引論：我們?yōu)槟砹?3篇智能家居控制系統(tǒng)范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時(shí)的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。
篇1
1 智能家居的國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況
智能家居是指通過利用電腦、網(wǎng)絡(luò)、綜合布線技術(shù)等，建立家庭信息管理平臺(tái)，將家居生活中的各種子系統(tǒng)（防盜報(bào)警系統(tǒng)、家電控制系統(tǒng)等）聯(lián)系成一個(gè)整體，通過一定的媒介平臺(tái)，如電腦網(wǎng)絡(luò)、有線電話、GSM網(wǎng)絡(luò)等，構(gòu)成家庭信息與外界的溝通的通道，實(shí)現(xiàn)家居用品的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)，滿足人們對(duì)家居系統(tǒng)安全、舒適、方便方面越來越高的要求。隨著科技的進(jìn)步和人們對(duì)居住環(huán)境要求的提高，只能家居系統(tǒng)擁有廣闊的發(fā)展前景。
智能家居系統(tǒng)概念最初是在1984年提出的，美國(guó)聯(lián)合科技公司（United Techno1ogies Building System）將建筑設(shè)備信息化、整合化概念用到CityPlace—Building，出現(xiàn)了“智能型建筑。到上世紀(jì)80年代，開始出現(xiàn)采用電子技術(shù)的家電，結(jié)合家用電器、通信設(shè)備和安全防范設(shè)備形成住宅自動(dòng)化的概念。80年代末，隨著通信技術(shù)和信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，在美國(guó)出現(xiàn)了Smarthouse，是通過總線技術(shù)對(duì)住宅中的童心、家電、安防設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控與管理的系統(tǒng)。從此，智能家居的概念基本建立。上世紀(jì)末，新加坡推出了家庭智能化系統(tǒng)，在現(xiàn)場(chǎng)模擬中看到已有較為晚上的報(bào)警、監(jiān)控、控制功能，同時(shí)還有一些使家居生活更加方便、舒適的功三表抄送、電話接入等功能。但由于家庭自動(dòng)化設(shè)備的安裝費(fèi)用較高，市場(chǎng)并未真正打開。
我國(guó)上世紀(jì)末引入了智能家居，智能家居在我國(guó)發(fā)展逐漸被人們熟悉，現(xiàn)在逐步進(jìn)入快速發(fā)展的時(shí)期。2000年，我國(guó)召開了首屆國(guó)際建筑智能化峰會(huì)，智能化家居開始在國(guó)內(nèi)推廣，到2005年，我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)部批準(zhǔn)《家庭網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)》和《信息設(shè)備資源共享協(xié)同服務(wù)》兩個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，只能家居在我國(guó)取得飛速的發(fā)展，到現(xiàn)在，我國(guó)已有10余家企業(yè)相繼加入這個(gè)行業(yè)，如居美宜家和天津瑞朗智能家居電子科技有限公司，中國(guó)的智能家居市場(chǎng)逐漸被打開。智能家居的概念被越來越多的人所熟悉，有不少人在裝修時(shí)會(huì)考慮智能家居的購買，智能家居系統(tǒng)逐漸進(jìn)入了一些的大型社區(qū)，進(jìn)入市民的生活。近年來我國(guó)房地產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展也使智能家居受到更多的關(guān)注，智能家居成為房地產(chǎn)開發(fā)商的炒作的賣點(diǎn)，將智能家居引入新建樓盤中。隨著市場(chǎng)的擴(kuò)大，很多廠家都將自己原來單一的產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)整合，加入智能家居控制使其功能更加完善和人性化，從而取得更好的經(jīng)濟(jì)效益，也使智能家居控制更加普及。隨著智能家居有其方便、安全、人性化的優(yōu)點(diǎn)，很多消費(fèi)者都在考慮選擇智能家居產(chǎn)品。
雖然我國(guó)智能家居的發(fā)展前景令人欣慰，但也存在很多阻礙因素。我國(guó)智能家居發(fā)展還不成熟，缺乏統(tǒng)一的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，市面上的產(chǎn)品穩(wěn)定性和可靠性還不夠，安裝和吊飾成本高，一般公民承擔(dān)不起，不能大范圍普及，另外還缺乏各行業(yè)之間的良好的合作體系，這些問題都限制了智能家居的發(fā)展。
2 智能家居控制系統(tǒng)的構(gòu)成
智能家居要實(shí)現(xiàn)的主要功能包括：遙控控制功能、高加密（電話識(shí)別）多功能語音電話遠(yuǎn)程控制功能、定時(shí)控制功能、集中控控制功能、場(chǎng)景功能、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制功能、全球網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控功能、安防報(bào)警功能、影音設(shè)備共享功能、數(shù)字家庭客廳娛樂系統(tǒng)、背景音樂系統(tǒng)、指紋鎖、新風(fēng)空氣調(diào)節(jié)方案、寵物保姆，概括起來主要是家庭安全防范、家庭設(shè)備自動(dòng)監(jiān)控、設(shè)備遠(yuǎn)程控制、家庭通信幾方面的功能。
智能家居系統(tǒng)主要的組成部分是：系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器、路由器、電纜調(diào)制解調(diào)器頭端設(shè)備CMTS、交換機(jī)、通訊器、控制器、無線收發(fā)器、探測(cè)器、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等。其中系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器、路由器、電纜調(diào)制解調(diào)器頭端設(shè)備CMTS將家電設(shè)備聯(lián)系在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，構(gòu)成家具設(shè)備之間、同外界的信息交流的通道，交換機(jī)、通訊器實(shí)現(xiàn)信息的交換，探測(cè)器、傳感器將設(shè)備相關(guān)的信息傳遞給控制器或者通訊器，控制器接受設(shè)備相關(guān)信息輸出控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)家居設(shè)備的控制、調(diào)節(jié)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受控制器的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)家居設(shè)備的開關(guān)和調(diào)節(jié)，如繼電器等，打印機(jī)用于打印一段時(shí)間家居控制系統(tǒng)的工作情況。
3 智能家居系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)
智能家居系統(tǒng)綜合了多種先進(jìn)的技術(shù)，包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和綜合布線技術(shù)等，都是較為先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是現(xiàn)在的熱門技術(shù)，還在迅猛的發(fā)展中，智能家居系統(tǒng)也會(huì)隨著這些先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展和更新?lián)Q代而發(fā)展。
計(jì)算機(jī)技術(shù)是上世紀(jì)最偉大的科技發(fā)明之一，計(jì)算機(jī)已被人們大量使用，可完成算數(shù)、邏輯運(yùn)算等，同時(shí)有大容量的存儲(chǔ)器，配件包括鼠標(biāo)、鍵盤、顯示器、打印機(jī)等，功能強(qiáng)大。但是在智能家居控制系統(tǒng)中有時(shí)候會(huì)選擇功能沒有那么強(qiáng)大，體積小、價(jià)格便宜的微控制器，如單片機(jī)。數(shù)字技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的技術(shù)，主要是將普通信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可識(shí)別的二進(jìn)制碼進(jìn)行運(yùn)算、存儲(chǔ)、傳送、還原的技術(shù)，在工作過程中還要完成信息的編碼、解碼和壓縮，也被稱為數(shù)字控制技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)通過計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備對(duì)圖形文字等信息進(jìn)行采集、處理、存儲(chǔ)和傳輸，達(dá)到資源共享，是智能家具控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的關(guān)鍵，近年來網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)發(fā)展得功能更加強(qiáng)大，形式更多樣化。綜合布線是建筑物內(nèi)信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)，使語音、數(shù)據(jù)通信設(shè)備、交換設(shè)備和其他信息管理系統(tǒng)相連，同時(shí)與外部網(wǎng)絡(luò)相連，是建筑物信息傳送的神經(jīng)。
4 智能家居系統(tǒng)的發(fā)展預(yù)測(cè)
智能家居系統(tǒng)是因人們對(duì)家居生活的更高要求而產(chǎn)生的，它的發(fā)展也會(huì)因?yàn)槿藗兊囊蟮淖兓l(fā)展，把握住消費(fèi)市場(chǎng)的方向，會(huì)跟著人們對(duì)家居系統(tǒng)的要求的提高而變得功能更多樣化，穩(wěn)定性和可靠性都大大提高。智能家居是多種技術(shù)融合的產(chǎn)物，它的發(fā)展速度和發(fā)展的方向還會(huì)受到這些技術(shù)的發(fā)展的制約。下面本文從消費(fèi)者和市場(chǎng)影響方面以及技術(shù)層面對(duì)智能家居控制系統(tǒng)的發(fā)展做出預(yù)測(cè)。
4.1 從消費(fèi)者和市場(chǎng)影響看智能家居控制系統(tǒng)的發(fā)展
智能家居系統(tǒng)可以提供全方位的信息交換，優(yōu)化人們的家居生活，提高家居生活的安全性、舒適度，做到能源的節(jié)約。因人們對(duì)家居生活要求的提高，智能智能家居要做到實(shí)用性、易用性和人性化，家居系統(tǒng)操作會(huì)越來越簡(jiǎn)單，功能更加實(shí)用、更強(qiáng)大、更智能，擴(kuò)展更多的生活服務(wù)和健康服務(wù)，功能會(huì)功能將會(huì)越來越精彩。
我國(guó)因?yàn)槿丝跀?shù)量大，的城市住宅以密集型小區(qū)為主，因此家具的智能化要結(jié)合整個(gè)小區(qū)的智能化，將智能家居控制系統(tǒng)與小區(qū)的智能系統(tǒng)緊密聯(lián)系，而產(chǎn)生智能小區(qū)。智能家居控制系統(tǒng)多為小區(qū)配套系統(tǒng)是一段時(shí)間內(nèi)智能家居的發(fā)展情況，但最終智能家居會(huì)獨(dú)立出來，可以根據(jù)用戶的喜好和需求自助選擇系統(tǒng)功能。
隨著智能家電的發(fā)展和成本的降低，智能家居控制系統(tǒng)必然會(huì)和家電行業(yè)結(jié)合，從而使智能家居系統(tǒng)配備家電產(chǎn)品。通過系統(tǒng)的整合，使整個(gè)系統(tǒng)的安裝和調(diào)試更加系統(tǒng)，減少重復(fù)投資，降低安裝和調(diào)試的費(fèi)用，生產(chǎn)物美價(jià)廉的產(chǎn)品，使智能家居得到更好的普及，使智能家居走入一般人家，向“平民化”轉(zhuǎn)變。
“可持續(xù)發(fā)展”是現(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)和工業(yè)發(fā)展的主張，智能家居系統(tǒng)要通過智能化的手段達(dá)到節(jié)能減排，使用戶長(zhǎng)期受益，智能家居才能在市場(chǎng)中有旺盛的生命力。
4.2 從相關(guān)技術(shù)的發(fā)展看智能家居控制系統(tǒng)的發(fā)展
智能家居控制系統(tǒng)涉及的技術(shù)領(lǐng)域都處在飛速的發(fā)展中，智能家居也會(huì)隨著這些技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展和改變。
隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，智能家居控制系統(tǒng)在電路設(shè)計(jì)上會(huì)更多的采用集成電路，這樣可以使線路有很高的集成度，縮小體積，節(jié)約安裝成本，也有更高的可靠性。采用數(shù)字化的顯示方式，能提高顯示的效果。采用數(shù)字化的通信傳輸方式，例如家電遠(yuǎn)程控制中就開始利用有線電話、有線網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合我國(guó)的網(wǎng)絡(luò)普及程度還開始發(fā)展利用了GSM短信息數(shù)字通信平臺(tái)的遠(yuǎn)程家電控制，具有較高的可靠性。
智能家居控制系統(tǒng)要通過網(wǎng)絡(luò)的連接實(shí)現(xiàn)各種家具設(shè)備之間的信息傳遞和家居系統(tǒng)和外界的信息傳遞。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和普及，現(xiàn)有的有線組網(wǎng)技術(shù)（電話線、以太網(wǎng)、電力線）將逐漸被無線組網(wǎng)技術(shù)所取代，克服有線組網(wǎng)技術(shù)不限繁瑣、影響美觀、有剪線危險(xiǎn)的缺點(diǎn)，無線組網(wǎng)技術(shù)無需布線，有安裝周期短、后期維護(hù)容易、容易遷移的優(yōu)點(diǎn)，功能的實(shí)現(xiàn)也更容易。基于GSM、GPRS、藍(lán)牙技術(shù)、紅外技術(shù)、WiFi技術(shù)等的遠(yuǎn)程控制較有線電話的遠(yuǎn)程控制就有諸多優(yōu)點(diǎn)，GSM在我國(guó)覆蓋面相當(dāng)廣，易于實(shí)現(xiàn)，較有線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制（如利用英特網(wǎng)和計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程控制）功耗、成本低，安全性更高。今年還興起了ZigBee技術(shù)，有低成本、低功耗、高質(zhì)量等優(yōu)勢(shì)。
社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和信息化程度的提高要求只能家居有更強(qiáng)大的功能，功能需求的多樣化對(duì)智能家居的硬件平臺(tái)提出了更高的要求。傳統(tǒng)的單片機(jī)已不能滿足日益擴(kuò)大的功能要求，嵌入式控制系統(tǒng)應(yīng)用到智能家居控制系統(tǒng)中，采用多片單片機(jī)聯(lián)合控制或者是其他嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)，采用一些運(yùn)算速度快、穩(wěn)定性高、便于升級(jí)、性價(jià)比較高的芯片，如PHILIPS公司生產(chǎn)的LPC2131芯片較傳統(tǒng)單片機(jī)就有很多優(yōu)勢(shì)。
智能家居的操作界面也必將更方便簡(jiǎn)潔，今年來的控制系統(tǒng)中已經(jīng)開始采用彩色LED觸摸面板。控制顯示界面方面：加入3D立體成像動(dòng)交界面的闡述；控制方面：加入聲控、動(dòng)作控制等；遠(yuǎn)程控制的方式也會(huì)更加多樣化，從以往的有線電話控制，發(fā)展更多的基于INTER網(wǎng)和GSM網(wǎng)絡(luò)的控制方式。今年興起的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也將給智能家居的發(fā)展帶來新的契機(jī)。
5 總結(jié)
智能家居從上世界末進(jìn)入中國(guó)以來已逐漸被人們所熟悉，它結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和綜合布線技術(shù)，是多種先進(jìn)技術(shù)融合的產(chǎn)物。到現(xiàn)在智能家居對(duì)人們來說已不是一個(gè)陌生的名詞，已經(jīng)開始逐漸進(jìn)入人們的生活，走進(jìn)一些新興的大型小區(qū)，但是由于其安裝和調(diào)試成本較高，沒有確定的規(guī)范，沒有行業(yè)間的合作體系，智能家居在我國(guó)并沒有普及。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和人們對(duì)家居系統(tǒng)不斷提出更高的要求，智能家居控制系統(tǒng)必將成為未來住宅的發(fā)展趨勢(shì)，走進(jìn)普通居民的家居，進(jìn)一步提高居民的家居生活品質(zhì)與品味。
參考文獻(xiàn)：
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篇2
1 智能家居中PLC控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體框架
隨著現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步和發(fā)展，智能時(shí)代已經(jīng)到來。智能化已經(jīng)運(yùn)用到各行各業(yè)，而智能家居正在滿足這消費(fèi)者的需求。消費(fèi)者在家居中逐漸追求實(shí)用性、多功能性等等，這也是智能家居提高競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。對(duì)于消費(fèi)者的這些需求，作為智能家居中PLC控制系統(tǒng)正好能夠滿足這些需求。智能家居中PLC控制系統(tǒng)主要包括：智能家居設(shè)備控制、家居環(huán)境的實(shí)時(shí)檢測(cè)、安全防護(hù)等一些基本性的功能。智能家居中PLC控制系統(tǒng)也就是將用戶家中的電器、門窗、空調(diào)系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)等等整合為一體，通過遠(yuǎn)程遙控。當(dāng)用戶開動(dòng)遙控時(shí)，家用電器會(huì)自動(dòng)打開、門窗會(huì)打開，室內(nèi)溫度會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)，若發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)，報(bào)警系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)響應(yīng)。
對(duì)于智能家居中PLC控制系統(tǒng)來說是為了滿足用戶的智能化需求，采用可編程控制器PLC技術(shù)和GSM短信息技術(shù)，在運(yùn)用SMS進(jìn)行信息的交互，主要包括自動(dòng)控制、信息采集和遠(yuǎn)程控制三個(gè)部分。
1.1.1 自動(dòng)控制
這主要是將PLC作為主要的控制器，通過電器的開合控制交流電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來進(jìn)行控制。比如以智能門為例，當(dāng)用戶發(fā)出開門的信息時(shí)，這時(shí)PLC接收到信號(hào)，并給PLC一個(gè)輸入端，通過交流電機(jī)完成開門動(dòng)作。
1.1.2 信息采集
也就是傳感器的信息采集，主要包括室內(nèi)溫度濕度、煙霧、煤氣等，并將這些信息傳遞給PLC，PLC根據(jù)室內(nèi)實(shí)際的情況，做出相應(yīng)的指令，以保證室內(nèi)的溫度、濕度的合理，安全性更加高。
1.1.3 遠(yuǎn)程控制
用戶發(fā)出相應(yīng)的指令傳感器傳給GSM信息模塊，以實(shí)現(xiàn)與PLC的信息交互，PLC通過用戶發(fā)出的指令，對(duì)家居狀態(tài)進(jìn)行解讀，然后把信息傳遞給移動(dòng)終端，如果檢測(cè)到危險(xiǎn)信號(hào)，會(huì)立即把相關(guān)信息傳遞個(gè)PLC主控制器，主控制器接到信息，迅速與GSM進(jìn)行串聯(lián)，再有GSM傳遞給用戶終端，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提高室內(nèi)家居的安全系數(shù)。
1.2 系統(tǒng)中的硬件的設(shè)計(jì)
智能家居中PLC控制系統(tǒng)中的硬件設(shè)計(jì)主要是智能防盜門的硬件設(shè)計(jì)、傳感器系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。
1.2.1 智能防盜門的硬件設(shè)計(jì)
主要分為三個(gè)部分。第一，電源中硬件設(shè)計(jì)，主要采用單相橋式整流電路，增加兩個(gè)二極管連為一體的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)交流電向中直流電的交換。第二，控制硬件系統(tǒng)，通過PLC控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)作，在輸出端需要小型的繼電器接入控制電路，使PLC控制正反向的輸出點(diǎn)，轉(zhuǎn)換并接觸到電機(jī)的控制。
1.2.2 傳感器系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
這一硬件設(shè)計(jì)中主要包括PLC、溫濕度傳感器、煙霧傳感器等構(gòu)成。當(dāng)室內(nèi)的環(huán)境出現(xiàn)異常時(shí)，出現(xiàn)異常的端口會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的信息做出相應(yīng)的預(yù)警信號(hào)。
1.2.3 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是通過PLC串口通訊方式與GSM進(jìn)行信息的交互，并擴(kuò)展為一個(gè)通訊的板塊，安裝在選件的板槽位中，并將PLC與GSM信息板塊與串口線連接，以此能夠更加便捷的與相應(yīng)的PC機(jī)、單片機(jī)以及其它的主控制器相連接。
1.3 系統(tǒng)中的軟件的設(shè)計(jì)
智能家居中PLC控制系統(tǒng)中的軟件設(shè)計(jì)主要是智能防盜門的軟件設(shè)計(jì)、傳感器系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)三部分組成。
1.3.1 智能防盜門的軟件設(shè)計(jì)
智能防盜門中實(shí)現(xiàn)的軟件功能是：首先自動(dòng)門受到用戶發(fā)出的相應(yīng)信息是否開啟、關(guān)閉，在接受信息的過程中會(huì)遇到相應(yīng)的阻礙，智能防盜門會(huì)根據(jù)相應(yīng)的阻礙向相反的方向運(yùn)作，如果遇到的障礙是比較危險(xiǎn)的，那么智能防盜門會(huì)啟動(dòng)強(qiáng)制停止的功能，避免危險(xiǎn)的發(fā)生。
1.3.2 傳感器系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
傳感器系統(tǒng)中的軟件的設(shè)計(jì)主要是通過各種傳感器對(duì)家居環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到的值超過限定值時(shí)，PLC就會(huì)做出相應(yīng)的判斷，執(zhí)行中斷的程序。同時(shí)，PLC也會(huì)檢測(cè)GSM的信息模塊是否接到了信息，如果接到了信息會(huì)將室內(nèi)的環(huán)境信息傳遞給用戶終端。
1.3.3 遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括AT命令、PLC中斷程序的設(shè)計(jì)。AT命令是通過配置MODEM和相應(yīng)的軟件共同工作以此來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端系統(tǒng)完成相應(yīng)的信息。在PLC串口中斷程序的設(shè)計(jì)中，通過相應(yīng)的指令設(shè)計(jì)，然后通過指令給予相應(yīng)的功能，這樣可以大大減輕PLC編程的影響。
2 結(jié)語
隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，智能家居系統(tǒng)不斷豐富著人們的生活方式，越來越多的消費(fèi)者享受智能家居帶來的便利，但對(duì)于智能家居的要求也越來越高，對(duì)于智能家居的穩(wěn)定性和安全性成為主要的關(guān)注點(diǎn)，雖然在本文涉及到的PLC控制系統(tǒng)能夠提升智能家居的穩(wěn)定性和安全性，但是內(nèi)部也存在一些問題，這需要未來科技和更多的人才進(jìn)行解決，以滿足更多消費(fèi)者的需求。
參考文獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介
篇3
電氣控制系統(tǒng)、消防報(bào)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(luò)系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，而網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層和物理層是系統(tǒng)總體的機(jī)構(gòu)，其中數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、控制網(wǎng)絡(luò)和音頻視頻網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)層中所包括的，而應(yīng)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(gè)機(jī)構(gòu)可以將信息的集中控制和輸入輸出等完美實(shí)現(xiàn)。
2智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的解決方案
2.1基于單片機(jī)架構(gòu)系統(tǒng)基于單片機(jī)架構(gòu)系統(tǒng)是智能家居網(wǎng)絡(luò)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(jī)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。基于單片機(jī)架構(gòu)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(luò)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(shí)候就會(huì)出現(xiàn)擴(kuò)展能力不強(qiáng)、電路設(shè)計(jì)復(fù)雜和系統(tǒng)穩(wěn)定性不高等問題，需要我們進(jìn)一步解決。2.2基于PC機(jī)架構(gòu)系統(tǒng)家居網(wǎng)絡(luò)的核心就是智能家居主控制器，并且家居網(wǎng)絡(luò)指的是將一定的傳輸介質(zhì)和家庭內(nèi)部聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)資源共享。而PC機(jī)架構(gòu)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(shè)備的連接，對(duì)家居設(shè)備進(jìn)行規(guī)范和管理，這是一種十分先進(jìn)的系統(tǒng)，將現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的功能應(yīng)用其中，并利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的普及優(yōu)勢(shì)將其不斷開發(fā)，但是PC機(jī)架構(gòu)系統(tǒng)會(huì)使得智能家居控制系統(tǒng)的適用性有所下降，與此同時(shí)其成本也相對(duì)提高。并且PC機(jī)架構(gòu)系統(tǒng)需要電腦24小時(shí)開機(jī)，對(duì)于電能損耗也是十分大的。2.3基于嵌入式架構(gòu)系統(tǒng)所以嵌入式架構(gòu)系統(tǒng)指的是以專門設(shè)計(jì)的嵌入式主控制器來作為智能家居網(wǎng)絡(luò)控制平臺(tái)，并且其核心是嵌入式系統(tǒng)，此系統(tǒng)可以將外部網(wǎng)絡(luò)和家居內(nèi)部的連接實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也可以將內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備和信息家電的控制實(shí)現(xiàn)，其對(duì)比較復(fù)雜的應(yīng)用十分適合，并且耗能也比較少，結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單，這使得嵌入式架構(gòu)系統(tǒng)成為家居控制器的首選。但是嵌入式架構(gòu)系統(tǒng)也存在標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、開發(fā)周期長(zhǎng)等缺點(diǎn)，并且其應(yīng)用面也相對(duì)來說窄一點(diǎn)，市場(chǎng)價(jià)格也偏高。嵌入式系統(tǒng)的智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)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(chǎng)。
3智能家居網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞桨?/p>
3.1總線型結(jié)構(gòu)智能家居網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞桨冈趻侀_網(wǎng)絡(luò)物理連接的前提之下，對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連接形式進(jìn)行探討，也是網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)站點(diǎn)連接的形式和方式。總線型結(jié)構(gòu)是智能家居網(wǎng)絡(luò)中用的比較多的一種，其是指?jìng)€(gè)節(jié)點(diǎn)傳感器和家電在一條總線上，沒有中心節(jié)點(diǎn)控制的時(shí)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(diǎn)向兩端擴(kuò)散的。并且，總線型結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)在接受到信息的時(shí)候，對(duì)地址進(jìn)行檢查，并且總線型結(jié)構(gòu)的擴(kuò)充性較好，安裝也相對(duì)來說更容易，可靠性也很高。3.2星型結(jié)構(gòu)智能家居網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用比較多的另一個(gè)結(jié)構(gòu)就是星型結(jié)構(gòu)，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(luò)的中央節(jié)點(diǎn)是主控制器，而家用電器和其他節(jié)點(diǎn)傳感器則是直接連接在主控制器上，這樣最大的優(yōu)點(diǎn)就是便于建網(wǎng)，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，并且這樣也可以將傳輸誤差、網(wǎng)絡(luò)延遲等現(xiàn)象大大減小。
4智能家居網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(shí)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(wù)互不干擾，并且其價(jià)格較低。而電力線聯(lián)網(wǎng)不光可以為家中所以電氣設(shè)備傳輸電能，另一方面還可以通過家庭內(nèi)部電力線進(jìn)行對(duì)外傳輸，在使用時(shí)不需要繁雜的布線。以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)主要在于技術(shù)的成熟，并且其實(shí)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?yàn)樾枰馁M(fèi)用太高。總線聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)較為成熟，并且其抗干擾能力也很強(qiáng)。4.2無線傳輸方式無線傳輸方式主要有藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)網(wǎng)、IrDA紅外線技術(shù)聯(lián)網(wǎng)和ZigBee技術(shù)聯(lián)網(wǎng)。其中藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)網(wǎng)可以組建相應(yīng)的無線網(wǎng)絡(luò)，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(shù)聯(lián)網(wǎng)是利用紅外線進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，成本不高，設(shè)備也很簡(jiǎn)單，傳輸速度也很高，不過其沒有標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，對(duì)于家庭組網(wǎng)來說不太合適。ZigBee技術(shù)聯(lián)網(wǎng)是一種無線通信技術(shù)，并且適用于自動(dòng)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(diǎn)在于成本較低，復(fù)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(shù)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(shù)都存在一定問題，移動(dòng)性比較低，在布線方面普遍都很麻煩，并且其擴(kuò)展性也不高。而無線方式組網(wǎng)的移動(dòng)性比較好，其擴(kuò)展性也高，并且在安裝時(shí)還能省很多電纜連線，但是無線方式組網(wǎng)的質(zhì)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(jié)束語
隨著我國(guó)綜合國(guó)力的不斷提升，國(guó)民生活水平不斷提高，其對(duì)于家庭網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的安裝和使用有了更高的要求，但是我國(guó)如今還面臨著技術(shù)成熟度不夠、基礎(chǔ)設(shè)施不足等問題。智能家居網(wǎng)絡(luò)中最為領(lǐng)先的就是無線移動(dòng)，其較強(qiáng)的移動(dòng)性和擴(kuò)展性受廣大群眾的喜愛，但是無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)依舊存在一些現(xiàn)實(shí)問題，需要我們不斷的優(yōu)化。利用對(duì)幾種智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的比較和分析，對(duì)其未來優(yōu)化做出一定貢獻(xiàn)，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)國(guó)夢(mèng)獻(xiàn)出一份力。
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篇4
引言
智能家居系統(tǒng)是以住宅為平臺(tái)，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把安防系統(tǒng)、家電、娛樂設(shè)施及照明設(shè)備實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)或者遠(yuǎn)程控制等現(xiàn)代智能化家居環(huán)境。針對(duì)現(xiàn)代家居中譬如家用電器種類繁多，操作繁瑣以及難以科學(xué)管理等問題，本文結(jié)合無線電通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制等技術(shù)，探討一種無線智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器協(xié)調(diào)統(tǒng)一地控制。
一、概述
現(xiàn)代科技迅猛發(fā)展，隨之而來的智能家居日漸強(qiáng)勢(shì)，以其新穎優(yōu)異的特性為當(dāng)今社會(huì)的人們的家庭起居帶來了極大的方便和全新的理念，它注定代表著一種引領(lǐng)未來的趨勢(shì)。設(shè)計(jì)者開發(fā)的家庭總線技術(shù)將把家用電器、通訊設(shè)備以及家庭保安裝備等多種和信息相關(guān)聯(lián)的智能家居連接到一個(gè)智能系統(tǒng)上，然后對(duì)其采取集中的或多分散地監(jiān)控與家務(wù)性質(zhì)的管理，同時(shí)還要保證這些智能的家庭設(shè)施跟現(xiàn)實(shí)中的居住環(huán)境相協(xié)調(diào)。其實(shí)，這些功能的實(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，并通過它來為使用者提供各種優(yōu)質(zhì)服務(wù)，同時(shí)居住地之外的外部環(huán)境也與之相通連。換言之，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。
有線方式和無線方式是智能家居系統(tǒng)控制的兩種解決方法。因?yàn)榇蠖嘀悄芗揖酉到y(tǒng)在工程布線方面十分麻煩，因此很多智能家居公司就著眼于解決這個(gè)問題來研發(fā)新的系統(tǒng)。伴隨著它的問題是較差的保密性、接入設(shè)備甚為昂貴、很難滿足音頻與視頻信號(hào)的傳輸?shù)龋m然這些難題直到目前還沒有得到真正的、完美的解決，但是它終將伴隨著4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的逐漸成熟而得到更好的改善和應(yīng)用。即便價(jià)格稍微高一些，無線方式確實(shí)能很好地解決布線工程繁瑣的問題，并且隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步必能滿足音頻信號(hào)與視頻信號(hào)的基本傳輸。接下來將以2.4G射頻技術(shù)作為基礎(chǔ)，介紹一種性價(jià)比較高的、性能相對(duì)完善的智能家居控制系統(tǒng)。
二、設(shè)計(jì)方案探討
2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及工作原理
智能家居系統(tǒng)包含各家電設(shè)備和接口設(shè)備、主機(jī)和從機(jī)，主機(jī)和從機(jī)都具有一個(gè)無線收發(fā)芯片，主從機(jī)間通過收發(fā)無線數(shù)據(jù)來構(gòu)建一種范圍較小的的無線智能網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、系統(tǒng)軟件和系統(tǒng)硬件是無線智能家居控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的三個(gè)主要組成部分。
設(shè)計(jì)電路時(shí)的原則是要采用通用性、模塊化設(shè)備，關(guān)于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議時(shí)參考OSI模型，同時(shí)結(jié)合nRF24L01芯片的特質(zhì)。用一個(gè)系統(tǒng)主機(jī)來構(gòu)建，本系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心的，中心處理單元（CPU）的作用是處理系統(tǒng)的信號(hào)，選用集中控制技術(shù)作為控制方式，系統(tǒng)設(shè)備需要進(jìn)行硬件功能的劃分，各硬件模塊都具有雙向交互通信的能力、互換性和互相操作性，統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一接口，它們的控制部件都可以進(jìn)行編程，從而保證了模塊的實(shí)用性和通用性，有利于系統(tǒng)安全穩(wěn)定。
nRF24L01（一種新型單片射頻收發(fā)器件），提供物理層數(shù)據(jù)服務(wù)和物理層管理服務(wù)，定義了物理無線信道和MAC子層之間的接口。nRF24L01是一種2.4GHz單片射頻收發(fā)芯片，包含頻率調(diào)制器、合成器、晶體振蕩器等功能，采用FSK調(diào)制，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或是1對(duì)6無線通信。程序可以配置nRF24L01的輸出功率和通信頻道，有125個(gè)可選工作頻道，可用于跳頻，頻道切換時(shí)間短，通過跳頻可以減少干擾。對(duì)nRF24L01進(jìn)行信道參數(shù)配置是通過MCU通過串口實(shí)現(xiàn)的，由nRF24L01來實(shí)施配置任務(wù)，然后發(fā)送大量數(shù)據(jù)包的指令由主機(jī)完成，最后從機(jī)接收數(shù)據(jù)信息，整個(gè)過程從機(jī)和主機(jī)是借用空中接口來發(fā)送與接收數(shù)據(jù)信息包的，執(zhí)行MCU的指示任務(wù)，故才能完美地控制家電。圖l為系統(tǒng)總體框圖：
2.2 串口通信單元設(shè)計(jì)
STC12C5A60S2增強(qiáng)型51芯片有一組串行口接口，3根通信線連接便能實(shí)現(xiàn)較普通的串行通信，發(fā)送是TXD串行數(shù)據(jù)，接收是RXD串行數(shù)據(jù)，還有GND信號(hào)地線。
2.3 硬件電路設(shè)計(jì)
在2.4G網(wǎng)絡(luò)中控制中心節(jié)點(diǎn)如同協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，擁有節(jié)點(diǎn)的管理，2.4G網(wǎng)絡(luò)的建立等任務(wù)的功能。在本系統(tǒng)中，控制中心節(jié)點(diǎn)對(duì)接受的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并通過RS-232串口與PC機(jī)連接通信以及通過，以及鍵盤輸入和液晶顯示。
2.4 無線收發(fā)模塊
結(jié)合硬件設(shè)計(jì)要求的多種因素，在智能家居設(shè)計(jì)中，采用的射頻片nRF2401是工作在2.4GHz頻段的。
把功率放大器，頻率合成器，調(diào)制器以及晶體振蕩器這些功能模塊放置在芯片內(nèi)，使射頻片nRF2401在2.4～2.5GHzISM頻段內(nèi)工作，通過程序配置通信頻道和輸出功率。工作電流在接收時(shí)才18mA，在以-5dBm的功率發(fā)射時(shí)也僅為10.5mA，芯片的能量損耗不高，多種低功率工作模式很大程度上方便了節(jié)能方面的設(shè)計(jì)。nRF2401可以在使用同一天線的情況下，能夠兩個(gè)不同頻道的數(shù)據(jù)都能被同時(shí)接收，這是因?yàn)镈uoCeiverTM技術(shù)使它具有了這樣的優(yōu)點(diǎn)。
2.5 傳感器電路設(shè)計(jì)
時(shí)鐘模塊、電源模塊、傳感器模塊、無線模塊構(gòu)成了主要的傳感器節(jié)點(diǎn)硬件。各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)所發(fā)送過來的信息是由控制中心節(jié)點(diǎn)通過nRF24L01無線模塊接收的，并通過串口模塊，把信息發(fā)送到上位機(jī)，使用的人直接從上位機(jī)的軟件界面上獲取所有數(shù)據(jù)。
三、結(jié)語
本文總體設(shè)計(jì)了一種無線智能家居控制系統(tǒng)，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)控制器選用硬件電路中簡(jiǎn)單的增強(qiáng)型STC芯片，系統(tǒng)的安全性以及效率得到有效提高，數(shù)據(jù)傳輸是靠無線網(wǎng)路芯片nRF24L01來完成的。這個(gè)系統(tǒng)成本較低，使用方便，功耗超低，有良好的拓展性而且使用效率高、穩(wěn)定可靠，集便于攜帶、更加開放、便于協(xié)作、交互性強(qiáng)等優(yōu)秀特點(diǎn)于一身。
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篇5
家庭智能化的出現(xiàn)已經(jīng)有了將近20年的歷史，最早從比爾·蓋茨的豪宅開始，如今，那個(gè)高度科技化就如幻想故事片般，神奇的令人向往的智能生活已經(jīng)開始逐步走入了一些在觀念上同步于世界潮流，在生活上引領(lǐng)世界潮流的高品位時(shí)尚人士。
別墅通過智能化建設(shè)，以家庭綜合布線為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和無線通信網(wǎng)絡(luò)為橋梁，全面實(shí)現(xiàn)了家庭智能化生活。為了美化生活環(huán)境，同時(shí)為了清除消防隱患，保障家人的安全，有必要運(yùn)用現(xiàn)代化的高科技手段，加強(qiáng)住宅區(qū)的基礎(chǔ)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)住宅區(qū)的信息自動(dòng)化。
家居智能設(shè)計(jì)長(zhǎng)久以來一直堅(jiān)持的原則：健康性、安全性、舒適性、時(shí)尚性！
2.別墅智能家居設(shè)計(jì)帶來的具體優(yōu)勢(shì)
2.1安全：人身安全——安防系統(tǒng)；用電安全——強(qiáng)弱電分離。
智能化系統(tǒng)與安防實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，給物業(yè)管理提供集中式管理的便利，提高緊急事故的快速處理能力，這將大大提高別墅的安防水平。（如，家里發(fā)生緊急安防事故時(shí)，能自動(dòng)電話報(bào)警。）
2.2健康：飲水健康、自然清新空氣、用眼健康。
在我們的日常生活中，空調(diào)循環(huán)的基本上是室內(nèi)空氣，晚上就寢臥室的空氣、車庫的空氣等密封空間的空氣，其實(shí)非常混濁。而且怎么才能讓衛(wèi)生間在每次進(jìn)入時(shí)均保持自然清新空氣？智能控制系統(tǒng)讓排風(fēng)扇對(duì)室內(nèi)的污濁空氣進(jìn)行定時(shí)更新，時(shí)刻保持室內(nèi)清新。
系統(tǒng)還可以對(duì)飲水機(jī)進(jìn)行定時(shí)控制，避免水進(jìn)行反復(fù)加熱，使得飲水更健康。
我們?cè)诳磿鴷r(shí)需要明亮照明，看電視電影時(shí)需要柔和的照明，讓燈光在需要的時(shí)候自動(dòng)改變亮度，減少眼睛的疲勞，保護(hù)視力。這一切，在智能控制系統(tǒng)的控制下將不再是天方夜談。
2.3舒適：所有電器、照明，無論身處何處，均可一鍵控制。
進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)后，您可以采用遙控器、電話、手機(jī)、電腦等多種操作模式對(duì)家里的燈光、飲水機(jī)以及電飯煲等家用電器進(jìn)行控制，這將為您的日常生活提供很大的方便。忘記帶鑰匙，也無須擔(dān)憂；老人小孩在家，盡可放心；客人來訪，也無須起身開門，充分享受到高科技帶給您的一份寧靜與舒心。
2.4節(jié)能：減少不必要的電能損耗。
智能燈光控制系統(tǒng)下，自然合理的分配燈光照明，減少不必要的照明電能損耗。還可以根據(jù)外界光的強(qiáng)度值設(shè)定時(shí)段，自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光亮度。它還能夠在我們不需要使用的時(shí)候自動(dòng)切斷電器電源，減少電器不必要的靜態(tài)能耗。這樣既符合您舒適的感覺，又能起到節(jié)能的作用。
2.5先進(jìn)的技術(shù)，未來三十年均不需要重新投資，一次投入，長(zhǎng)久享用。
結(jié)合了EIB集中控制技術(shù)與傳統(tǒng)智能家居產(chǎn)品的智能控制技術(shù)。它是將兩種技術(shù)進(jìn)行完美的結(jié)合，并針對(duì)兩者的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)突破和改造，達(dá)到和諧統(tǒng)一的集中控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)上主要產(chǎn)品可根據(jù)不同需要，進(jìn)行不同的組合和功能擴(kuò)展槽的串接，不需經(jīng)過重新布線便能通過簡(jiǎn)單的多元化升級(jí)，以達(dá)到功能拓展的目的。與傳統(tǒng)的安裝方式相比，可達(dá)到一次安裝30年受益的效果。
3.別墅智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體解決方案
智能家居控制系統(tǒng)可提供智能家電控制、智能照明控制、環(huán)境控制以及安防控制等多種控制方式和手段。只需要經(jīng)過簡(jiǎn)單的設(shè)置，就可以實(shí)現(xiàn)遙控、場(chǎng)景控制、遠(yuǎn)程控制、家居安防等各項(xiàng)功能。根據(jù)不同客戶的具體情況，設(shè)計(jì)不同的智能家居控制系統(tǒng)，為傾心打造一個(gè)安全舒適高檔的居住空間而努力。
3.1聰明聽話——智能家電控制系統(tǒng)
家電是我們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾M成部分，對(duì)這些家電設(shè)備進(jìn)行智能控制后，將會(huì)為您帶來更加完美和諧的生活。比如：上班途中，突然想起忘了關(guān)家里的燈或電器，打個(gè)電話就可以把家里想要關(guān)的燈和電器全部關(guān)掉：冬天下班，打個(gè)電話把家里的熱水器先預(yù)熱，等回到家，馬上就可以洗個(gè)熱水澡，夏天下班，可以提前打開家中的中央空調(diào)，回到家里便能立刻享受清涼。也可以讓新風(fēng)換氣系統(tǒng)、電飯煲、飲水機(jī)等等家電提前開始工作……，還可以在您跨入庭院的一剎那，您的庭院自動(dòng)澆花系統(tǒng)、噴泉系統(tǒng)、庭院景觀燈光系統(tǒng)等自動(dòng)打開……
3.2流光溢彩——智能照明控制系統(tǒng)
智能照明控制系統(tǒng)貫穿著別墅的每一個(gè)地方，房間、過道的燈光都可以通過智能開關(guān)與智能控制主機(jī)相連接。您可以在別墅內(nèi)任一個(gè)房間內(nèi)控制所有燈光開關(guān)，免除勞苦地來回走動(dòng)。同時(shí)，可以通過設(shè)置場(chǎng)景記憶模式來控制燈光開關(guān)、亮度等，隨心所欲地控制客廳、餐廳、書房、過道的燈光照亮模式，同時(shí)燈光還可以與其它設(shè)備（如幕布、窗簾、電視／音響等）配合組合成復(fù)雜的場(chǎng)景。如 會(huì)客、讀書、聽音樂、晚餐模式、影院模式等等百變場(chǎng)景。
3.3健康環(huán)保——環(huán)境控制
（1）環(huán)保節(jié)能系統(tǒng)
在不需要使用電器的時(shí)候自動(dòng)切斷電器電源，減少電器不必要的靜態(tài)能耗，并能減少人為遺忘切斷電器的電能損耗。還可以根據(jù)外界光的強(qiáng)度值設(shè)定時(shí)段，自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光亮度，自然合理的分配燈光照明，減少不必要的照明電能損耗。這樣既符合住戶舒適的感覺，又能起到節(jié)能的作用。
（2）窗簾控制系統(tǒng)
清晨，也許不再需要那片刻間令人煩躁的鬧鐘將你吵醒，而靠的窗外的鳥語花香和柔和的自然陽光讓您從睡夢(mèng)中自然醒來。窗簾控制系統(tǒng)總是會(huì)最恰合時(shí)宜的開啟窗簾，讓室外清晨的花香飄入，讓您懶洋洋的沐浴陽光。
配合燈光的場(chǎng)景，窗簾的自動(dòng)開合，有時(shí)也能釀造出另一份浪漫的氣氛。只需輕點(diǎn)遙控，它便能為您的隱私起到第一層保護(hù)。
（3）空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)
酷暑炙熱的夏天驅(qū)車回家，當(dāng)您停車入庫后，車庫內(nèi)換氣系統(tǒng)可以通過（遙控）手動(dòng)或自動(dòng)定時(shí)控制將汽車的尾氣和汽油的味道清除干凈。等到次日清晨，自動(dòng)定時(shí)的換氣系統(tǒng)會(huì)將室外清晨空氣中花香的味道注入車庫，讓你在享受晨曦的味道的時(shí)候，絲毫感覺不到汽車尾氣的異味給您帶來的不悅。
（4）自動(dòng)澆花、給排水系統(tǒng)
別墅的陽臺(tái)上種植了一些植物和花木，澆水也是可以進(jìn)行智能化管理的，用遙控器就能直接啟動(dòng)澆花的電磁閥門。自動(dòng)澆花系統(tǒng)的定時(shí)功能，讓您完全不用擔(dān)心因?yàn)楣ぷ鞯拿β刀浟四愕幕ú輰氊悺Ｍ瑫r(shí)，系統(tǒng)還可以對(duì)游泳池的給排水進(jìn)行控制，定時(shí)自動(dòng)的對(duì)游泳池內(nèi)的水進(jìn)行更換，時(shí)刻保持水質(zhì)的優(yōu)良。
3.4隱形衛(wèi)士——安防系統(tǒng)
（1）指紋鎖
別墅門口裝設(shè)指紋門鎖，在您和家人非授權(quán)的前提下，任何人都無法隨意進(jìn)出您的家庭。
（2）門磁、紅外探測(cè)器
事先設(shè)置好防區(qū)，即可把整個(gè)別墅的安全置于無線安防報(bào)警系統(tǒng)之中。如果門窗被非法打開，立即通過無線警號(hào)現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警并按預(yù)先設(shè)置好的報(bào)警電話號(hào)碼發(fā)送警訊給主人，并上傳警訊到報(bào)警中心。
（3）煙感探測(cè)器
該探頭為消防安防裝置，若房中因火災(zāi)發(fā)生的煙霧濃度達(dá)到一定系數(shù)時(shí)，便立即報(bào)警，并通過智能控制主機(jī)發(fā)送警訊給管理處和主人，并立即啟動(dòng)火災(zāi)滅火系統(tǒng)來處置險(xiǎn)情。
（4）燃?xì)馓綔y(cè)器
篇6
1 引言
當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步不僅加速了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，同時(shí)也提升了人類對(duì)于物質(zhì)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(guān)注的領(lǐng)域，隨著網(wǎng)絡(luò)、微電子、光電、通信等高新技術(shù)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)引入民用小區(qū)、住宅以及小區(qū)建筑技術(shù)之中[2]。本文設(shè)計(jì)了一款集智能無線遙控、手機(jī)遠(yuǎn)程控制、Internet遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能系統(tǒng)警報(bào)等功能與一體的遠(yuǎn)程智能家居控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)圖像處理能力及監(jiān)控能力，可以廣泛應(yīng)用于交通領(lǐng)域、金融系統(tǒng)、住宅設(shè)施、學(xué)校、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等安防領(lǐng)域。尤其是在基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)察、智能化預(yù)警及報(bào)警方式等方面有著廣泛的應(yīng)用。
2 系統(tǒng)整體構(gòu)造
本系統(tǒng)高效集成了綜合布線、網(wǎng)絡(luò)通信、 安全防范、自動(dòng)控制和音視頻等技術(shù)。其中，網(wǎng)絡(luò)通信的傳送與交互方式采用無線網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(jì)算技術(shù)對(duì)信息進(jìn)行分析并處理。音視頻部分采用DSP與ARM相結(jié)合的技術(shù)提高數(shù)據(jù)圖像處理能力[3]。總體設(shè)計(jì)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(dòng)照明、遙控窗戶窗簾、空調(diào)控制、花草自動(dòng)灌溉、防盜監(jiān)控報(bào)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(dāng)設(shè)置在房間中各處的各類傳感設(shè)備接納各類傳感信號(hào)后，將觸發(fā)的控制命令發(fā)出，再進(jìn)行人的主觀遙控采取手動(dòng)觸發(fā)方式對(duì)相應(yīng)的發(fā)射類智能儀器，從而實(shí)現(xiàn)收回控制命令的目的。其中手持命令終端可包括手機(jī)、平板電腦、觸摸屏等無線通信設(shè)備。
在本系統(tǒng)中，當(dāng)溫濕度變化的相關(guān)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(dāng)時(shí)具體情況進(jìn)行人為設(shè)置。當(dāng)溫度或濕度的相關(guān)數(shù)據(jù)滿足事先所設(shè)置的觸發(fā)條件時(shí)，就執(zhí)行收回控制命令的措施。例如當(dāng)外部天氣變冷時(shí)，室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)即可達(dá)到事先人為設(shè)定的觸發(fā)命令值，室內(nèi)空調(diào)開始工作，進(jìn)行室內(nèi)加熱；當(dāng)外部天氣變熱時(shí)，室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)即可達(dá)到事先人為設(shè)定的觸發(fā)命令值，室內(nèi)空調(diào)開始工作，進(jìn)行室內(nèi)降溫，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程溫度控制部分。本系統(tǒng)同時(shí)包含了感光模塊，當(dāng)室外天氣晴朗達(dá)到事先預(yù)設(shè)的觸發(fā)條件時(shí)，室內(nèi)燈光主動(dòng)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的；當(dāng)室外陰天或下雨達(dá)到事先預(yù)設(shè)的觸發(fā)條件時(shí)，室內(nèi)燈光主動(dòng)打開，從而實(shí)現(xiàn)了燈光自動(dòng)控制功能。同時(shí)，為了達(dá)到防盜監(jiān)控報(bào)警的目的，在室內(nèi)安裝了人體感應(yīng)器用以檢測(cè)室內(nèi)無人狀態(tài)時(shí)的內(nèi)部活動(dòng)情況。當(dāng)安防設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，若監(jiān)測(cè)到室內(nèi)有人即刻撥打電話報(bào)警。從而完成安全監(jiān)控報(bào)警功能。
2.2 命令執(zhí)行零碎
燈光、電器、窗簾等設(shè)備的控制命令的執(zhí)行主要通過智能面板來完成，當(dāng)各類控制命令被智能面板接收后，智能面板首先會(huì)對(duì)解碼進(jìn)行分析，進(jìn)而觸發(fā)相關(guān)的強(qiáng)電驅(qū)動(dòng)電路。例如空調(diào)、電視機(jī)、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(yīng)器來完成，當(dāng)人所發(fā)出的控制信號(hào)被人體感應(yīng)器接收到以后，該控制信號(hào)即刻轉(zhuǎn)發(fā)為對(duì)應(yīng)的紅外指令從而達(dá)到對(duì)相應(yīng)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行控制的目的。另外室內(nèi)還具備安防報(bào)警功能，此功能主要由數(shù)字安防模塊完成，當(dāng)報(bào)警模塊接收到控制命令后，相關(guān)的控制系統(tǒng)會(huì)將命令轉(zhuǎn)換成匹配的語音信號(hào)，并撥打給預(yù)設(shè)的電話號(hào)碼進(jìn)行報(bào)警。
3 本系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
（1）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理。整體框架上，該設(shè)計(jì)可以根據(jù)不同場(chǎng)合的需求增加或者刪減子系統(tǒng)以滿足對(duì)響應(yīng)功能的需要。并且該智能家居的控制系統(tǒng)是由網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)將多個(gè)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(jiǎn)單方便等優(yōu)勢(shì)。所有的設(shè)備都可以由人通過手機(jī)，平板電腦，觸摸屏的無線通信設(shè)備進(jìn)行指令操作。（3）場(chǎng)景控制功能豐富。可以根據(jù)使用者的具體需求設(shè)置各種控制情景，如宴會(huì)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(duì)各類生活模式和生活品質(zhì)的需求。（4）信息資源共享。可以將家里的溫濕度或干燥度等相關(guān)數(shù)據(jù)信息內(nèi)容到網(wǎng)上以便在各個(gè)區(qū)域形成環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)，為環(huán)境的監(jiān)測(cè)提供有效有價(jià)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(dòng)照明、遙控窗戶窗簾、太陽能電池板、花草自動(dòng)灌溉系統(tǒng)以及風(fēng)力發(fā)電設(shè)備等等，具有節(jié)能環(huán)保等特點(diǎn)。
4 結(jié)語
綜上所述，本系統(tǒng)是一款集智能無線遙控、手機(jī)遠(yuǎn)程控制、Internet遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能系統(tǒng)警報(bào)等功能與一體的遠(yuǎn)程智能家居控制系統(tǒng)，由于采取了DSP與ARM相結(jié)合的技術(shù)使得該系統(tǒng)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)圖像處理能力及監(jiān)控能力，不僅可以應(yīng)用于家具住所，同時(shí)也可以廣泛應(yīng)用于交通領(lǐng)域、金融系統(tǒng)、住宅設(shè)施、學(xué)校、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、蔬菜大棚等安防領(lǐng)域，具有成本低、安全簡(jiǎn)單、易操作等優(yōu)點(diǎn)。是一款具有廣泛發(fā)展前景的遠(yuǎn)程智能家具控制體統(tǒng)。
參考文獻(xiàn)
[1] 甘早斌，李開，魯宏偉.物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2014
篇7
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)水平的提高，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)的迅猛發(fā)展與提高，促使了家庭實(shí)現(xiàn)了生活現(xiàn)代化，居住環(huán)境舒適化、安全化。這些高科技已經(jīng)影響到人們生活的方方面面，改變了人們生活習(xí)慣，提高了人們生活質(zhì)量，家居智能化也正是在這種形勢(shì)下應(yīng)運(yùn)而生的。
2智能家居控制系統(tǒng)概述
智能家庭控制系統(tǒng)是以HFC、以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線、公共電話網(wǎng)、無線網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)為物理平臺(tái)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為技術(shù)平臺(tái)，現(xiàn)場(chǎng)總線為應(yīng)用操作平臺(tái)，構(gòu)成一個(gè)完整的集家庭通信、家庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭安全防范等功能的控制系統(tǒng)。
智能家居控制系統(tǒng)的總體目標(biāo)是通過采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)和集成技術(shù)建立一個(gè)由家庭到小區(qū)乃至整個(gè)城市的綜合信息服務(wù)和管理系統(tǒng)，以此來提高住宅高新技術(shù)的含量和居民居住環(huán)境水平。
系統(tǒng)通常由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器(各種模塊)、各種路由器、電纜調(diào)制解調(diào)器頭端設(shè)備CMTS、交換機(jī)、通訊器、控制器、無線收發(fā)器、各種探測(cè)器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等主要部分組成。
3智能家居控制系統(tǒng)功能
智能家庭控制系統(tǒng)的主要功能包括家庭通信、家庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭安全防范三個(gè)方面。
3．1家庭通信
家庭通信可采用電話線路、計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)、CATV線路、無線局域網(wǎng)等方式。
(1)電話線路
通過電話線路實(shí)現(xiàn)雙向傳輸語音信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)。
(2)計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)
通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息交互、綜合信息查詢、網(wǎng)上教育、醫(yī)療保健、電子郵件、電子購物等。
(3)CATV線路
通過CATV線路實(shí)現(xiàn)VOD點(diǎn)播和多媒體通信。
(4)無線局域網(wǎng)
通過無線收發(fā)器、天線、各種無線終端，實(shí)現(xiàn)雙向傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)。
3．2家庭設(shè)備自動(dòng)監(jiān)控
家庭設(shè)備自動(dòng)監(jiān)控包括電器設(shè)備的集中、遙控、遠(yuǎn)距離異地(通過電話或Internet)的監(jiān)視、控制及數(shù)據(jù)采集。
(1)家用電器的監(jiān)視和控制
按照預(yù)先所設(shè)定程序的要求對(duì)熱水器、微波爐、視像音響等家用電器進(jìn)行監(jiān)視和控制。
(2)熱能表、燃?xì)獗怼⑺怼㈦姸缺淼臄?shù)據(jù)采集、計(jì)量和傳送根據(jù)小區(qū)物業(yè)管理的要求所設(shè)置數(shù)據(jù)采集程序，通過傳感器對(duì)熱能表、燃?xì)獗怼⑺怼㈦姸缺淼挠昧窟M(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、計(jì)量，并將采集結(jié)果遠(yuǎn)程傳送給小區(qū)物業(yè)管理系統(tǒng)。
(3)空調(diào)機(jī)的監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制
按照預(yù)先所設(shè)定的程序，根據(jù)時(shí)間、溫度、濕度等參數(shù)對(duì)空調(diào)機(jī)進(jìn)行監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制。
(4)照明設(shè)備的監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)間程序，分別對(duì)各個(gè)房間照明設(shè)備的開、關(guān)進(jìn)行控制，并可自動(dòng)調(diào)節(jié)各個(gè)房間的照度。
(5)窗簾的控制
按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)間程序，對(duì)窗簾的開啟／關(guān)閉進(jìn)行控制。
3．3家庭安全防范
家庭安全防范主要包括多火災(zāi)報(bào)警、可燃?xì)怏w泄漏報(bào)警、防盜報(bào)警、緊急求救、多防區(qū)的設(shè)置、訪客對(duì)講等。家庭控制器內(nèi)按等級(jí)預(yù)先設(shè)置若干個(gè)報(bào)警電話號(hào)碼(如家人單位電話號(hào)碼、手機(jī)電話號(hào)碼、尋呼機(jī)電話號(hào)碼和小區(qū)物業(yè)管理安全保衛(wèi)部門電話號(hào)碼等)，在有報(bào)警發(fā)生時(shí)，按等級(jí)的次序依次不停地?fù)芡ㄉ鲜鲭娫掃M(jìn)行報(bào)警(可報(bào)出家中是哪個(gè)系統(tǒng)報(bào)警了)。同時(shí)，各種報(bào)警信號(hào)通過控制網(wǎng)絡(luò)傳送至小區(qū)物業(yè)管理中心，并可與其它功能模塊實(shí)現(xiàn)可編程的聯(lián)動(dòng)(如可燃?xì)怏w泄漏報(bào)警后，聯(lián)動(dòng)關(guān)閉燃?xì)夤艿郎系碾姶砰y)。
(1)防火災(zāi)發(fā)生
通過設(shè)置在廚房的感溫探測(cè)器和設(shè)置在客廳、臥室等的感煙探測(cè)器，監(jiān)視各個(gè)房間內(nèi)有無火災(zāi)的發(fā)生。如有火災(zāi)發(fā)生家庭控制器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。家庭控制器還可以根據(jù)有人在家或無人在家的情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)感溫探測(cè)器和感煙探測(cè)器的靈敏度。
(2)防可燃?xì)怏w泄漏
通過設(shè)置在廚房的可燃?xì)怏w探測(cè)器，監(jiān)視燃?xì)夤艿馈⒃罹哂袩o燃?xì)庑孤Ｈ缬腥細(xì)庑孤┘彝タ刂破靼l(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并聯(lián)動(dòng)關(guān)閉燃?xì)夤艿郎系碾姶砰y，同時(shí)通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。
(3)防盜報(bào)警
防盜報(bào)警的防護(hù)區(qū)域分成兩部分，即住宅周界防護(hù)和住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)。住宅周界防護(hù)是指在住宅的門、窗上安裝門磁開關(guān)，在對(duì)外的玻璃窗、門附近安裝玻璃破碎探測(cè)器；住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)是指在主要通道、重要的房間內(nèi)安裝被動(dòng)紅外探測(cè)器或被動(dòng)紅外／微波雙技術(shù)探測(cè)器。當(dāng)家中有人時(shí)，住宅周界防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備(門磁開關(guān)、玻璃破碎探測(cè)器)設(shè)防，住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備(紅外探測(cè)器或被動(dòng)紅外／微波雙技術(shù)探測(cè)器)撤防。當(dāng)家人出門后，住宅周界防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備(門磁開關(guān)、玻璃破碎探測(cè)器)和住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備(被動(dòng)紅外探測(cè)器或被動(dòng)紅外／微波雙技術(shù)探測(cè)器)均設(shè)防。當(dāng)有非法侵入時(shí)，家庭控制器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。另外，通過程序可設(shè)定報(bào)警裝置的等級(jí)和報(bào)警器的靈敏度。
(4)訪客對(duì)講
住宅的主人通過訪客對(duì)講設(shè)備與來訪者進(jìn)行雙向通話或可視通話，確認(rèn)是否允許來訪者進(jìn)人。住宅的主人利用訪客對(duì)講設(shè)備，可以對(duì)大樓入口門或單元門的門鎖進(jìn)行開啟和關(guān)閉控制。
(5)緊急求救
當(dāng)遇到意外情況(如疾病或有人非法侵入)發(fā)生時(shí)，按動(dòng)報(bào)警按鈕向小區(qū)物業(yè)管理部門進(jìn)行緊急求救報(bào)警。緊急求救信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)傳輸中具有最高的優(yōu)先級(jí)別，由于是人在緊急情況下的求救信號(hào)，其誤報(bào)的可能性很小。
智能家居控制系統(tǒng)類型
4．1系統(tǒng)類型
智能家庭控制系統(tǒng)可分成采用公共電話網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)、HFC的智能家庭控制系統(tǒng)、以太網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)、LonWorks的智能家庭控制系統(tǒng)、KS485的智能家庭控制系統(tǒng)、無線網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)等類型。
4．2基本特點(diǎn)、功能、適用范圍
(1)采用公共電話網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)采用公共電話網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)<智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工圖集》03X602第14頁。
·基本特點(diǎn)：家庭智能控制器內(nèi)配置了與電話線連接的收發(fā)器，利用電話網(wǎng)絡(luò)作為信息傳輸網(wǎng)。該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿足要求，而且大大地簡(jiǎn)化了布線，可以節(jié)省布線的投資。
·系統(tǒng)組成：系統(tǒng)由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器(內(nèi)置了與電話線連接的收發(fā)器)、路由器、收發(fā)器、各種探測(cè)器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等組成。
·系統(tǒng)功能：實(shí)現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴(kuò)建的智能化住宅(小區(qū))工程，且特別適用于改造的智能化住宅(小區(qū))工程，利用原有的電話線就可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信號(hào)的共網(wǎng)傳輸。
(2)采用HFC的智能家庭控制系統(tǒng)
采用HFC的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)<智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工圖集》03X602第15頁。
·基本特點(diǎn)：家庭智能控制器內(nèi)配置了CableModem，利用有線電視的HFC網(wǎng)絡(luò)作為信息傳輸網(wǎng)。該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿足要求，而且大大地簡(jiǎn)化了布線，可以節(jié)省布線的投資。
HFC網(wǎng)絡(luò)采用共享方式，其共享帶寬為36Mbps。當(dāng)上網(wǎng)人數(shù)較多時(shí)，上網(wǎng)的速度會(huì)變慢。由于CableModem設(shè)備費(fèi)用較高，用戶網(wǎng)絡(luò)的開通費(fèi)用高。
·系統(tǒng)組成：系統(tǒng)由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器(內(nèi)置了CableModem)、路由器、電纜調(diào)制解調(diào)器頭端設(shè)備CMTS、有線電視傳輸網(wǎng)絡(luò)、各種探測(cè)器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等組成o
·系統(tǒng)功能：實(shí)現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴(kuò)建的智能化住宅(小區(qū))工程，且特別適用于改造的智能化住宅(小區(qū))工程，僅將原有的有線電視HFC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向改造，就可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖像信號(hào)的共網(wǎng)傳輸。
(3)采用以太網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)
采用以太網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)<智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工圖集》03X602第16、17頁。
·基本特點(diǎn)：家庭智能控制器內(nèi)配置了以太網(wǎng)網(wǎng)卡，利用以太網(wǎng)作為信息傳輸網(wǎng)。以太網(wǎng)同時(shí)支持住戶計(jì)算機(jī)和智能家庭控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿足要求，而且大大地簡(jiǎn)化了布線，可以節(jié)省布線的投資。
以太網(wǎng)傳輸速率較高，傳輸速率有10Mbps、100Mbps等。根據(jù)傳輸距離的要求，由小區(qū)物業(yè)管理中心至各樓交換機(jī)采用5類以上4對(duì)對(duì)絞線、多模光纜或單模光纜，由交換機(jī)至家庭控制器采用超5類4對(duì)對(duì)絞電纜。
·系統(tǒng)組成：系統(tǒng)由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器、路由器、交換機(jī)、各種探測(cè)器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等組成。
·系統(tǒng)功能：實(shí)現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴(kuò)建和改造的智能化住宅(小區(qū))工程，用以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖像信號(hào)的雙向傳輸。
(4)采用LonWorks的智能家庭控制系統(tǒng)采用LonWorks的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)《智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工圖集如3X602第21、22、23頁。
·基本特點(diǎn)：采用一個(gè)覆蓋全部ISO／OSI標(biāo)準(zhǔn)七層通信協(xié)議、開放性的LonWork總線技術(shù)，一臺(tái)系統(tǒng)服務(wù)器最多可連接127臺(tái)LONWorks路由器，一臺(tái)LonWorks路由器最多可連接63臺(tái)家庭控制器。每臺(tái)家庭控制器為L(zhǎng)onWork一個(gè)通道上的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括有神經(jīng)元(NEURON)芯片、振蕩器、電源、一個(gè)通過媒介通信的收發(fā)器和與監(jiān)控設(shè)備接口的I／O設(shè)備(電路)、存儲(chǔ)器等。
LonWorks直接通信距離可達(dá)2700m(雙絞線、78Kbps)，其通信傳輸速度最大可達(dá)1．25Mbps(此時(shí)有效傳輸距離為130m)。LonWorks路由器至小區(qū)物業(yè)管理中心線路長(zhǎng)度超過2700m時(shí)，需在總線上加裝中繼器。傳輸線通常采用雙絞線，根據(jù)需要也可采用同軸電纜或電力線。
·系統(tǒng)組成：由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器、路由器、LonWorks路由器、交換機(jī)、各種探測(cè)器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等組成。
·系統(tǒng)功能：實(shí)現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)特別適用于新建、擴(kuò)建的智能化住宅(小區(qū))工程。
(5)采用KS485的智能家庭控制系統(tǒng)
采用KS485的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)<智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工圖集>03X602第18、19、20頁。
·基本特點(diǎn)：KS485串行接口總線為主從式網(wǎng)絡(luò)，它的通信為半雙工、采用雙向單信道連接方式。RS485串行接口總線的傳輸介質(zhì)采用雙絞線，它可以高速地進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，傳輸速度與傳輸距離的技術(shù)指標(biāo)如下：傳輸速率為10Mbit／s時(shí)，最大傳輸距離是12m；傳輸速率為1Mbit／s時(shí)，最大傳輸距離是120m；傳輸速率為100kbit／s時(shí)，最大傳輸距離是1200m。
·系統(tǒng)組成：由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器、路由器、通訊器、控制器、各種探測(cè)器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等組成。
·系統(tǒng)功能：實(shí)現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)特別適用于新建、擴(kuò)建的智能化住宅(小區(qū))工程。
(6)采用無線網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)
采用無線網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)<智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工圖集>03X602第24、25頁。
·基本特點(diǎn)：利用無線作為信息傳輸網(wǎng)，該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿足要求，而且從系統(tǒng)服務(wù)器至家庭控制器、家庭控制器至各種現(xiàn)場(chǎng)末端裝置均采用無線傳輸方式，小區(qū)、樓內(nèi)、戶內(nèi)無需布線，施工簡(jiǎn)單，可以節(jié)省施工的投資。
無線網(wǎng)的工作頻率符合IEEE802．11b標(biāo)準(zhǔn)要求。
·系統(tǒng)組成：由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器、無線收發(fā)器、各種探測(cè)器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等組成。
·系統(tǒng)功能：實(shí)現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴(kuò)建的智能化住宅(小區(qū))工程，且特別適用于改造的智能化住宅(小區(qū))工程，不用敷設(shè)線路就可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸。
5系統(tǒng)設(shè)計(jì)及產(chǎn)品選用要點(diǎn)
5．1智能家庭控制系統(tǒng)類型的選用
新建、擴(kuò)建的智能化住宅(小區(qū))工程，宜采用LonWorks的智能家庭控制系統(tǒng)、以太網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)或采用RS485的智能家庭控制系統(tǒng)。改造的智能化住宅(小區(qū))工程，宜采用公共電話網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)、HFC的智能家庭控制系統(tǒng)或無線網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)。
5．2家庭控制器的選用
家庭控制器的選用主要包括功能、總線技術(shù)及模塊化設(shè)計(jì)、擴(kuò)展功能、可按用戶的基本要求進(jìn)行配置等方面的選用要求。
(1)家庭控制器功能的選用
家庭控制器通常具有以下功能：
·家庭防盜報(bào)警；
·家庭火災(zāi)報(bào)警；
·家庭燃?xì)庑孤秷?bào)警；
·家庭緊急求助；
·遠(yuǎn)程設(shè)防與撤防；
·遠(yuǎn)程報(bào)警；
·訪客對(duì)講；
·家用電器監(jiān)控；
·家用表具數(shù)據(jù)采集及處理；
·空調(diào)機(jī)監(jiān)控；
·接入網(wǎng)接口；
·小區(qū)電子公告；
·信息查詢；
·家用設(shè)備報(bào)修等。
(2)家庭控制器功能的選擇
在工程設(shè)計(jì)中，家庭控制器功能的選擇可參見下表所示。
5．3總線技術(shù)及模塊化設(shè)計(jì)
·家庭控制器要求采用總線技術(shù)，如LonWorks、R5485、BACnet、C^NBlls、CEBus、X一10；
·家庭控制器要求采用模塊化設(shè)計(jì)，以便用戶可以根據(jù)需求選擇不同的模塊完成不同的功能。
5．4擴(kuò)展功能
家庭控制器要有一定的擴(kuò)展功能，考慮能適應(yīng)今后發(fā)展的需要。
5．5可按用戶的基本要求進(jìn)行配置應(yīng)能根據(jù)用戶提出有哪些被控設(shè)備及監(jiān)視控制要求(功能要求)等因素，來對(duì)家庭控制器組成進(jìn)行配置，包含模塊種類的選擇和各種模塊數(shù)量的選擇。設(shè)備的安裝
6．1交換機(jī)、路由器、控制器、放大箱、分配箱、電話分線箱
2．在住戶內(nèi)安裝入侵報(bào)警探測(cè)器。
具有語音對(duì)講及控制開啟樓道人口處防盜門功能。
1~2點(diǎn)
熱能表、燃?xì)獗怼⑺怼㈦姸缺淼淖詣?dòng)抄收及遠(yuǎn)傳、超限判斷、自動(dòng)檢查、分時(shí)計(jì)費(fèi)、實(shí)時(shí)計(jì)量、管理功能。
提高級(jí)(2A)
在室內(nèi)安裝可燃?xì)怏w泄
漏自動(dòng)報(bào)警裝置。且能就地
發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。
1．在住戶內(nèi)兩處安裝緊急按鈕開關(guān)。
2．在住戶內(nèi)安裝入侵報(bào)警探測(cè)器，在戶門、及用臺(tái)、外窗安裝
人侵報(bào)警裝置。
具有語音對(duì)講及控鑭開啟樓道人口處防盜門功能。可實(shí)
現(xiàn)住戶與安防監(jiān)控中心的直接聯(lián)系。
2點(diǎn)以上
熱能表、燃?xì)獗怼⑺怼㈦姸缺淼淖詣?dòng)抄
收及遠(yuǎn)傳、超限爿斷、自動(dòng)檢查、分時(shí)計(jì)費(fèi)、實(shí)時(shí)計(jì)量、管理功能。
先進(jìn)級(jí)(3A)
1．在室內(nèi)安裝可燃?xì)怏w泄漏自動(dòng)報(bào)警裝置，當(dāng)燃?xì)怏w泄漏報(bào)警后能自動(dòng)切斷氣源、打開捧氣裝置，且能就地發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。
2．在住戶內(nèi)設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置。
1．在住戶內(nèi)不少于兩處安裝緊急按鈕開關(guān)。
2．在住戶內(nèi)安裝入侵報(bào)警探測(cè)器，在戶門及陽臺(tái)門、外窗安裝入侵報(bào)警裝置。
具有語音、可視對(duì)講及控翻開啟樓道入口處防盜門功能，可實(shí)現(xiàn)住戶與安防監(jiān)控中心的直接聯(lián)系。
2點(diǎn)以上
熱能表、燃?xì)獗怼⑺怼㈦姸缺淼淖詣?dòng)抄收及遠(yuǎn)傳、超限判斷、自動(dòng)檢查、分時(shí)計(jì)費(fèi)、實(shí)時(shí)計(jì)量、管理功能。
這些設(shè)備均應(yīng)安裝在電氣豎井內(nèi)或公共走道的墻上(內(nèi))。
6．2家庭控制器
暗裝(或明裝)在墻內(nèi)(上)，其底邊距地面1．4m左右。家庭控制器應(yīng)設(shè)置在住戶大門附近(宜距戶門0．5m以內(nèi))，且容易操作(包括設(shè)防與撤防)的地方。
6．3可燃?xì)怏w探測(cè)器
安裝在廚房?jī)?nèi)的燃?xì)夤艿馈⒃罹吒浇?dāng)住戶使用的是天然氣，燃?xì)馓綔y(cè)器吸頂棚安裝在距頂棚300ram以內(nèi)的地方；當(dāng)住戶使用的是液化石油氣，燃?xì)馓綔y(cè)器安裝在距地面300mm以內(nèi)地方。
6．4感溫探測(cè)器設(shè)置在廚房?jī)?nèi)，它吸頂棚安裝。
6．5感煙探測(cè)器設(shè)置在起居室、臥室等房間內(nèi)，它吸頂棚安裝。
6．6緊急按鈕開關(guān)
設(shè)置在起居室沙發(fā)和主臥室床頭附近的墻上，及衛(wèi)生間的墻上。緊急按鈕開關(guān)暗裝在墻內(nèi)，其底邊距地面0．5m~1．2m。
6，門(窗)磁開關(guān)
安裝在門扇和門框內(nèi)或窗扇和窗框內(nèi)。
6．8玻璃破碎探測(cè)器
安裝在窗戶和玻璃門(陽臺(tái))附近的墻上或吸頂棚安裝。
6．9被動(dòng)紅外侵入探測(cè)器和被動(dòng)紅外／微波雙技術(shù)探測(cè)器
安裝在住戶的主要通道、重要的房間內(nèi)，它吸頂棚安裝或安裝在頂棚的墻角處。
6．10紅外遙控器
安裝在被控電器設(shè)備正面附近的墻上，距離不能超過紅外線工作范圍，且與電器設(shè)備之間沒有遮擋。
7工程設(shè)計(jì)實(shí)例
以二室戶型為例介紹戶內(nèi)的智能家庭控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用康居住宅先進(jìn)級(jí)(3A)。采用以太網(wǎng)的家居控制系統(tǒng)，家庭控制器與戶內(nèi)各模塊之間采用R．$485總線，家庭控制器可通過電話線或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接收控制指令、發(fā)出信息，所選用的家庭控制器具有可視訪客對(duì)講功能。家居控制系統(tǒng)圖參見國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)<智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工圖集>03X602第17頁，二室戶型家居控制平面圖參見圖1、2所示，家庭控制器與室內(nèi)設(shè)備的連接參見圖3所示。
在起居廳、臥室設(shè)置了感煙探測(cè)器，廚房設(shè)置了感溫探測(cè)器、可燃?xì)怏w探測(cè)器，各房間的窗戶、陽臺(tái)推拉門上及附近設(shè)置了門(窗)磁開關(guān)和玻璃破碎探測(cè)器，起居廳設(shè)置了被動(dòng)紅外侵入探測(cè)器，起居廳、臥室、衛(wèi)生間設(shè)置了緊急按鈕開關(guān)。對(duì)電、水、燃?xì)膺M(jìn)行計(jì)量；可對(duì)餐廳、起居廳、臥室的燈進(jìn)行控制；當(dāng)可燃?xì)怏w探測(cè)器探測(cè)到有燃?xì)庑孤┖螅?lián)動(dòng)控制關(guān)閉燃?xì)夤艿郎想姶砰y、開啟排煙風(fēng)機(jī)；當(dāng)有各種探測(cè)器報(bào)警后，聯(lián)動(dòng)警報(bào)發(fā)聲器發(fā)出報(bào)警聲音。
家庭控制器共提供13路輸入：電度表(電度表安裝在照明配電箱內(nèi))、燃?xì)獗怼崮鼙怼⒖扇細(xì)怏w探測(cè)器、感溫探測(cè)器、感煙探測(cè)器、緊急按鈕開關(guān)、被動(dòng)紅外侵入探測(cè)器、玻璃破碎探測(cè)器各1路，水表、門(窗)磁開關(guān)各2路。
家庭控制器共提供7路輸出：警報(bào)發(fā)聲器控制1路、燃?xì)夤艿郎想姶砰y控制1路、排煙風(fēng)機(jī)控制1路、照明控制4路。
篇8
智能家居也叫智能住宅，英文叫 Smart Home。也可以叫做網(wǎng)絡(luò)家庭、電子家庭、家庭自動(dòng)化等等。智能家居首先由美國(guó)、歐洲等經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家提出來的。其目標(biāo)就是：“通過家庭內(nèi)部的一個(gè)智能系統(tǒng)，將各種信息家電連接起來進(jìn)行集中的或異地的監(jiān)視控制”。
本文智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，穩(wěn)定可靠的硬件是基礎(chǔ)，也是系統(tǒng)的重要組成部分。我們做系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的時(shí)候，要考慮到它實(shí)現(xiàn)我們需要的各項(xiàng)功能，還要考慮到系統(tǒng)升級(jí)所需要的多端口和空間；還有，在設(shè)計(jì)智能家居系統(tǒng)的時(shí)候，硬件設(shè)計(jì)還要兼顧到軟件設(shè)計(jì)的方便和易開發(fā)等條件。
本文設(shè)計(jì)的智能家居系統(tǒng)分為主機(jī)和分機(jī)兩個(gè)部分。主機(jī)采用ARM9芯片S3C2440作為CPU，分機(jī)采用ARM9芯片CC2430作為控制器。系統(tǒng)整體框圖如圖1所示。
主機(jī)MCU S3C2440采用了ARM920t 的內(nèi)核，0.13 um的CMOS標(biāo)準(zhǔn)宏單元和存儲(chǔ)器單元。它低功耗，簡(jiǎn)單，全靜態(tài)設(shè)計(jì)非常適合于對(duì)智能家居這樣低成本、低功率設(shè)計(jì)的應(yīng)用。它采用了新的總線架構(gòu) （AMBA）。S3C2440的優(yōu)點(diǎn)是核心處理器（CPU），是一個(gè)由Advanced RISC Machines 有限公司設(shè)計(jì)的16/32位ARM920T的RISC處理器。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。S3C2440為智能家居系統(tǒng)提供一套完整的通用系統(tǒng)外設(shè)，減少整體系統(tǒng)成本和盡可能少的配置額外的組件。
本智能家居系統(tǒng)主機(jī)MCU S3C2440的設(shè)備有人機(jī)接口LCD觸摸屏，用來發(fā)送指令或處理接受到的分機(jī)的指令；USB攝像頭是智能家居系統(tǒng)的監(jiān)控單元，能實(shí)時(shí)的監(jiān)控周圍的環(huán)境，由于USB攝像頭監(jiān)控的視頻畫面所占存儲(chǔ)空間較大，所以我們還需外加存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)視頻畫面。
本智能家居系統(tǒng)主機(jī)與分機(jī)間的聯(lián)系采用Zigbee無線通信。Zigbee是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的新技術(shù)。Zigbee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗個(gè)域網(wǎng)協(xié)議。這個(gè)協(xié)議規(guī)定的都是短距離、低功耗的一種曲線通信技術(shù)。Zigbee具有距離近、復(fù)雜度低、自組織、功耗低、數(shù)據(jù)低、成本低的特點(diǎn)。一般會(huì)被自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制等領(lǐng)域使用，可以嵌入各種設(shè)備。總之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。
本系統(tǒng)采用的Zigbee技術(shù)有自動(dòng)組網(wǎng)的功能，比如每人持有一個(gè)Zigbee網(wǎng)絡(luò)模塊終端，只要他們彼此間在網(wǎng)絡(luò)模塊的通信范圍內(nèi)，通過彼此自動(dòng)尋找，很快就可以形成一個(gè)互聯(lián)互通的Zigbee網(wǎng)絡(luò)，由于人員的移動(dòng)，彼此間的聯(lián)絡(luò)還會(huì)發(fā)生變化，對(duì)原有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行刷新，所以本系統(tǒng)的主機(jī)與分機(jī)在一定范圍內(nèi)可完成實(shí)時(shí)通信；ZigBee網(wǎng)絡(luò)采用動(dòng)態(tài)路由的方式，動(dòng)態(tài)路由，就是指網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂剑⒉皇穷A(yù)先設(shè)定的，而是傳輸數(shù)據(jù)前，通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)時(shí)可利用的所有路徑進(jìn)行搜索，并決定它們的遠(yuǎn)近，然后選擇其中的一條路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，往往預(yù)先確定的傳輸路徑，隨時(shí)都可能發(fā)生變化，或者因各種原因路徑被中斷了，或者過于繁忙不能進(jìn)行及時(shí)傳送，動(dòng)態(tài)路由結(jié)合網(wǎng)狀網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，就可以很好解決這個(gè)問題，從而保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸；Zigbee技術(shù)使用網(wǎng)狀網(wǎng)通信方式，網(wǎng)狀網(wǎng)通信實(shí)際上就是多通道通信，在實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，由于各種原因，往往并不能保證每一個(gè)無線通道都能夠始終暢通，就像城市的街道一樣，可能因?yàn)檐嚨湥缆肪S修等，使得某條道路的交通出現(xiàn)暫時(shí)中斷，此時(shí)由于我們有多個(gè)通道，車輛（相當(dāng)于我們的控制數(shù)據(jù)）仍然可以通過其他道路到達(dá)目的地，而這一點(diǎn)對(duì)智能家居系統(tǒng)非常重要。
CC2430是一個(gè)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2.4 GHz 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2.4 GHz DSSS（直接序列擴(kuò)頻）射頻收發(fā)器核心和一顆工業(yè)級(jí)小巧高效的8051控制器。CC2430在單個(gè)芯片上整合了ZigBee射頻（RF）前端、內(nèi)存和微控制器。
CC2430使用的是基于低-中頻結(jié)構(gòu)之上的接收器，經(jīng)過低噪聲放大器將從天線接收的RF信號(hào)放大并且下變頻變?yōu)? MHz的中頻信號(hào)。中頻信號(hào)通過濾波、放大，然后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)。自動(dòng)增加控制，信道過濾，在數(shù)字領(lǐng)域完成解調(diào)，這樣會(huì)獲得高精確度，增加空間利用率。工作在2.4 GHz ISM波段的不同系統(tǒng)可以在集成模擬通道濾波器下良好共存。
位映射和調(diào)制在發(fā)射模式下的完成是按照IEEE 802.15.4的規(guī)范進(jìn)行的。利用數(shù)字方式完成調(diào)制（和擴(kuò)頻）。進(jìn)過D/A轉(zhuǎn)換器的被調(diào)制的近代信號(hào)再經(jīng)過單邊帶調(diào)制器的低通濾波和直接上變頻，轉(zhuǎn)變?yōu)樯漕l信號(hào)。最后，片內(nèi)功率放大器會(huì)把高頻信號(hào)發(fā)達(dá)到可以設(shè)計(jì)的水平。
參考文獻(xiàn)
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篇9
1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
系統(tǒng)融合了ZigBee無線傳感器技術(shù)，wifi無線通信網(wǎng)絡(luò)，GPRS無線通信技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)了基于ZigBee技術(shù)的傳感器的無線組網(wǎng)及數(shù)據(jù)的傳輸，基于GPRS的手機(jī)短信報(bào)警和手機(jī)通訊控制，可以通過互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信實(shí)現(xiàn)家居環(huán)境監(jiān)測(cè)，家電設(shè)備遠(yuǎn)程控制等功能。
本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要包括三個(gè)部分，數(shù)據(jù)采集部分，數(shù)據(jù)傳輸部分和網(wǎng)絡(luò)控制部分。其中數(shù)據(jù)采集部分由多種傳感器節(jié)點(diǎn)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(cè)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(zhì)量傳感器采集房間內(nèi)的空氣質(zhì)量以及各個(gè)家電設(shè)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(diǎn)發(fā)送。ZigBee協(xié)調(diào)器將收集的各個(gè)ZigBee終端節(jié)點(diǎn)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(guān)或者家庭計(jì)算機(jī)。家庭計(jì)算機(jī)處理后發(fā)送給3G模塊，以短信的形式反饋給遠(yuǎn)程智能移動(dòng)設(shè)備。此外，一些家用電器設(shè)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(diǎn)獲取這些電器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，遠(yuǎn)程用戶就可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種家電設(shè)備的狀態(tài)查詢，控制家電設(shè)備。整個(gè)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1。
2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
2.1 無線通信模塊設(shè)計(jì)
家居環(huán)境監(jiān)測(cè)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(shù)。ZigBee協(xié)議是一個(gè)無線通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)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(shí)現(xiàn)形式，通過ZigBee協(xié)議棧應(yīng)用層的API調(diào)用可實(shí)現(xiàn)傳感器無線組網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳輸。
為了實(shí)現(xiàn)較低功率的損耗和降低成本材料。無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的主要設(shè)備是CC2530，CC2530 是用于2.4-GHz IEEE 802.15.4、ZigBee 和RF4CE 應(yīng)用的一個(gè)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(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
CC2530 結(jié)合了RF 收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051 CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存等許多其它強(qiáng)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(yùn)行模式，使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間短進(jìn)一步確保了低能源消耗。
CC2530F256 結(jié)合了德州儀器的ZigBee 協(xié)議棧（Z-Stack），提供了一個(gè)強(qiáng)大和完整的ZigBee 解決方案。
2.2 嵌入式網(wǎng)關(guān)
嵌入式網(wǎng)關(guān)是智能家居的控制中心，是整個(gè)系統(tǒng)的大腦，同時(shí)又充當(dāng)網(wǎng)關(guān)和中間件的作用。嵌入式網(wǎng)關(guān)具有7寸液晶以及友好的操作界面，支持物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程訪問和控制，并且還可以無線接入手機(jī)網(wǎng)絡(luò)可進(jìn)行遠(yuǎn)程查詢和控制。嵌入式網(wǎng)關(guān)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(shè)備。
嵌入式網(wǎng)關(guān)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(yùn)行，并且也可以讀取其他傳感器節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，將其顯示在液晶顯示器上。
2.3 無線手機(jī)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(wù)，支持TCP/IP協(xié)議，可以與分組數(shù)據(jù)報(bào)直接互通。GPRS服務(wù)支持節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)既能夠?qū)崿F(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(dòng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)語言傳輸和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸，同時(shí)，模組內(nèi)具備TCP/IP協(xié)議棧，可直接實(shí)現(xiàn)無線上網(wǎng)。該模組使用標(biāo)準(zhǔn)的UART串行通信接口與主芯片進(jìn)行通信。如圖2所示。
3 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)
3.1 基于ZigBee技術(shù)的無線傳感網(wǎng)設(shè)計(jì)
家庭環(huán)境監(jiān)測(cè)和家電狀態(tài)控制的終端節(jié)點(diǎn)主要通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)完成數(shù)據(jù)傳輸，協(xié)調(diào)器是ZigBee網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用程序框架，通過添加各類傳感器驅(qū)動(dòng)程序，使得終端節(jié)點(diǎn)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(cè)狀態(tài)數(shù)據(jù)的情況，將數(shù)據(jù)以及檢測(cè)結(jié)果通過串口輸出到控制計(jì)算機(jī)。如圖3所示。
3.2 基于GPRS的手機(jī)控制模塊
手機(jī)短信報(bào)警與手機(jī)控制節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)：
GPRS模塊與A8核心板通過串口連接，當(dāng)監(jiān)測(cè)傳感器的ZigBee節(jié)點(diǎn)被觸發(fā)時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警，ZigBee網(wǎng)絡(luò)將報(bào)警信號(hào)發(fā)給A8 核心板，A8將此報(bào)警信號(hào)編輯為短信，通過GPRS模塊發(fā)送給設(shè)定的手機(jī)用戶。
在嵌入式網(wǎng)關(guān)上運(yùn)行著一個(gè)負(fù)責(zé)與GPRS模塊通信的后臺(tái)程序，它提供了相應(yīng)的接口，允許用戶在收到短信時(shí)，立即獲得該短信的內(nèi)容。利用這個(gè)接口，可以從短信里讀取相關(guān)繼電器或者控制器的狀態(tài)，通過短信向執(zhí)行器節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息從而設(shè)置ZigBee網(wǎng)絡(luò)的控制節(jié)點(diǎn)的開關(guān)。
GPRS模塊SIM900與控制器間通過AT指令進(jìn)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(wù)。
手機(jī)短信報(bào)警的流程和手機(jī)控制的流程如圖4。
3.3 基于QT的嵌入式網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)
良好的人機(jī)交互界面在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中是很重要的。QT技術(shù)在嵌入式linux的UI最常用到的。QT是跨平臺(tái)的C++應(yīng)用程序和UI開發(fā)的框架。在本系統(tǒng)中的QT應(yīng)用程序開發(fā)中，先將傳感器數(shù)據(jù)信息服務(wù)程序的API進(jìn)行一定的封裝，以便于使用的相關(guān)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(duì)應(yīng)的Sensor類中，需要傳感器信息的時(shí)候，調(diào)用對(duì)應(yīng)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(shí)現(xiàn)
為了便于遠(yuǎn)程訪問，系統(tǒng)將ZigBee技術(shù)和web技術(shù)結(jié)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(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問系統(tǒng)。
該系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)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(shí)現(xiàn)房間內(nèi)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，以及對(duì)警報(bào)的控制。這些監(jiān)控包括房間的溫濕度，CO濃度，空氣質(zhì)量監(jiān)控等。
5 結(jié)論
本文研究了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)家居環(huán)境的監(jiān)測(cè)和報(bào)警，家電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的遠(yuǎn)程查看和控制。該系統(tǒng)通過綜合利用ZigBee無線傳感器技術(shù)，GPRS手機(jī)通信技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)擴(kuò)展性好，組網(wǎng)方便，操作簡(jiǎn)便，運(yùn)行穩(wěn)定，應(yīng)用成本和功耗都很低，具有很大的應(yīng)用前景。本系統(tǒng)也為物聯(lián)網(wǎng)在未來生活中的應(yīng)用提供參考。
參考文獻(xiàn)
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篇10
Android平臺(tái)以其開源的平臺(tái)特性，成為市場(chǎng)上最熱門的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)終端系統(tǒng)之一，Android系統(tǒng)的迅速發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)一步成熟，為智能家居控制終端的發(fā)展帶來新鮮的思路。本文從智能家居的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及發(fā)展趨勢(shì)出發(fā)，研發(fā)了一種基于Android平臺(tái)的智能家居控制系統(tǒng)。
1.Android平臺(tái)特點(diǎn)以及智能家居控制系統(tǒng)組成
1.1Android平臺(tái)特征體現(xiàn)
Android，是基于Linux操作系統(tǒng)平臺(tái)的手機(jī)開源操作系統(tǒng)，是Google公司在2007年11月05日推出的，主要用于移動(dòng)設(shè)備。2014年第四季度調(diào)查顯示，Android智能手機(jī)占據(jù)了市場(chǎng)的81.5%份額，遠(yuǎn)超占據(jù)市場(chǎng)14.8%的IOS，排名領(lǐng)先。中國(guó)市場(chǎng)占有率高達(dá)90%。獲得這樣的高速發(fā)展，Android平臺(tái)有其無可替代的優(yōu)勢(shì)[1]。Android是一個(gè)開放平臺(tái)。Android的開源特性使得它受到更多開發(fā)者的喜愛，擁有完全開放的源代碼，允許開發(fā)人員研究和修改，提高了開發(fā)人員的創(chuàng)新空間。
運(yùn)營(yíng)商大力支持。各廠商都研發(fā)推出了 Android系統(tǒng)手機(jī)。美國(guó)幾大手機(jī)制造商，T-Mobile、Sprint、AT&T和Verizon全都推出了Android手機(jī)。此外，日本的NTTDoCoMo、KDDI、意大利的TelecomItalia、德國(guó)的T-Mobile、西班牙的Telef6nica等眾多運(yùn)營(yíng)商都大力支持Android系統(tǒng)。入門容易。Android系統(tǒng)開發(fā)使用Java語言，入門容易，開發(fā)條件簡(jiǎn)單，一臺(tái)電腦和一部Android系統(tǒng)手機(jī)即可滿足需求。硬件選擇種類多，兼容性強(qiáng)[2]。Android智能手機(jī)機(jī)型多樣，配置優(yōu)秀，功能全面，兼容性強(qiáng)，很大程度上提高了用戶體驗(yàn)和移動(dòng)應(yīng)用推廣。
1.2智能家居控制系統(tǒng)主要組成
（1）智能安防系統(tǒng)，為家居環(huán)境提供安全保障，是智能家居的基礎(chǔ)功能；
（2）智能照明系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)居住空間的照明的智能控制管理，通過手機(jī)智能控制方式實(shí)現(xiàn)對(duì)居住環(huán)境照明燈的開和關(guān)；
（3）智能家電系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭內(nèi)部家電設(shè)備的控制和管理；
（4）智能娛樂系統(tǒng)，是指對(duì)家居環(huán)境中的生活?yuàn)蕵吩O(shè)備的控制和管理；
（5）節(jié)能控制系統(tǒng)，監(jiān)控統(tǒng)計(jì)家居環(huán)境中能源的利用，有利于家電的節(jié)能使用；
（6）智能家居生態(tài)系統(tǒng)：這是智能家居系統(tǒng)的理想發(fā)展方向，致力于生態(tài)循環(huán)。
2.基于Android智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1基于Android智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
第一，可行性，保證技術(shù)實(shí)施上的可實(shí)現(xiàn)性和系統(tǒng)運(yùn)行的可適應(yīng)性；
第二，易用性，注重用戶體驗(yàn)，設(shè)計(jì)易操作界面，保證界面的靈活性，同時(shí)保證用戶的個(gè)性化設(shè)置；
第三，完整性，充分利用軟硬件環(huán)境，不斷改進(jìn)系統(tǒng)，使系統(tǒng)功能完善；
第四，可靠性，確保系統(tǒng)運(yùn)作的穩(wěn)定和可靠，確保所研發(fā)系統(tǒng)的使用壽命；
第五，安全性，設(shè)置系統(tǒng)的登錄界面，保證用戶數(shù)據(jù)的安全性，制定可靠的通訊協(xié)議，避免通訊數(shù)據(jù)的泄露；
第六，可擴(kuò)展性，設(shè)計(jì)模塊化，各個(gè)模塊之間保留可擴(kuò)展的接口，有利于系統(tǒng)的擴(kuò)展。
2.2基于Android智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
Android客戶端控制軟件設(shè)計(jì)主要包括界面，通信功能，SQLite數(shù)據(jù)庫和操作日志模塊的設(shè)計(jì)。終端控制軟件作為用戶對(duì)產(chǎn)品最直接的體驗(yàn)，用戶通過終端控制軟件的操作來進(jìn)行與家具設(shè)備的交互，發(fā)送命令控制設(shè)備[3]。控制網(wǎng)關(guān)是整個(gè)智能家居控制系統(tǒng)中最重要的部分，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接收、發(fā)送和處理。Android智能手機(jī)或平板電腦都帶有WIFI模塊，使用無線傳輸?shù)姆绞脚c智能控制終端相連并進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互通信。Android平臺(tái)終端軟件通過WIFI向控制網(wǎng)關(guān)發(fā)送控制命令。
首先用戶要通過軟件控制家居設(shè)備，用戶通過界面來實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件的操作，所以良好的界面設(shè)計(jì)是十分必要的。當(dāng)用戶在界面上進(jìn)行按鈕操作時(shí)，軟件后臺(tái)將特定協(xié)議的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，發(fā)送給控制網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)家居設(shè)備的控制，這就需要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信功能。用戶注冊(cè)時(shí)需要存儲(chǔ)用戶的賬號(hào)密碼等數(shù)據(jù)，并且用戶可以根據(jù)自己的喜好對(duì)界面和設(shè)備進(jìn)行一些設(shè)置，也要用到數(shù)據(jù)庫來保存用戶的操作。同時(shí)設(shè)計(jì)操作日志功能，方便用戶查詢歷史操作記錄和家居設(shè)備使用情況，提高安全性，也方便用戶估算用電量，注意節(jié)能使用，是智能家居節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)的體現(xiàn)。
基于Android平臺(tái)的智能家居控制軟件的設(shè)計(jì)主要有四大部分組成：用戶界面、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)庫和操作日志模塊。智能家居控制終端軟件構(gòu)成如圖3.4所示。
用戶界面設(shè)計(jì)資源由android的View類實(shí)現(xiàn)。通信功能采用基于TCP傳輸協(xié)議的Socket通信來實(shí)現(xiàn)。智能家居控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)量小，操作簡(jiǎn)單，本文研究中使用SQLite數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。操作日志模塊使用文件存儲(chǔ)方式實(shí)現(xiàn)。
界面設(shè)計(jì)。軟件應(yīng)用界面是人們對(duì)一個(gè)產(chǎn)品最直觀的體驗(yàn)，良好的界面設(shè)計(jì)不僅能提高用戶的體驗(yàn)效果，還能更好地推動(dòng)產(chǎn)品的推廣。Android的用戶界面的設(shè)計(jì)一般通過三種設(shè)計(jì)方式來完成：其一，由XML配置界面布局構(gòu)成。其二，用戶程序代碼實(shí)現(xiàn)，其三，調(diào)用用戶界面功能函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。
SQLite數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)。（1）文件存儲(chǔ)方式Android平臺(tái)下的文件存儲(chǔ)，是使用輸入輸出流，即I/O流。Android中的文件存儲(chǔ)方式常用于大量的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)既可以放在手機(jī)本身內(nèi)存中，也可以放在外部擴(kuò)展的SD卡中。（2）SharedPreferences存儲(chǔ)方式一般用來存儲(chǔ)一些用戶的簡(jiǎn)單配置信息，使用Map數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)鍵值對(duì)的方式來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，采用了XML數(shù)據(jù)格式將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到設(shè)備中。比如在設(shè)計(jì)登錄界面時(shí)，用戶應(yīng)當(dāng)可以設(shè)置是否記住用戶名、密碼這一選項(xiàng)。其本身對(duì)存入的數(shù)據(jù)只能進(jìn)行查詢和獲取，而不能進(jìn)行修改，需要開發(fā)其他函數(shù)對(duì)象進(jìn)行修改，常用于存儲(chǔ)一些固定的參數(shù)數(shù)據(jù)[4]。（3）SQLite數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)方式SQLite數(shù)據(jù)庫是嵌入在Android系統(tǒng)里的輕量級(jí)關(guān)系數(shù)據(jù)庫，占用資源少，目前已經(jīng)使用在了很多嵌入式設(shè)備中，支持主流的操作系統(tǒng)，如Linux、Windows、Android等。它還能夠結(jié)合很多程序語言進(jìn)行開發(fā)，比如C#、Java等，相比于其他數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它的處理速度很快[43]，常用于數(shù)據(jù)量不大的應(yīng)用程序中。
3.結(jié)語
C上，本文以家居智能化為研究背景，結(jié)合當(dāng)前智能家居產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)際情況，研發(fā)了一種基于Android平臺(tái)的智能家居控制系統(tǒng)，主要開發(fā)了Android平臺(tái)控制軟件，并成功實(shí)現(xiàn)了一種家庭控制網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)，這兩部分內(nèi)容都是智能家居系統(tǒng)的重要支撐部分。
參考文獻(xiàn)：
[1] 陳莉，付蔚. 基于Android的遠(yuǎn)程家電控制終端設(shè)計(jì)[J]. 山西電子技術(shù). 2015（05）
篇11
Abstract： A new smart home control system is designed in this paper. In this system， CC2530 is used as the master control chip， and the communication between a master machine and a slave machine is realized through ZigBee wireless technology. The slave machine gathers indoor parameters on temperature， humidity and work condition of household appliances by various kinds of sensors， and sends them to the master machine. The master machine analyzes the data from slave machine and turns electrical appliances on or off by issuing a control signal to the relay control module. Furthermore， the data from slave machine can be transmitted through a serial port to PC for storage and display. The practical test indicates that the system can realize fast detection of temperature and humidity， as well as monitoring and control of household appliances. This system with low?cost and high?practicality has good promotional value.
Keywords： ZigBee； CC2530； smart home； wireless communication
0 ； 引 ； 言
智能家居控制系統(tǒng)就是在住宅中融合自動(dòng)化控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)于一體的網(wǎng)絡(luò)化智能化的家居控制系統(tǒng)，能為用戶提供一個(gè)更簡(jiǎn)單更便捷的接口來操控家庭電器。比如，通過PC、手機(jī)甚至是語音控制家中的電器設(shè)備，而且可以設(shè)置一些場(chǎng)景規(guī)則，使多個(gè)設(shè)備基于同一場(chǎng)景模式進(jìn)行協(xié)同工作[1?2]。另一方面，智能家居系統(tǒng)中的各種設(shè)備都是聯(lián)網(wǎng)的，可以相互通信，利用多個(gè)設(shè)備協(xié)同工作，形成一個(gè)閉環(huán)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。用戶只需要對(duì)其簡(jiǎn)單設(shè)置將其初始化，便可以自動(dòng)運(yùn)行，這給用戶帶來最大程度的高效、便利、舒適與安全[3?4]。
基于智能家居具有非常強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值，本文設(shè)計(jì)了一套基于ZigBee無線通信技術(shù)的智能家居控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能收集家中溫度、濕度以及家用電器的工作狀態(tài)等參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器的智能控制。系統(tǒng)用兩個(gè)CC2530無線單片機(jī)模塊組成上下位機(jī)。下位機(jī)連接各種傳感器，負(fù)責(zé)收集溫度、濕度和電器工作狀態(tài)等參數(shù)并發(fā)送給上位機(jī)；作為系統(tǒng)的控制中樞，上位機(jī)連接繼電器控制模塊，負(fù)責(zé)接收和處理下位機(jī)傳過來的數(shù)據(jù)，并把控制信號(hào)下達(dá)給繼電器控制模塊來控制電器通斷。另外，上位機(jī)還能將接收的數(shù)據(jù)通過串口傳輸?shù)絇C進(jìn)行顯示和保存。
1 ； 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工作原理
本系統(tǒng)使用ZigBee無線傳輸技術(shù)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示，可分為傳感器信號(hào)發(fā)射端（即下位機(jī)）和信號(hào)處理端（即上位機(jī)）。下位機(jī)由傳感器和一個(gè)ZigBee無線單片機(jī)模塊組成，讀取傳感器的數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)通過無線傳輸給上位機(jī)；上位機(jī)由一個(gè)ZigBee無線單片機(jī)模塊和繼電器控制模塊組成，處理和分析下位機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)，從而判斷打開或關(guān)閉自己所控制的工作電路，并且通過串口與PC進(jìn)行通信。
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圖1 系統(tǒng)組成框圖
2 ； 硬件設(shè)計(jì)
2.1 ； ZigBee無線單片機(jī)模塊
CC2530是一款真正意義上的針對(duì)IEEE 802.15.4和ZigBee應(yīng)用的片上系統(tǒng)解決方案，提供了一種可靠而又價(jià)格低廉的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)建方式。它集成了一種高性能的主流RF發(fā)射器、一款基于工業(yè)級(jí)的8051核心的微控制器、內(nèi)置可編程閃存、8 KB RAM、不低于32 KB的ROM和許多其他強(qiáng)大的功能。CC2530有多種操作模式，以使系統(tǒng)更好地降低功耗，更好地滿足實(shí)際應(yīng)用。操作模式間很短的切換時(shí)間也保證了非常低的能量消耗[5?6]。
2.2 ； 溫度測(cè)量模塊
目前常用的溫度傳感器主要有模擬式和數(shù)字式兩種。模擬式的溫度傳感器主要有PT100，它精度高，性能穩(wěn)定[7]，工作溫度在-200～650 ℃之間。但是由PT100構(gòu)成的溫度測(cè)量電路十分復(fù)雜，功耗和成本較大，而且普通測(cè)量對(duì)于溫度測(cè)量的精度要求并不是十分高，所以本設(shè)計(jì)選用電路較為簡(jiǎn)單的數(shù)字式溫度傳感器DS18B20。該芯片是由美國(guó)Dallas半導(dǎo)體公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的一款數(shù)字式溫度傳感器[8]。溫度測(cè)量電路如圖2所示，采用DS18B20外部電源供電的方式，在DS18B20的數(shù)據(jù)總線上添加了一個(gè)4.7 kΩ的上拉電阻，這樣在這條數(shù)據(jù)線上接多個(gè)DS18B20時(shí)，也有足夠的電流驅(qū)動(dòng)它們；而且其中一個(gè)DS18B20數(shù)據(jù)線短路時(shí)，該電阻也起到了限流保護(hù)電路的作用。
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圖2 溫度測(cè)量電路
2.3 ； 濕度測(cè)量模塊
濕度測(cè)量模塊感應(yīng)部分為HS1101濕度傳感器。HS1101是一種基于獨(dú)特工藝的電容元件，濕度變化引起電容兩極板間介電常數(shù)發(fā)生變化，從而引起HS1101電容值的變化。濕度測(cè)量電路如圖3所示。555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器輸出信號(hào)的頻率，隨2端口與地之間的電容變化而變化。將HS1101接入555定時(shí)器的2端口與地之間，就將電容值轉(zhuǎn)換成了輸出信號(hào)的頻率值。利用單片機(jī)可以測(cè)出555多諧振蕩器輸出信號(hào)的頻率，根據(jù)頻率值，就可以反算出電容值以及相對(duì)濕度值。
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圖3 濕度測(cè)量電路
2.4 ； 電器工作狀態(tài)感應(yīng)模塊
電壓感應(yīng)器需要與家用電器串聯(lián)在220 V交流工作電路中，而家用電器的工作電流少則幾百毫安，大則幾安培，所以要先利用電流互感器將220 V家用電器電路的電流感應(yīng)轉(zhuǎn)換為小電流。經(jīng)過如圖4所示電路，輸入電流轉(zhuǎn)換為一個(gè)單片機(jī)可以測(cè)量的小電壓。設(shè)電流互感器比例系數(shù)為[m][∶][n，]二極管正向?qū)〞r(shí)兩端的壓降為[UD，]那么對(duì)于[R9]兩端電壓[U9]有以下關(guān)系：
[U9=Iin?mn?R7-2UD?R9R8+R9]
電路使用全橋整流將50 Hz交流電路轉(zhuǎn)化為直流電路，根據(jù)不同家用電器的工作電流，來調(diào)節(jié)電位器[R7]和[R9，]使得穩(wěn)壓管D2處于擊穿狀態(tài)，從而獲得一個(gè)穩(wěn)定的電壓[U9。]輸出端的電解電容進(jìn)行了簡(jiǎn)單的濾波，使輸出電壓更平穩(wěn)。
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圖4 電器工作狀態(tài)感應(yīng)模塊
2.5 ； 繼電器控制模塊
繼電器控制模塊電路設(shè)計(jì)如圖5所示。因?yàn)镃C2530輸出電流很小，無法直接驅(qū)動(dòng)電磁繼電器，因此在輸出端接了一個(gè)三極管，利用共射放大電路將電流放大后送給電磁繼電器。電磁繼電器后端做了一個(gè)簡(jiǎn)易的工作電路，工作電路工作則LED亮起。
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圖5 繼電器控制模塊電路
2.6 ； 串口通信電路
串口通信模塊的電路圖如圖6所示。MAX232芯片的11腳和12腳分別接CC2530芯片的P0_3和P0_2端口，這兩個(gè)端口除了作為普通I/O端口，還是CC2530的USART0串口通信接口[9]。通過設(shè)置CC2530的USART0相關(guān)寄存器，即可與電腦進(jìn)行通信。
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圖6 串口通信模塊電路
3 ； 軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)軟件也分上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟件兩部分。
下位機(jī)主程序流程圖如圖7所示。與AT89S52單片機(jī)相比，CC2530 有多個(gè)晶振，啟動(dòng)之初在CPU初始化中選擇適當(dāng)?shù)木д瘢缓蟪跏蓟漕l功能。CC2530可以在系統(tǒng)時(shí)鐘之外設(shè)置定時(shí)器時(shí)鐘，使之等于或小于系統(tǒng)時(shí)鐘，默認(rèn)狀態(tài)為等于系統(tǒng)時(shí)鐘。由于濕度測(cè)量時(shí)要精確定時(shí)到1 s，必須通過很多次系統(tǒng)中斷來完成這個(gè)定時(shí)。如果減小定時(shí)器時(shí)鐘，減少1 s內(nèi)所需中斷次數(shù)，能大大提高定時(shí)精度。
上位機(jī)初始化和下位機(jī)基本一致，只是多了一個(gè)串口初始化。上位機(jī)程序讀取繼電器控制的電器工作狀態(tài)，結(jié)合從下位機(jī)處收集的溫濕度數(shù)據(jù)對(duì)繼電器進(jìn)行控制，比如溫度高時(shí)打開空調(diào)，濕度低時(shí)打開加濕器等，而后將控制動(dòng)作發(fā)生前的所有數(shù)據(jù)以及采取的動(dòng)作通過串口傳輸至PC顯示出來。如果在PC端編寫相應(yīng)軟件則可通過PC做更加有效的報(bào)警。上位機(jī)流程圖如圖8所示。
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圖7 下位機(jī)主程序流程圖
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圖8 上位機(jī)程序流程圖
4 ； 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
經(jīng)過軟、硬件調(diào)試，系統(tǒng)成功地實(shí)現(xiàn)了溫濕度的測(cè)量和家用電器的監(jiān)視和控制。
用手按住DS18B20，PC端超級(jí)終端的溫度顯示情況如圖9所示，顯示的溫度值增加。由于DS18B20是數(shù)字式芯片且可靠性非常好，工作電壓為3～5.5 V，所以在正確驅(qū)動(dòng)DS18B20之后，讀取溫度值一般即為比較準(zhǔn)確的溫度值。
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圖9 PC端超級(jí)終端溫度顯示
將濕度傳感器接入電路，朝濕度傳感器哈一口氣改變環(huán)境濕度值，PC超級(jí)終端接收到的濕度值變化情況如圖10所示，哈氣之后濕度值變高。
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圖10 PC端超級(jí)終端濕度顯示
將圖4中[R7]設(shè)定為1 kΩ，[R9]設(shè)定為50 kΩ在Multisim軟件中進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖11所示。正弦波為[R7]兩端電壓波形，另一個(gè)波形為[R9]兩端電壓也就是最終輸出CC2530的電壓，從仿真結(jié)果可以看出，電路輸入0.5 s后輸出端電壓穩(wěn)定于3 V左右，可以被CC2530讀取。雖然輸出電壓0.5 s的上升時(shí)間有點(diǎn)長(zhǎng)，但普通家用電器不需在短時(shí)間內(nèi)反復(fù)開關(guān)，所以本電路基本能達(dá)到智能家居控制系統(tǒng)的要求。
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圖11 仿真結(jié)果
5 ； 結(jié) ； 語
為了實(shí)現(xiàn)家居的智能管理，本文設(shè)計(jì)了一種監(jiān)控家庭溫度、濕度以及家用電器工作情況等參數(shù)的系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)證明，該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確及時(shí)獲得溫度、濕度以及電器工作狀態(tài)各項(xiàng)參數(shù)，并且通過處理這些參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)部分家用電器的自動(dòng)化控制。本系統(tǒng)基本完成了智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，其他參數(shù)的傳感測(cè)量、控制和本系統(tǒng)中的溫度、濕度等有很大的相似之處，附加相應(yīng)的傳感器即可。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，無線傳感芯片性價(jià)比進(jìn)一步提高，智能家居必會(huì)帶動(dòng)家用電器領(lǐng)域的革命，使得家居生活更加便捷、美好。
參考文獻(xiàn)
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篇12
1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及工作過程
智能家居系統(tǒng)由系統(tǒng)主機(jī)、系統(tǒng)分機(jī)、Internet服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)接口等部分組成。其中系統(tǒng)主機(jī)通過服務(wù)器（個(gè)人計(jì)算機(jī)）連入Internet，并通過自己的PSTN公用電話交換網(wǎng) 接口電路連入PSTN。其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。主機(jī)與分機(jī)通過無線傳輸組成星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。系統(tǒng)主機(jī)通過本地?zé)o線傳輸網(wǎng)絡(luò)同系統(tǒng)分機(jī)進(jìn)行通訊、傳輸控制命令和反饋信息。
該系統(tǒng)正常工作時(shí)，用戶可以通過Internet和PSTN兩種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訪問，當(dāng)通過Internet訪問時(shí)，本系統(tǒng)可提供一個(gè)界面友好的終端軟件，用戶只需登陸到運(yùn)行在家中的服務(wù)器即可對(duì)家中的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；當(dāng)通過PSTN訪問時(shí)，本系統(tǒng)將為用戶提供語音操作界面。其工作流程如圖2所示。
2 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成
本系統(tǒng)的硬件主要有系統(tǒng)主機(jī)與系統(tǒng)分機(jī)兩大部分。系統(tǒng)主機(jī)由單片機(jī)AT89C52和各種接口電路組成，如圖3所示。系統(tǒng)分機(jī)由單片機(jī)AT89C52和各種接口電路、傳感器單元電路、固態(tài)繼電器控制電路組成，并由固態(tài)繼電器控制具體設(shè)備，具體硬件組成框圖如圖4所示。
通過系統(tǒng)主機(jī)的各種接口電路可將主機(jī)CPU從繁忙的計(jì)算中解脫出來，以便把主要精力運(yùn)用在控制和信息傳遞上。系統(tǒng)主機(jī)主要依照各個(gè)功能電路的輸出結(jié)果進(jìn)行邏輯判斷和控制命令的輸出。系統(tǒng)分機(jī)的各種接口電路和主機(jī)相似，只是根據(jù)設(shè)備的不同（傳感器單元）有著細(xì)節(jié)上的變化。下面主要介紹系統(tǒng)主機(jī)的各種接口電路。
2．1 nRF401 無線數(shù)據(jù)傳輸電路
無線數(shù)據(jù)傳輸電路由Nordic公司的單片UHF無線數(shù)據(jù)收發(fā)芯片nRF401及其外圍電路構(gòu)成。nRF401采用FSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)，其工作效率可達(dá)20kbit／s，且有兩個(gè)頻率通道供選擇，并且支持低功耗和待機(jī)模式。它不用對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行曼徹斯特編碼，其天線接口設(shè)計(jì)為差分天線，因而很容易用PCB來實(shí)現(xiàn)。
2．2 看門狗電路
看門狗電路由MAX813L及其外圍元件組成。通常，在單片機(jī)的工作現(xiàn)場(chǎng)，可能有各種干擾源。這些干擾源可能導(dǎo)致程序跑飛、造成死機(jī)或者程序不能正常運(yùn)行。如果不及時(shí)恢復(fù)或使系統(tǒng)復(fù)位，就容易造成損失。看門狗電路的作用就是在程序跑飛或者死機(jī)時(shí)，能有效地使系統(tǒng)復(fù)位以使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，在程序中定期給P1．5送入看門狗信號(hào)，就可以保證在程序運(yùn)行異常時(shí)，由MAX813L使單片機(jī)復(fù)位。
2．3 DS1307時(shí)鐘接口電路
DS1307時(shí)鐘芯片是美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的I2C總線接口實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。DS1307可以獨(dú)立于CPU工作，它不受晶振和電容等的影響，并且計(jì)時(shí)準(zhǔn)確，月積累誤差一般小于10秒。此芯片還具有掉電時(shí)鐘保護(hù)功能，可自動(dòng)切換到后備電源供電。同時(shí)還具有閏年自動(dòng)調(diào)整功能，可以產(chǎn)生秒、分、時(shí)、日、月、年等數(shù)據(jù)，并將其保存在具有掉電保護(hù)功能的時(shí)間寄存器內(nèi)，以便CPU根據(jù)需要對(duì)其進(jìn)行讀出或?qū)懭搿Ｓ捎趩纹瑱C(jī)AT89C52沒有I2C總線接口，因此，要驅(qū)動(dòng)DS1307，就必須采用單主機(jī)方式下的I2C總線虛擬技術(shù)。在此方式下，以單片機(jī)為主節(jié)點(diǎn)（主器件），主器件永遠(yuǎn)占有總線而不出現(xiàn)總線競(jìng)爭(zhēng)，且可以用兩根I／O口線來虛擬I2C總線接口。I2C總線上的主器件（單片機(jī)）可在時(shí)鐘線（SDL）上產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，在數(shù)據(jù)線（SDA）上產(chǎn)生尋址信號(hào)、開始條件、停止條件以及建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠骷Ｈ魏伪贿x中的器件都將被主器件看成是從器件。在這里，DS1307作為I2C總線的從器件。I2C總線為同步串行數(shù)據(jù)傳輸總線，其內(nèi)部為雙向傳輸電路，端口輸出為開漏結(jié)構(gòu)，因此，需加上拉電阻。
2．4 MT8880C雙音頻編解碼電路
由于單片機(jī)是通過MT8880C芯片得到PSTN網(wǎng)絡(luò)的雙音頻信號(hào)解碼輸出，也就是說，單片機(jī)可以識(shí)別來自PSTN網(wǎng)絡(luò)的控制信號(hào)，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的語音提示進(jìn)行按鍵選擇以實(shí)現(xiàn)用戶身份的識(shí)別與遠(yuǎn)程控制。因此，利用MT8880C的雙音頻編碼功能，系統(tǒng)可以在緊急時(shí)刻將用戶預(yù)置的緊急電話打到PSTN網(wǎng)絡(luò)，從而把損失減少到最低。
2．5 ISD4004語音錄放電路
ISD4004是美國(guó)ISD公司生產(chǎn)的一種語音錄放芯片。它可錄制8～16分鐘的語音信號(hào)。該芯片可提供SPI標(biāo)準(zhǔn)接口和單片機(jī)進(jìn)行接口，其語音的錄放控制均通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。該芯片的一個(gè)最大特點(diǎn)是可以按地址編程錄放，因而可由ISD4004和單片機(jī)編程控制來構(gòu)成本系統(tǒng)與PSTN網(wǎng)絡(luò)用戶的語音平臺(tái)。由于ISD4004的INT和RAC腳輸出為開漏結(jié)構(gòu)，因此需要加上拉電阻。
2．6 MAX202串行通訊電路
篇13
1系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及工作過程
智能家居系統(tǒng)由系統(tǒng)主機(jī)、系統(tǒng)分機(jī)、Internet服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)接口等部分組成。其中系統(tǒng)主機(jī)通過服務(wù)器（個(gè)人計(jì)算機(jī)）連入Internet，并通過自己的PSTN公用電話交換網(wǎng)接口電路連入PSTN。其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。主機(jī)與分機(jī)通過無線傳輸組成星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。系統(tǒng)主機(jī)通過本地?zé)o線傳輸網(wǎng)絡(luò)同系統(tǒng)分機(jī)進(jìn)行通訊、傳輸控制命令和反饋信息。
該系統(tǒng)正常工作時(shí)，用戶可以通過screen.width-400)this.style.width=screen.width-400;\>Internet和PSTN兩種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訪問，當(dāng)通過Internet訪問時(shí)，本系統(tǒng)可提供一個(gè)界面友好的終端軟件，用戶只需登陸到運(yùn)行在家中的服務(wù)器即可對(duì)家中的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；當(dāng)通過PSTN訪問時(shí)，本系統(tǒng)將為用戶提供語音操作界面。其工作流程如圖2所示。
2系統(tǒng)的硬件構(gòu)成
本系統(tǒng)的硬件主要有系統(tǒng)主機(jī)與系統(tǒng)分機(jī)兩大部分。系統(tǒng)主機(jī)由單片機(jī)AT89C52和各種接口電路組成，如圖3所示。系統(tǒng)分機(jī)由單片機(jī)AT89C52和各種接口電路、傳感器單元電路、固態(tài)繼電器控制電路組成，并由固態(tài)繼電器控制具體設(shè)備，具體硬件組成框圖如圖4所示。
通過系統(tǒng)主機(jī)的各種接口電路可將主機(jī)CPU從繁忙的計(jì)算中解脫出來，以便把主要精力運(yùn)用在控制和信息傳遞上。系統(tǒng)主機(jī)主要依照各個(gè)功能電路的輸出結(jié)果進(jìn)行邏輯判斷和控制命令的輸出。系統(tǒng)分機(jī)的各種接口電路和主機(jī)相似，只是根據(jù)設(shè)備的不同（傳感器單元）有著細(xì)節(jié)上的變化。下面主要介紹系統(tǒng)主機(jī)的各種接口電路。
2．1 nRF401 無線數(shù)據(jù)傳輸電路
無線數(shù)據(jù)傳輸電路由Nordic公司的單片UHF無線數(shù)據(jù)收發(fā)芯片nRF401及其外圍電路構(gòu)成。nRF401采用FSK調(diào)制解調(diào)技術(shù)，其工作效率可達(dá)20kbit／s，且有兩個(gè)頻率通道供選擇，并且支持低功耗和待機(jī)模式。它不用對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行曼徹斯特編碼，其天線接口設(shè)計(jì)為差分天線，因而很容易用PCB來實(shí)現(xiàn)。screen.width-400)this.style.width=screen.width-400;\>
2．2 看門狗電路
看門狗電路由MAX813L及其外圍元件組成。通常，在單片機(jī)的工作現(xiàn)場(chǎng)，可能有各種干擾源。這些干擾源可能導(dǎo)致程序跑飛、造成死機(jī)或者程序不能正常運(yùn)行。如果不及時(shí)恢復(fù)或使系統(tǒng)復(fù)位，就容易造成損失。看門狗電路的作用就是在程序跑飛或者死機(jī)時(shí)，能有效地使系統(tǒng)復(fù)位以使系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，在程序中定期給P1．5送入看門狗信號(hào)，就可以保證在程序運(yùn)行異常時(shí)，由MAX813L使單片機(jī)復(fù)位。
2．3 DS1307時(shí)鐘接口電路
DS1307時(shí)鐘芯片是美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的I2C總線接口實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。DS1307可以獨(dú)立于CPU工作，它不受晶振和電容等的影響，并且計(jì)時(shí)準(zhǔn)確，月積累誤差一般小于10秒。此芯片還具有掉電時(shí)鐘保護(hù)功能，可自動(dòng)切換到后備電源供電。同時(shí)還具有閏年自動(dòng)調(diào)整功能，可以產(chǎn)生秒、分、時(shí)、日、月、年等數(shù)據(jù)，并將其保存在具有掉電保護(hù)功能的時(shí)間寄存器內(nèi)，以便CPU根據(jù)需要對(duì)其進(jìn)行讀出或?qū)懭搿Ｓ捎趩纹瑱C(jī)AT89C52沒有I2C總線接口，因此，要驅(qū)動(dòng)DS1307，就必須采用單主機(jī)方式下的I2C總線虛擬技術(shù)。在此方式下，以單片機(jī)為主節(jié)點(diǎn)（主器件），主器件永遠(yuǎn)占有總線而不出現(xiàn)總線競(jìng)爭(zhēng)，且可以用兩根I／O口線來虛擬I2C總線接口。I2C總線上的主器件（單片機(jī)）可在時(shí)鐘線（SDL）上產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖，在數(shù)據(jù)線（SDA）上產(chǎn)生尋址信號(hào)、開始條件、停止條件以及建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠骷Ｈ魏伪贿x中的器件都將被主器件看成是從器件。在這里，DS1307作為I2C總線的從器件。I2C總線為同步串行數(shù)據(jù)傳輸總線，其內(nèi)部為雙向傳輸電路，端口輸出為開漏結(jié)構(gòu)，因此，需加上拉電阻。
2．4 MT8880C雙音頻編解碼電路
由于單片機(jī)是通過MT8880C芯片得到PSTN網(wǎng)絡(luò)的雙音頻信號(hào)解碼輸出，也就是說，單片機(jī)可以識(shí)別來自PSTN網(wǎng)絡(luò)的控制信號(hào)，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的語音提示進(jìn)行按鍵選擇以實(shí)現(xiàn)用戶身份的識(shí)別與遠(yuǎn)程控制。因此，利用MT8880C的雙音頻編碼功能，系統(tǒng)可以在緊急時(shí)刻將用戶預(yù)置的緊急電話打到PSTN網(wǎng)絡(luò)，從而把損失減少到最低。
2．5 ISD4004語音錄放電路
ISD4004是美國(guó)ISD公司生產(chǎn)的一種語音錄放芯片。它可錄制8～16分鐘的語音信號(hào)。該芯片可提供SPI標(biāo)準(zhǔn)接口和單片機(jī)進(jìn)行接口，其語音的錄放控制均通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。該芯片的一個(gè)最大特點(diǎn)是可以按地址編程錄放，因而可由ISD4004和單片機(jī)編程控制來構(gòu)成本系統(tǒng)與PSTN網(wǎng)絡(luò)用戶的語音平臺(tái)。由于ISD4004的INT和RAC腳輸出為開漏結(jié)構(gòu)，因此需要加上拉電阻。screen.width-400)this.style.width=screen.width-400;\>
2．6 MAX202串行通訊電路
通訊電路可由串行通訊專用芯片MAX202組成，通過此電路可以方便地與PC機(jī)進(jìn)行串行通訊。
2．7 鈴流檢測(cè)與摘掛機(jī)控制電路
當(dāng)系統(tǒng)被呼叫時(shí)，電話交換機(jī)發(fā)出鈴流信號(hào)。振鈴為25±3V的正弦波，失真小于10％，電壓有效值為90±15V。振鈴信號(hào)以5秒為周期，即1秒送，4秒斷。由于振鈴信號(hào)電壓比較高，所以先要通過高壓穩(wěn)壓二極管進(jìn)行降壓，然后輸入至光耦。再經(jīng)光耦隔離轉(zhuǎn)換后，從光耦輸出時(shí)通時(shí)斷的正弦波，最后經(jīng)RC回路進(jìn)行濾波以輸出標(biāo)準(zhǔn)的方波。該方波信號(hào)可以直接輸出至單片機(jī)的定時(shí)器1進(jìn)行計(jì)數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)鈴流的檢測(cè)。
由于程控電話交換機(jī)在電話摘機(jī)時(shí)電話線回路電流會(huì)突然變大（約30mA），因此，交換機(jī)檢測(cè)到回路電流變大就認(rèn)為電話機(jī)已經(jīng)摘機(jī)。自動(dòng)摘掛機(jī)電路可以通過單片機(jī)的P1．7來控制一個(gè)固態(tài)繼電器，固態(tài)繼電器的控制端應(yīng)連接一個(gè)大約300Ω的電阻后再接入電話線兩端，從而完成模擬摘掛機(jī)。
3系統(tǒng)軟件編制
本系統(tǒng)軟件主要由系統(tǒng)主機(jī)和系統(tǒng)分機(jī)的C51程序和系統(tǒng)與Internet網(wǎng)絡(luò)通訊程序組成。
3．1 系統(tǒng)主機(jī)程序的編制
系統(tǒng)主機(jī)程序主要用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的總體功能。包括無線數(shù)據(jù)傳輸程序、看門狗程序、時(shí)間戳程序、雙音頻編解碼程序、語音錄放程序、串行通訊程序、鈴流檢測(cè)與摘掛機(jī)控制程序、系統(tǒng)初始化程序、意外事件處理程序等。程序編制以消息驅(qū)動(dòng)為主導(dǎo)思想。消息由計(jì)數(shù)器中斷1、外部中斷0和串行中斷產(chǎn)生，在中斷服務(wù)程序中，應(yīng)將相應(yīng)的狀態(tài)位置位，而在消息循環(huán)中則應(yīng)按相應(yīng)的狀態(tài)位調(diào)用功能函數(shù)，然后由功能函數(shù)將相應(yīng)的狀態(tài)位清0并完成所需功能，并最后返回到消息循環(huán)中。其程序流程如圖5所示。該系統(tǒng)的分機(jī)程序和主機(jī)類似，故此不再詳述。screen.width-400)this.style.width=screen.width-400;\>
3．2 系統(tǒng)與Internet網(wǎng)絡(luò)通訊程序的編制
這部分通訊程序分為服務(wù)器和客戶端兩個(gè)程序，主要通過Internet網(wǎng)絡(luò)完成用戶的控制功能。
服務(wù)器程序主要完成客戶端與系統(tǒng)主機(jī)通訊的中轉(zhuǎn)，即將客戶端發(fā)來的控制或者查詢命令翻譯成系統(tǒng)主機(jī)能識(shí)別的格式，或者將系統(tǒng)主機(jī)收到的報(bào)警等信息上傳到客戶端。服務(wù)器程序使用Socket與客戶端進(jìn)行Internet通訊。
