于長江 洪 炎 蘇靜明 朱 超 楊東東

（安徽理工大學電氣與信息工程學院，安徽 淮南232001）

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

于長江 洪 炎 蘇靜明 朱 超 楊東東

（安徽理工大學電氣與信息工程學院，安徽 淮南232001）

本文結(jié)合了ZigBee無線通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)、傳感器技術(shù)以及人臉識別技術(shù)等提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計方案，并實現(xiàn)了智能化家居系統(tǒng)主要任務(wù)。

智能家居；ZigBee無線通信；CC2530

0 引言

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，科技的不斷進步，人們對于生活水平的要求逐步提高，對于家居環(huán)境的舒適度特別是家居的智能化程度提出了越來越高的要求。

1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)主要分五個部分組成，供電部分：供電部分為智能家居控制系統(tǒng)室內(nèi)系統(tǒng)部分供電。系統(tǒng)遠程通信部分：系統(tǒng)遠程通信部分主要是通過Internet進行遠程控制家居設(shè)備。中央控制器：中央控制器是智能家居控制系統(tǒng)的核心部分，中央控制器接收由各個功能子模塊采集到的數(shù)據(jù)信息然后對采集到的數(shù)據(jù)信息進行處理分析，并根據(jù)分析的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的指令。功能子模塊：每個功能子模塊實現(xiàn)自己特定的功能。系統(tǒng)室內(nèi)通信部分：系統(tǒng)室內(nèi)通信部分主要是各功能子模塊與中央控制器之間的通信，選擇的無線組網(wǎng)技術(shù)是ZigBee無線技術(shù)。智能家居控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計

2.1 中央處理器型號

中央處理器采用CC2530芯片，CC2530所使用的是一個單周期的8051兼容性CPU內(nèi)核。

2.2 LCD液晶顯示屏接口硬件電路

本設(shè)計中人機交互界面選擇LCD液晶顯示屏，采用以ST7920控制芯片的12864。此模塊的電路圖如圖2所示：

2.3 溫度傳感器硬件節(jié)點設(shè)計

智能家居控制中室內(nèi)環(huán)境的溫度是我們進行控制的主要因素之一。利用溫度傳感器進行室內(nèi)溫度的采集，將采集到的結(jié)果傳送到中央處理器，根據(jù)當前溫度值做出相應(yīng)的處理，控制空調(diào)等設(shè)備進行溫度的調(diào)整。本設(shè)計采用 DS18B20溫度傳感器進行溫度的采集。DS18B20的電路原理圖如圖3所示：

2.4 濕度傳感器硬件節(jié)點設(shè)計

智能家居控制中室內(nèi)環(huán)境的濕度同樣也是我們進行控制的主要因素之一，利用濕度傳感器進行室內(nèi)濕度的采集，將采集到的結(jié)果傳送到中央處理器，根據(jù)當前濕度值做出相應(yīng)的處理，控制加濕器進行濕度的調(diào)整。本設(shè)計濕度傳感器模塊中采用的濕敏電阻是HR202，HR202是采用有機高分子材料的一種新型的濕度敏感元件。

2.5 煙霧傳感器硬件節(jié)點設(shè)計

在智能家居控制中，天然氣的泄漏以及火災(zāi)的發(fā)生都是系統(tǒng)檢測的重要因素，本設(shè)計中檢測所采用的傳感器是MQ-2氣體傳感器，該傳感器所使用的氣敏材料是二氧化錫(SnO2)，它具有在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的特性。

2.6 光敏傳感器硬件節(jié)點設(shè)計

室內(nèi)光線的明暗采集需要光敏傳感器采集，除此之外智能陽臺控制系統(tǒng)中同樣也用到光敏傳感器進行光線亮度的采集。

2.7 紅外測溫傳感器硬件設(shè)計

在廚房用煤氣灶燒水時由于離開廚房去做其它事情，往往會忘記正在燒水而引起事故，本設(shè)計中利用紅外線采集模塊實時采集水壺中水的溫度，當水的溫度達到設(shè)定值時，會發(fā)出報警聲，如果在一定的時間沒有人過來關(guān)閉燃氣灶，系統(tǒng)會自動切斷燃氣灶的燃氣供應(yīng)。不僅僅是燒水，煲湯、蒸煮時可以根據(jù)不同的飯菜蒸煮的時間手動設(shè)置好時間，時間到后系統(tǒng)同樣會發(fā)出報警聲，如果一定時間內(nèi)沒有人來，系統(tǒng)會自動切斷燃氣。本設(shè)計中采用非接觸MLX90614紅外線測溫模塊進行對水壺中水溫的測量。

2.8 人臉識別模塊硬件設(shè)計

在我們的日常生活中由于小孩好奇誤操作燃氣灶而引發(fā)的事故屢見不鮮，本設(shè)計中就針對這樣情況進行了廚房燃氣灶的專門設(shè)計，本設(shè)計中引進了人臉識別技術(shù)，只有當人臉圖像識別成功后才能開啟安裝在燃氣管道上的燃氣電磁閥，進而開啟燃氣灶。

3 結(jié)束語

本文設(shè)計的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)通過手機可以隨時隨地隨心所欲的實現(xiàn)對家居的控制，使人們的居住環(huán)境變得更加舒適、安權(quán)、智能。

［1］鄭純軍,張軼.多方式接入智能家居系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J].微計算機信息,2011 (5-2):55,169.

［2］齊躍峰,劉宇鵬.基于ARM的智能家居視頻監(jiān)控系統(tǒng)[J].電子技術(shù)設(shè)計與運用.

［責任編輯：朱麗娜］

于長江（1991—），山東泰安人，碩士研究生，主要研究方向為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。