報警信息發送到控制者的手機上。

系統工作流程圖如圖3所示。

4 結束語

本文提出了智能家居系統的整體結構，討論了智能家居系統的設計與實現，采用ZigBee組網、GSM無線通信技術及嵌入式的網關服務器，實現了家居安防和家居遠程控制。通過本系統能夠隨時隨地控制家電開關、對火災和外人入侵進行報警，讓家居更安全方便。并具有實現簡單、性能穩定、成本低、適用范圍廣、安全可靠等優點，可以廣泛應用于家庭住宅中，具有廣泛的應用前景。

參考文獻

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[4]習劉，舉平，余為清.基于GSM技術的智能家居遠程控制器設計[J].嵌入式系統應用，2010，26（4）：45-46.

作者簡介

屈偉明（1989-），男， 陜西省人。大學本科學歷。主要研究方向為計算機網絡和移動通信技術。

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>> 基于物聯網ZigBee技術的智能家居監控系統 基于物聯網的智能家居系統的設計 基于物聯網的智能家居系統設計 基于物聯網的智能家居照明系統 基于物聯網的智能家居系統 基于物聯網的智能家居遠程監控子系統軟件設計分析 物聯網智能家居系統的設計 物聯網時代的智能家居系統 基于物聯網智能家居的初探 基于物聯網的智能家居應用 基于FPGA的物聯網智能家居控制設計 基于物聯網智能家居的設計與實現 基于物聯網的智能家居控制系統的設計研究 基于物聯網技術的智能家居系統的研究與探討 基于ZIGBEE的物聯網的智能家居系統設計 基于物聯網的智能家居系統的設計與實現 基于物聯網的遠程智能家居控制系統的設計 基于物聯網的智能家居系統的構建要點 基于物聯網的智能家居系統管理 基于ZigBee/GPRS技術的物聯網智能家居系統設計 常見問題解答 當前所在位置：l用于驗證登陸者的信息，如果是合法的用戶則可進入本監控系統；主界面home.html用于顯示本監控系通的各個子系統，如：LED控制系統，溫濕度監控系統，視頻監控系統；LED控制系統頁面function1.html用于控制LED燈的亮滅和顯示當前LED燈的亮滅；溫濕度監控系統頁面function2.html用于實時顯示當前環境的溫度和濕度。

本系統中的嵌入式CGI（公共網關接口）程序是通過C語言來編寫的。CGI程序都是通過C語言來編寫的，分為：驗證登錄者的信息login.c；讀取LED狀態led.c；LED的初始化ledinit.c；獲取溫度get_temperature.c；獲取濕度get_humidity.c。

本系統中的視頻服務器是通過將開源項目MJPG-STREAMER適當修改并移植到開發板上來實現的。mjpg-streamer是一個很好的開源項目，用來做視頻服務器，使用的是v4l2的接口。在這里通過將其顯示頁面做適當的修改就能變成自己的視頻服務器，然后通過交叉編譯arm-linux-gcc編譯后，再下載到S3C2440開發板上運行。

本系統中需要給LED燈、溫濕度傳感器和攝像頭安裝驅動程序。在LINUX操作系統中是以文件的形式來管理各個硬件設備的，可以用命令ls/dev/來查看這些硬件設備。在本設計中另外使用的硬件設備的有LED燈、溫濕度傳感器和攝像頭。因為有些硬件設備本身不自帶驅動程序就必須給這些硬件設備添加相應的驅動程序才能系統識別這些硬件設備。在這里我們可以通過insmod命令來插入驅動程序，如插入LED燈的驅動insmod gpiodriver.ko，插入溫濕度傳感器的驅動insmod sht10.ko。

4 系統調試及結果

（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入主界面，如圖5所示。

（4）點擊主界面上的LED控制系統，進入如圖6所示的界面。

（5）點擊主界面上的溫濕度控制系統，進入如圖7所示的界面。

（6）點擊主界面上的溫濕度控制系統，進入如圖8所示的界面。

5 結論

本設計闡述了智能家居的概念及應用前景，對S3C2440開發板，以及Linux操作系統、Boa服務器和CGI的介紹。設計中充分利用了系統的硬件和軟件資源，實現了各個模塊的協調控制，提高了系統的可靠性和通用性。通過本設計實現了智能家居監控系統的基本功能，并可在此基礎上添加各種不同的模塊以相同的工作原理來擴展各種不同的功能。本系統具有投資少、成本低、可靠性高等特點，還具有良好可擴展性和實用價值，符合了未來家電的智能化、網絡化發展方向。本系統還可以應用于工農業生產中，實現對無人值守崗位的遠程控制和安全報警等。

參考文獻

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