基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計與分析

摘 要：“物聯(lián)網(wǎng)”能夠通過物與物之間進行感知相互關(guān)聯(lián)，對智能家居控制系統(tǒng)進行遠程控制，在信息化時代已經(jīng)來臨的今天，通過使用ARM處理器與GPRS技術(shù)，實現(xiàn)家庭內(nèi)部的局域網(wǎng)絡(luò)，通過AT89C51單片為各控制器終端進行控制，由Zigbee模塊進行串聯(lián)，讓用戶可以隨時隨地對智能家居進行控制，本文便為讀者分析此種家居系統(tǒng)的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：智能家居 物聯(lián)網(wǎng) ARM Zigbee

所謂“物聯(lián)網(wǎng)”指的是通過物與物之間通過感知這一核心，從而實現(xiàn)其相互關(guān)聯(lián)，因此這項技術(shù)又被稱為“傳感網(wǎng)”。2009年，IBM（國際商業(yè)機器公司）公司首先提出了“智慧地球”的設(shè)想，到了2009年，溫家寶總理也在考察中國科學院無錫高新微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心的時候，也指出應當以感知為核心，建立“感知中國”這一目標。屆時，物聯(lián)網(wǎng)也將成為在計算機、互聯(lián)網(wǎng)以及通信網(wǎng)絡(luò)后，成為第三次信息產(chǎn)業(yè)的浪潮。隨著人類文明的進步，科技在不斷向前發(fā)展著，而且速度愈來愈快，人類社會隨著多次科技革命進入到了信息時代。在當下，將信息技術(shù)，自動控制技術(shù)以及計算機技術(shù)結(jié)合在一起，成為智能家具控制系統(tǒng)，應用與家庭住宅或建筑，使其成為現(xiàn)代化智能住宅。

一、智能家居簡介

智能家居是很早便被科學家提出的概念，然而卻一直沒有實例去實現(xiàn)這一概念，直到1984年美國聯(lián)合科技公司在美國的康乃狄克州哈特佛市建設(shè)城市廣場時，將建筑設(shè)備信息化、整合化的概念引入到建筑物中，這時才真正意義上出現(xiàn)了“智能建筑”，也由此展開了如今在全世界范圍內(nèi)，智能家居逐步走向現(xiàn)實的局面，人類步入信息化家具的時代。而隨著信息時代的來臨，互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展，讓智能家居與網(wǎng)絡(luò)緊密的聯(lián)系在一起，無線網(wǎng)絡(luò)的應用與發(fā)展更讓智能家居的信息化技術(shù)更上一層樓。

二、系統(tǒng)方案設(shè)計

1.總體結(jié)構(gòu)與功能概述。智能家居系統(tǒng)更多的是由六大模塊組成，分別是家庭智能控制模塊，圖像處理單元模塊，ARM中央控制平臺，GPRS無線通信模塊，Zigbee無限傳輸模塊以及英特網(wǎng)通信組成。在這其中，家庭智能控制模塊則主要包括三大模塊，如智能安報模塊，智能遠程控制模塊以及遠程空調(diào)控制模塊，通過這三大模塊能夠讓智能家居通常運行，而這三大控制模塊也通過Zigbee無線傳輸與ARM中央控制平臺進行關(guān)聯(lián)，從而實現(xiàn)一個完整如星形的智能控制網(wǎng)絡(luò)，并且可以通過ARM中央控制臺連接一個攝像頭，對家庭內(nèi)部進行監(jiān)控。而中央控制臺又可以通過GPRS或因特網(wǎng)實現(xiàn)家庭內(nèi)外部的連接，因此，家庭住戶在外可以通過互聯(lián)網(wǎng)對智能家具掌控，實現(xiàn)更為遠程的智能控制。

2.系統(tǒng)硬件。中央控制器一般采用先進的主控芯片，如ARM920T S3C2400，這款S3C2400的主控芯片又采用了TFT/STN LCD觸摸屏控制器，這樣更有利于傳輸顯示數(shù)據(jù)，同時產(chǎn)生控制信號，并且有能夠顯示出水平和垂直數(shù)據(jù)的屏幕。這個LCD的接口同時能夠利用S3C2400進行控制，對內(nèi)部集成控制器，能夠與大多數(shù)TFT液晶顯示器進行連接，液晶顯示器的背光也可以通過IIC接口與IIC主線的銜接進行控制，同時調(diào)節(jié)其對比度，讓人機交換界面通過這一系統(tǒng)得到完整現(xiàn)實。另外S2C2400這一芯片也可以通過總接口線路直接與Flash存儲芯片進行連接，用戶可以在內(nèi)部存放系統(tǒng)的啟動代碼，根文件系統(tǒng)以及內(nèi)核代碼，經(jīng)過這三部分的運算形成隨機存儲器，用戶可以在其之上執(zhí)行代碼啟動，在SDRAM上執(zhí)行系統(tǒng)程序。并且通過CC2430這一芯片與Zigbee無線傳輸芯片進行傳輸，收集各種數(shù)據(jù)。通過這一系統(tǒng)硬件電路框圖與中央控制器相連，最終負責傳感器的控制，以及控制器終端節(jié)點的控制，進行各種數(shù)據(jù)信息的接收和傳輸。

三、各部分構(gòu)成方式極其功能

1.智能安防模塊。這個模塊主要是用于室內(nèi)安全檢測的，首先可以通過煙霧傳感器對室內(nèi)空氣狀況進行監(jiān)測，隨時進行警示，如若房間內(nèi)出現(xiàn)異樣的狀況，傳感器便會向中央控制器CC2430發(fā)送數(shù)據(jù)信息，并且可以通過智能系統(tǒng)向用戶發(fā)送警報信息，提醒用戶家具安全狀況，讓安保起到其應有的效果。煙霧傳感器不僅能夠檢測空氣中煙霧的濃度，同時也能夠有效的檢測家具空氣中的有害氣體以及可燃性較高的氣體。對住房中的一切隱患進行全方位的檢測，不僅能夠提前預防火災等災害的發(fā)生，同時也能夠為用戶居住時的呼吸安全進行有效的保障。對家用可燃性氣體等進行檢測時，比如液化氣或者天然氣等可燃性氣體進行檢測，家具則更多的使用TGS813氣敏傳感器進行檢測，確保用戶在使用的過程中由于疏忽而造成損失，同時也不會影響用戶對其的正常使用。

2.智能照明模塊。日常照明控制器的核心控制芯片，采用的是AT89C51單片機，與CC2430采用相同的串口異步通信方式進行信息傳遞。這一部分主要由6大模塊組成，分別為延時選擇電路，光照檢測電路，熱釋電傳感器以及處理電路，單片機系統(tǒng)和輸出控制電路組成。在工作的時候，由光照檢測電路和熱釋電紅外線對光照進行檢測，并且采集室內(nèi)人員狀況等信息，并且傳輸?shù)絾纹瑱C上，而單片機則根據(jù)信息對電路和照明進行控制，從而實現(xiàn)對照明的智能控制，不僅方便而且環(huán)保。這一模塊中也通過Zigbee通信模塊收發(fā)信息，從而讓用戶通過手機信息對照明系統(tǒng)進行控制。照明系統(tǒng)用AT89C51單片機作為控制的終端，當外界的光照強時能夠讓室內(nèi)的光照減弱，當外界光照弱時能夠加強室內(nèi)照明。

3.空調(diào)遠程操控模塊。這個模塊設(shè)計同之前一樣，Zigbee作為通信模塊，通過CC2430進行通信，與空調(diào)控制器進行連接，讓用戶能夠通過手機對室內(nèi)空調(diào)主機進行控制，用戶在夏季能夠在回家之前便通過手機遠程操控空調(diào)開啟，便于其回家享受涼爽。在當下的空調(diào)進行設(shè)計之時，大部分品牌都采用了HBS作為總線，而智能家居控制系統(tǒng)與空調(diào)總線并不能良好的兼容，因此空調(diào)加入到智能家具系統(tǒng)中時，需要通過單片機和HBS通信模塊進行連接，同時通過MM1192芯片對其進行連接，從而遠程操控空調(diào)系統(tǒng)。同時在設(shè)計單片機時，通過對不同的控制口令進行設(shè)計，能夠讓用戶通過不同按鍵對應不同的系統(tǒng)進行控制，除卻開關(guān)機外，對溫度的控制也可以通過不同的命令進行調(diào)節(jié)，而控制狀態(tài)也通過P2口進行連接，用戶的控制也能夠通過不同的LED發(fā)光二極管進行顯示，及時讓用戶得知其狀態(tài)。

四、結(jié)語

智能家具控制系統(tǒng)由ARMS3C2440和ARM-Linux構(gòu)成，不僅能夠更好的控制家居狀態(tài)，同時也能夠時時對其檢測，而無線通信模塊也能夠讓智能家居建立起一個通信網(wǎng)絡(luò)，通過與中央控制平臺的連接，實現(xiàn)中央控制平臺與各職能控制器終端的通信，而GPRS模塊也能夠讓用戶對其進行遠程操作，用戶不僅能夠在遠程操作家居進行作業(yè)，同時也能夠了解家中狀況，不僅安全而且方便。

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作者簡介：樊曄（1975—），女，漢族，浙江省杭州市人，雙碩士，工作單位：浙江省嘉園家居用品有限公司，研究方向：計算機網(wǎng)絡(luò)及物聯(lián)。