摘 要：本文設(shè)計了一種基于ARM11 的智能家居系統(tǒng)。該系統(tǒng)硬件以ARM11-S3C6410為主控芯片，以STC89C51為終端處理芯片，采用無線射頻收發(fā)CC2430芯片和相關(guān)的外圍模塊實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)通信，用戶可以通過圖形化界面可以實現(xiàn)人機(jī)交互等功能。

關(guān)鍵詞：智能家居 "ARM11 "Zigbee

項目來源：大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目：201310240035。

1、概述

本文以住房智能化改造為背景設(shè)計了一款低成本、模塊化、易操作的智能家居系統(tǒng)。系統(tǒng)主要實現(xiàn)三大功能——燈光控制、安全防范、環(huán)境監(jiān)測。首先終端處理模塊通過傳感器采集室內(nèi)相關(guān)信息，并通過Zigbee終端模塊將相關(guān)信息傳送到主控模塊。中控模塊在接收到信息，對其進(jìn)行處理，將處理后的信息通過zigbee主控模塊發(fā)送到終端進(jìn)行相應(yīng)控制，同時通過圖形化界面進(jìn)行相關(guān)信息的顯示，并實現(xiàn)人機(jī)交互功能。

2、智能家居系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)主要由主控部分與終端部分構(gòu)成。

主控部分以S3C6410主控模塊為核心，其外圍模塊包括液晶顯示模塊，zigbee主控模塊。終端部分以AT89C51模塊為核心，其他外圍主要模塊包括傳感器模塊，電器控制及報警模塊，zigbee終端模塊。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 "基于ARM11的智能家居系統(tǒng)設(shè)計框圖

3.1 主控部分

主控部分主要由主控制模塊、液晶顯示模塊、zigbee主控模塊組成。主控制模塊主要是S3C6410及其外圍接口接口電路組成，并通過串口與zigbee主控模塊進(jìn)行信息傳輸。液晶顯示部分采用S70液晶屏，具有一線觸屏功能，具有良好的人機(jī)交互功能 [1]。

3、智能家居系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.2 終端處理部分

主要由STC89C51終端控制模塊，傳感器模塊，電器控制報警模塊，Zigbee終端模塊組成。硬件設(shè)計圖如圖2所示。

STC89C51終端控制模塊是以STC89C51為核心的最小系統(tǒng)，內(nèi)含晶振、復(fù)位以及串口模塊[2]。傳感器模塊主要分為照明信息采集（紅外熱釋電傳感器、光敏電阻傳感器）、環(huán)境信息采集（DHT11溫濕度傳感器）和安防信息采集（MQ-2煙霧濃度傳感器、紅外光電對管、霍爾門磁傳感器）三個部分組成。電器控制模塊采用弱電控制強(qiáng)電的技術(shù)實現(xiàn)對電器的開關(guān)控制，主要使用的器件為繼電器。報警模塊采用的報警方式為聲光報警。在系統(tǒng)響應(yīng)入侵信號和越限信號時，報警模塊開始工作。

3.3 無線通信部分

無線通信部分主要是采用無線射頻收發(fā)CC2430芯片和相關(guān)的外圍模塊實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)通信。其信息傳輸框圖如圖3所示。

圖3 "Zigbee信息傳輸框圖

4、智能家居系統(tǒng)軟件設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能與硬件電路的具體設(shè)計。系統(tǒng)啟動后，首先進(jìn)行初始化，然后主控模塊進(jìn)入監(jiān)聽狀態(tài)。終端模塊采集狀態(tài)量，并發(fā)送相關(guān)信息量，主控模塊接收信息后解析狀態(tài)信息，然后與設(shè)定值比較，超過設(shè)定值就發(fā)出報警信息，并通過液晶顯示報警信息。終端模塊接收到報警命令后，相應(yīng)模塊開始工作。其系統(tǒng)流程框圖如圖3所示。

圖2 "終端硬件設(shè)計圖

圖4 "系統(tǒng)流程框圖

智能家居一方面負(fù)責(zé)統(tǒng)籌家庭內(nèi)部各個控制模塊，另一方面還應(yīng)相應(yīng)用戶的需求，根據(jù)用戶需求定制家居自管理方案。本文利用C++設(shè)計了一個良好的人機(jī)界面。其界面如圖5所示。

本設(shè)計的軟件控制體系主要采用C語言進(jìn)行編程設(shè)計，相對于匯編語言，C語言的使用范圍廣，可移植性強(qiáng)。C語言具有與生俱來的模塊化特性，可最大程度地實現(xiàn)資源共享，同時其生成代碼的效率高，并且便于后期維護(hù)。[3]

5、結(jié)論

基于ARM11的智能家居系統(tǒng)采用S3C6410作為主控芯片，利用Zigbee作為無線通信節(jié)點，并具有人機(jī)交互功能。該系統(tǒng)的主要優(yōu)點在于：基于ARM11平臺開發(fā)，系統(tǒng)可移植性好，用無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通信簡潔快速[4]，模塊化的設(shè)計，系統(tǒng)易于裁剪，規(guī)模可控。

圖5 "界面設(shè)計

參考文獻(xiàn)：

[1]李明亮. 基于ARM11的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2013.

[2]徐愛鈞 徐陽. 單片機(jī)原理與應(yīng)用：基于Proteus虛擬仿真技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[3]孟慶紅 侯寶穩(wěn).ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與編程[M] .北京：清華大學(xué)出版社，2011.

[4] 高守瑋 吳燦陽. Zigbee技術(shù)實踐教程——基于CC2430/31的無線傳感器解決方案[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2009.

作者簡介：

王增衛(wèi) "李功凌 "姚元元 "涂文俠 "羅平婭均為哈爾濱商業(yè)大學(xué)電子信息工程專業(yè)本科生。

張玉茹 "女，教授，哈爾濱商業(yè)大學(xué)，從事信號與信息處理研究。

（作者單位：哈爾濱商業(yè)大學(xué)計算機(jī)與信息工程學(xué)院

黑龍江哈爾濱市 "150028）