張峰（湖南人文科技學(xué)院，湖南 婁底　417000）

淺談智能家居的控制設(shè)計(jì)

張峰
（湖南人文科技學(xué)院，湖南 婁底417000）

21世紀(jì)是信息化的世紀(jì)，各種通訊和互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)推動(dòng)了人類文化的巨大的進(jìn)步。智能家居控制系統(tǒng)的出現(xiàn)使得人們可以通過手機(jī)或者互聯(lián)網(wǎng)在任何時(shí)候、任意地點(diǎn)對(duì)家中的任意電器（空調(diào)、熱水器、電飯煲、燈光、音響、DVD錄像機(jī)）進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；可以在下班途中，預(yù)先將家中的空調(diào)打開、讓熱水器提前燒好熱水、電飯煲煮好香噴噴的米飯……而這一切的實(shí)現(xiàn)都僅僅是輕輕的點(diǎn)幾下手機(jī)按鍵或鼠標(biāo)。

智能家居；未來發(fā)展；監(jiān)控

智能家居管理系統(tǒng)可以定義為一個(gè)過程或者一個(gè)完整系統(tǒng)。應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、綜合布線技術(shù)、將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)，有效地聯(lián)合在一起，通過統(tǒng)籌模式管理，讓家居生活更加溫馨、安全、有效。

一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要任務(wù)

本文使用凌陽ARM9嵌入式實(shí)驗(yàn)箱，S3C2440 CPU核心板以及Linux系統(tǒng)或者裝有Linux虛擬機(jī)的PC機(jī)一臺(tái)。本設(shè)計(jì)包括有：控制軟件的編寫與調(diào)試和系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)與調(diào)試。

（一）硬件部分。

智能家居控制系統(tǒng)其硬件部分主要由五大部分組成：GPRS模組、以太網(wǎng)模塊、SHT11溫濕度傳感器、攝像頭、S3C2440 、CPU板模塊與接口和電源部分。用戶可以通過GPRS模組上的RS232接口和PC機(jī)相互連接并且使用，通過SHT11溫濕度傳感器來檢測(cè)溫度變化，為各個(gè)部分提供工作電源的則是電源部分。

（二）軟件部分。

軟件設(shè)計(jì)部分主要由五大部分構(gòu)成：就是Boa服務(wù)器搭建、CGI程序編寫，AT命令集，GPRS初始化與驅(qū)動(dòng)、攝像頭驅(qū)動(dòng)和各個(gè)驅(qū)動(dòng)程序編寫

二、方案設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)方案論證。

1.控制部分： 計(jì)劃一：將MCS-51單片機(jī)作為總的控制元件。計(jì)劃二：將凌陽單片機(jī)SPCE061A作為總的控制元件。計(jì)劃三：將ARM作為總的控制元件。

比較論證： 計(jì)劃一MCS-51單片機(jī)功用較少，不具有模數(shù)轉(zhuǎn)換等功能，因而需要增加一些外圍電路來實(shí)現(xiàn)一些功能，使得電路復(fù)雜化，精確度不高，采樣速率偏低。而計(jì)劃二簡(jiǎn)化了電路，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。凌陽SPCE061A在設(shè)計(jì)方面提供了極大的便利，它的益處在于，功用較多，因?yàn)樗粌H囊括了一般單片機(jī)一切的功能，更增加了許多新的功能，如： A/D、D/A轉(zhuǎn)換， 語音等，另外又提供了方便的編程環(huán)境。計(jì)劃三更加智能，它可以移植LINUX系統(tǒng)到CPU中，對(duì)于處理我們的多媒體和網(wǎng)絡(luò)更勝一籌，而且LINUX下的資源非常豐富，可以運(yùn)用LINUX下的資源完善我們的系統(tǒng)，與外網(wǎng)的聯(lián)系變得更加簡(jiǎn)單。

2.顯示部分：方案：采用LED發(fā)光管。

3.服務(wù)器部分：方案一： 采用UDP服務(wù)器或者TCP。方案二：采用boa服務(wù)器。

比較論證：計(jì)劃一盡管可行，但搭建容易，移植和執(zhí)行都比較困難，而計(jì)劃二則不同，Boa服務(wù)器雖然和普通Web 服務(wù)器一樣， 但是能夠很容易完成接收客戶端請(qǐng)求、分析請(qǐng)求、響應(yīng)請(qǐng)求、向客戶端返回請(qǐng)求結(jié)果。

（二）系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和分析。

本設(shè)計(jì)屬于嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)。，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)最重要、最關(guān)鍵的一步就是確定嵌入式管理系統(tǒng)總體方案?？傮w方案的好壞與否，直接影響到了整個(gè)控制系統(tǒng)的性能以及實(shí)施細(xì)則。被控對(duì)象的任務(wù)及工藝要求是由總體方案的設(shè)計(jì)而確定的。設(shè)計(jì)方法大抵如下：按照系統(tǒng)要求，首先確定出系統(tǒng)屬于哪種類型。選取檢測(cè)元件，在確定總體方案的時(shí)候，必需先選擇好被檢測(cè)參數(shù)的測(cè)量元件，它直接影響到控制系統(tǒng)精度。選擇合適的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是微控制系統(tǒng)的重要組成部件之一。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇一方面要匹配到控制算法，另一方面要根據(jù)被控對(duì)象的實(shí)際狀況來確定。選擇合適的輸出/輸入通道和外圍設(shè)備。選擇時(shí)應(yīng)考慮以下問題：被控對(duì)象參數(shù)的數(shù)量；各輸出/輸入通道是并行操作或串行操作；各通道數(shù)據(jù)傳遞的速率；各通道數(shù)據(jù)的字長(zhǎng)和選擇位數(shù)；對(duì)顯示、打印有什么要求

三、系統(tǒng)制作與調(diào)試

（一）系統(tǒng)硬件調(diào)試。

由于應(yīng)用的是凌陽研制的s3c2440開發(fā)板，所以，只需根據(jù)要求連接好虛擬機(jī)與開發(fā)板，并把程序分別燒入開發(fā)板，連接好GPRS模組，設(shè)置好相應(yīng)選項(xiàng)。

主控制器和GPRS模組使用標(biāo)準(zhǔn)串口交互。模組帶有10針的接口，該接口能夠直接和MCU相連接，也可以通過該模組上的RS232接口轉(zhuǎn)化電平后和PC機(jī)連接。在GPRS模組的SIM卡座旁邊有J5和JP1組成的配置跳線。在使用GPRS模組之前，需要首先正確配置這些跳線，以便選擇使用MCU還是PC與模組通信。

（二）主控程序調(diào)試。

先將虛擬機(jī)與pc機(jī)建立好連接，以便互相傳輸數(shù)據(jù)和文件；然后建立虛擬機(jī)與開發(fā)板之間的連接，調(diào)試好虛擬機(jī)的nfs服務(wù)器和samba服務(wù)器將對(duì)后來的設(shè)計(jì)提供更多的方便。給開發(fā)板燒寫操作系統(tǒng)（bootloader，kernel，rootfs.yaffs），以便boa服務(wù)器可以在其上運(yùn)行。

四、結(jié)論

隨著科技發(fā)展水平的不斷提高，智能家居越來越普及到人們生活之中，也是未來人們研究發(fā)展的重中之重。本文簡(jiǎn)略地闡述了遠(yuǎn)程控制原理、短消息發(fā)送的實(shí)現(xiàn)方法、以及相關(guān)電路的設(shè)計(jì)原理，設(shè)計(jì)中充分利用了系統(tǒng)的硬件和軟件資源，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)模塊的協(xié)調(diào)控制，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和通用性。

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