李樹鵬天津工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院

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基于ARM 的智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李樹鵬
天津工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院

摘要：針對(duì)傳統(tǒng)智能家居系統(tǒng)的不足，本文提出了一種基于智能家庭遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)由智能家居終端、智能家居控制中心以及客戶端三部分構(gòu)成，智能家居控制中心與終端之間是基于藍(lán)牙的無(wú)線連接，和客戶之間的基于GPRS和Internet接線方式。該系統(tǒng)有豐富的軟硬件資源，具有低成本、低功耗、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵字：ARM 智能家居 遠(yuǎn)程監(jiān)控

1　引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展以及人們生活水平的提高，人們對(duì)生活環(huán)境的要求開始邁向追求精神內(nèi)涵、安全舒適、智能化和自動(dòng)化作為理想的目標(biāo)，因此智能家居環(huán)境逐漸引起人們的關(guān)注。目前，在智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、智能化家居控制中心和終端（家電設(shè)備、安防設(shè)備、表格等）的有線連接總線（RS485、LonWorks等），此連接方式具有接線復(fù)雜，線路容易被腐蝕，維修不便，影響室內(nèi)美觀等缺點(diǎn)。遠(yuǎn)程用戶和智能控制家居中心使用通信電話線和電纜之間的溝通，不能用目前成熟的移動(dòng)通信技術(shù)，這給用戶帶來(lái)很多不便。家居智能控制中心大多以單片機(jī)作為控制核心，隨著用戶需要的功能要求越來(lái)越多，并且單片機(jī)軟、硬件資源有限的系統(tǒng)升級(jí)帶來(lái)極大的困難，并且維護(hù)和調(diào)試不便。鑒于此，本文提出了基于智能家庭遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

2　智能家居無(wú)線技術(shù)概述

2.1 GPRS技術(shù)簡(jiǎn)介

通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)（GPRS）以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)，通過(guò)IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的使用，打破了現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的最高9.6 kb/s的限制率，其最大數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)171.2 kb/ s。GPRS具有高速傳輸，永遠(yuǎn)在線及按流量計(jì)費(fèi)的特點(diǎn)，并且能夠減少資源的浪費(fèi)和無(wú)線通信和低成本。

2.2 藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介

藍(lán)牙技術(shù)是一種新興的技術(shù)，其主要目的是建立一個(gè)短距離的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)。它采用2.4 ～ 2.5GHZ的ISM（Industry Scientific Medical）頻帶傳輸語(yǔ)音和數(shù)據(jù)。采用成熟、實(shí)用、先進(jìn)的無(wú)線技術(shù)來(lái)代替電纜。它提供了低成本、低功耗的無(wú)線接口，使所有固定和移動(dòng)設(shè)備通過(guò)PAN（Personal Area Network）連接。通過(guò)這種方式，人們可以通過(guò)移動(dòng)電話或互聯(lián)網(wǎng)在任何時(shí)間/任何地方對(duì)家用電器（空調(diào)，熱水器，電飯煲，照明，音頻，錄音機(jī)）進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

3　系統(tǒng)的主要功能和總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 主要功能

用戶通過(guò)電話或互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制家用電器、照明、窗簾、門禁、安全等基礎(chǔ)設(shè)施和室內(nèi)環(huán)境，也可以自動(dòng)完成（水、電、煤氣）的抄表工作。

3.2 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

智能家居系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分是嵌入式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，系統(tǒng)在有線和無(wú)線通信方式集于一體，用戶可以通過(guò)手機(jī)或個(gè)人電腦登陸主頁(yè)的嵌入式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器通過(guò)驗(yàn)證用戶名和密碼后，可以查看或控制家用電器、燈光、窗簾、門禁、安防等基礎(chǔ)設(shè)施；系統(tǒng)采用液晶顯示和鍵盤，具有良好的人機(jī)界面。用戶可以通過(guò)鍵盤設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)。該系統(tǒng)具有豐富的擴(kuò)展接口，如A/D轉(zhuǎn)換接口，藍(lán)牙無(wú)線接口、RS 485接口，GPRS和以太網(wǎng)接口。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖

3.3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2、圖3所示。從圖2可以看出，以單片機(jī)為控制核心的智能終端，藍(lán)牙擴(kuò)展模塊和其他外圍接口。如圖3所示。智能家庭控制中心硬件由嵌入式處理器、外部存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)通信接口、人機(jī)界面和調(diào)試接口五部分組成。

圖2 智能終端硬件結(jié)構(gòu)圖

圖3 智能家居中控制中心硬件結(jié)構(gòu)圖

4　結(jié)論

與傳統(tǒng)的智能家庭系統(tǒng)相比，系統(tǒng)控制中心的硬件采用以ARM微處理器為控制核心，便于系統(tǒng)的開發(fā)、調(diào)試、維護(hù)、升級(jí)和擴(kuò)展，同時(shí)也提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。該系統(tǒng)控制中心和智能終端采用藍(lán)牙無(wú)線傳輸方式，避免了電纜連接線路復(fù)雜，電路容易腐蝕和維護(hù)不方便，影響了室內(nèi)外觀缺陷。因此，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。

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