基于嵌入式平臺(tái)的智能化家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉祥俊

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基于嵌入式平臺(tái)的智能化家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉祥俊

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時(shí)代在進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)在發(fā)展，科技在進(jìn)步，人們對(duì)于生活質(zhì)量的要求也在逐年提高。伴隨著家居生活水平的不斷提高，室內(nèi)設(shè)計(jì)也在向著多元化趨勢(shì)發(fā)展，智能家居的問世，讓人們看到了便捷、舒適、環(huán)保的室內(nèi)設(shè)計(jì)風(fēng)向，但現(xiàn)在智能家居在室內(nèi)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用還沒有實(shí)現(xiàn)大眾化。基于此，本文將著重分析探討嵌入式平臺(tái)下的智能化家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)，以期能為以后的實(shí)際工作起到一定的借鑒作用。

智能化；嵌入式平臺(tái)；家居系統(tǒng)

1 、智能化家居概述

智能家居是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)與傳統(tǒng)家居體系結(jié)合的產(chǎn)物。家庭成員可以根據(jù)自身需要，通過計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)將手機(jī)、遙控器與燈光、電視等設(shè)備相連，再通過網(wǎng)絡(luò)化綜合智能控制和管理，依照事先設(shè)定的指令完成一系列操作，從而方便生活。智能家居作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，隨著智能家居市場(chǎng)的推廣普及產(chǎn)業(yè)前景必然是光明的。國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的智能家居生產(chǎn)企業(yè)越來(lái)越重視對(duì)智能家居市場(chǎng)的研究，特別是對(duì)企業(yè)發(fā)展環(huán)境和客戶需求趨勢(shì)變化的深入研究。一大批國(guó)內(nèi)優(yōu)秀的智能家居品牌迅速崛起，逐漸成為智能家居產(chǎn)業(yè)中的翹楚。智能家居從人們最初的向往，到今天真實(shí)的走進(jìn)了人們的生活，經(jīng)歷了近12年的發(fā)展，經(jīng)歷了一個(gè)艱難的過程。

2 、智能化家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用的是模塊化的設(shè)計(jì)。模塊化設(shè)計(jì)方法是以結(jié)構(gòu)模塊為單位進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過各個(gè)結(jié)構(gòu)模塊的組合，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的整體方案設(shè)計(jì)。采用模塊化的目的是為了降低系統(tǒng)復(fù)雜度，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試和維護(hù)等操作簡(jiǎn)單化。這既符合本系統(tǒng)的特點(diǎn)，又可根據(jù)用戶實(shí)際需求適當(dāng)增刪相應(yīng)的功能模塊，設(shè)計(jì)靈活，適用性強(qiáng)。

圖1 智能家居系統(tǒng)框架

如圖1所示系統(tǒng)架構(gòu)。紅外防盜報(bào)警、火災(zāi)報(bào)警、煤氣泄漏監(jiān)測(cè)、防雨自動(dòng)窗、室溫控制、家用電器控制等模塊通過無(wú)線電，將家居信息數(shù)據(jù)采集并傳送到LPC2210中央控制器，然后LPC2210中央控制器再將這些信息通過GSM網(wǎng)絡(luò)傳送到用戶手機(jī)，或通過Internet傳送到遠(yuǎn)程PC，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)家居的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。當(dāng)然，反過來(lái)，用戶也可以用手機(jī)通過GSM網(wǎng)絡(luò)或者通過遠(yuǎn)程PC和Internet將控制指令發(fā)送到LPC2210中央控制器，再由LPC2210中央控制器通過無(wú)線電將控制指令傳送到各模塊終端。

智能家居系統(tǒng)中利用無(wú)線電進(jìn)行通訊的設(shè)備不止一個(gè)，想要這些設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)相互交錯(cuò)通訊，就需要所有模塊的無(wú)線通訊均采用相同的頻率進(jìn)行編碼。但這引發(fā)了一個(gè)問題，到底誰(shuí)跟誰(shuí)通訊？因?yàn)闊o(wú)線電波的傳播是沒有方向性的，任何一個(gè)模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，都會(huì)被任何一個(gè)其它接收模塊所接收。為解決這個(gè)問題，程序編寫時(shí)為每一個(gè)模塊設(shè)定一個(gè)地址，通訊的時(shí)候就靠這個(gè)地址來(lái)標(biāo)識(shí)發(fā)送端與接收端的身份。約定數(shù)據(jù)串的前幾位為地址碼，發(fā)送模塊發(fā)出的是廣播信號(hào)，可以被每一個(gè)接收模塊接收，但終端響不響應(yīng)或者說(shuō)繼不繼續(xù)往下接收數(shù)據(jù)就取決于對(duì)前面幾位地址位的判斷。這實(shí)質(zhì)上是在模仿IIC總線的處理方法，但從通訊距離來(lái)看相比IIC就有顯著的優(yōu)點(diǎn)。

一般人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)10UM左右的紅外線，被動(dòng)式紅外探頭就是靠探測(cè)人體發(fā)射的10UM左右的紅外線而進(jìn)行工作的。人體發(fā)射的10UM左右的紅外線通過菲尼爾濾光片增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源上。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件(如圖2所示)，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，電后續(xù)電路經(jīng)檢驗(yàn)處理后即可產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測(cè)元件。在每個(gè)探測(cè)器內(nèi)裝入一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)元件，并將兩個(gè)探測(cè)元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測(cè)元件將探測(cè)并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號(hào)，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)管放大后向外輸出。為了提高探測(cè)器的探測(cè)靈敏度以增大探測(cè)距離，一般在探測(cè)器的前方裝設(shè)一個(gè)菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學(xué)系統(tǒng)的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號(hào)放大70分貝以上，這樣就可以測(cè)出10～20米范圍內(nèi)人的行動(dòng)。

圖2 熱釋電紅外傳感器

總而言之，目前，智能家居的形式正在被人們所了解和接受，越來(lái)越多的裝修公司在做室內(nèi)設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)采用到智能家居設(shè)計(jì)。智能家居形式不斷發(fā)展，智能化的設(shè)計(jì)在房屋裝修設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用不盡相同，因此對(duì)智能家居在室內(nèi)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的研究具有鮮明的現(xiàn)實(shí)意義。這就要求我們?cè)谝院蟮膶?shí)際工作中必須對(duì)其實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步研究探討。

[1]李昔華,杜偉,代曉紅. 基于嵌入式平臺(tái)的智能化家居設(shè)計(jì)[J]. 重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2007,01:76-78.

[2]李海濤,田偉. 基于嵌入式平臺(tái)的智能化家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用[J].低壓電器,2007,22:15-18.