曹煜祺

（河北農(nóng)業(yè)大學機電工程學院 河北 保定 071000）

1 引言

隨著時代的發(fā)展，人們的物質精神生活都得到了極大的豐富，對于居住水平的要求也日益增高，智能家居正是順應人民需求的產(chǎn)物。智能家居產(chǎn)品主要包括家中及周圍安全的監(jiān)控及報警和家中設備的自動控制。如今，人們的安全防范意識普遍提高，當家中有盜賊入侵、煤氣發(fā)生泄露、火災等意外情況發(fā)生時，家中情況第一時間反饋至戶主以減少損失顯得尤為重要，由此需要智能門鎖、監(jiān)控設備、傳感器等與通信平臺相互配合實現(xiàn)家居的智能化。此外，全球范圍的能源危機讓節(jié)能減排意識早已根植于大眾心中，但是當家中沒人時，許多持續(xù)運轉的電器會造成巨大的能源浪費如反復加熱的電熱水器、持續(xù)供熱的電暖氣、長期待機的家電等。當家庭成員即將回家時通過與家中設備相連的平臺進行智能控制，由此實現(xiàn)便利節(jié)能的家居生活。智能家居的廣泛應用也將為殘障人士的生活提供便利，極大地改善他們的生活水平。單片機憑借其體積小、高效能、穩(wěn)定性好等優(yōu)點在各個領域有著廣泛的應用。在智能家居中，單片機作為基本的電子部件發(fā)揮著極大的作用。

2 智能家居

2.1 智能家居的概念

智能家居，或稱智能住宅(smart-home)，是以建筑物為平臺，集住宅設備、家電、網(wǎng)絡通信和自動化為一體，將系統(tǒng)結構、服務管理等結合在一起的安全、高效、舒適、便利、環(huán)保的家居環(huán)境。其利用先進的計算機和網(wǎng)絡通信等技術，將與家居生活有關的各種子系統(tǒng)有機地結合在一起，實現(xiàn)家居生活的智能化。

2.2 智能家居的發(fā)展

1975年第一個適用于通用家庭自動化的電子設備通信協(xié)議x10被開發(fā)出來，利用電力傳輸線路進行信號控制。第一棟智能建筑于1984年出現(xiàn)在美國，隨后，經(jīng)濟較發(fā)達的歐美、東南亞也相繼開展了智能家居的研究[1]。根據(jù)維基百科上的劃分，智能家居的發(fā)展被分成三代：第一代為使用代理服務器的無線技術，如紫蜂協(xié)議（ZigBee）；第二代為家用電氣設備的自動控制；第三代為智能機器人，能實現(xiàn)與人類的智能互動。智能家居概念進入中國已近二十年時間，智能家居產(chǎn)業(yè)正向著更加專業(yè)和多元方向發(fā)展。

3 單片機在智能家居中應用

3.1 單片機的概念

單片機與可編程邏輯器件（PLC）、個人電腦、筆記本電腦等同屬于微型計算機，內部含有中央處理單元（CPU）、內部數(shù)據(jù)存儲器(RAM)、程序存儲器（ROM）、串行通信口、定時器/計數(shù)器、時鐘晶振、中斷系統(tǒng)等部件。單片機廣泛應用于人們的日常生活與工業(yè)領域中：小孩子玩的高級玩具、公交感應卡片、數(shù)字時鐘、智能飯煲、智能電表等地處處可見單片機的身影；工廠里精密的儀器控制、傳感器等也處處離不開小小的單片機。在智能家居中，單片機就如同大腦一般對家中環(huán)境進行著控制，與用戶的交流反饋，對家中設備的精確控制等。

3.2 單片機與通信

利用通信技術，用戶的指令由客戶端被傳遞到被控設備上，來實現(xiàn)對家中設備的智能控制?？蛻舳丝梢允沁b控器、電腦或是更加便攜的移動終端如手機和平板電腦。文獻2提出了一種Android手機作為客戶端，利用32位STM32F103-48單片機作為處理器。WiFi模塊通過外部串口與單片機相連，接收用戶用手機發(fā)出的指令。

3.3 單片機與溫度檢測

利用傳感器進行溫度數(shù)據(jù)的采集。電壓信號經(jīng)放大電路放大至單片機工作電壓范圍內，經(jīng)A/D轉換器，將電壓信號轉化成數(shù)字信號。溫度結果一方面通過顯示屏或客戶端顯示，另一方面，實時的溫度數(shù)值將與設定的溫度值作比較進行溫度調節(jié)。單片機內部晶振頻率大小決定機器周期長短，每一機器周期進行一次溫度數(shù)據(jù)的采集、處理、顯示、調節(jié)，借此實現(xiàn)溫度的實時監(jiān)測與控制。

3.4 單片機與煙霧檢測

利用單片機也可以對室內煙霧濃度進行檢測，來預防火災的發(fā)生。原理與溫度檢測大致相同，利用煙霧傳感器采集煙霧濃度數(shù)據(jù)經(jīng)A/D轉換器轉換成數(shù)字信號，與設定煙霧濃度范圍相比較后進行調節(jié)至合理范圍否則觸發(fā)報警裝置。

3.5 單片機與智能門鎖

目前智能門鎖的產(chǎn)品主要有指紋式、感應式、密碼式[3]。相較于傳統(tǒng)機械門鎖，智能門鎖的防盜報警功能提高了住宅的安全系數(shù)。文獻4提出了一種基于單片機STC89C32的指紋密碼鎖系統(tǒng)；文獻5提出了一種基于單片機的電子密碼鎖設計。

4 結語

單片機雖然結構簡單，但仍在各個領域發(fā)揮著不可替代的作用。本文簡單的介紹智能家居的概念和單片機在智能家居的應用。智能家居在我國仍然是一個新生產(chǎn)業(yè)，但前景十分廣闊。

[1] 謝明生.多功能智能家居控制終端[D].華南理工大學，2013.

[2] 賈陽靜，鄒念育，雷冬鳴，等.基于Android和WIFI通信的智能家居系統(tǒng)設計[J].大連工業(yè)大學學報，2016(1)：67-71.

[3] 張艷秋，李達，陳琦，等.智能家居產(chǎn)品綜述[J].傳感器世界，2011，17(8)：13-17.

[4] 蔡興，蔡久評.基于單片機芯片STC89C52的指紋密碼鎖系統(tǒng)[J].江西科技師范大學學報，2016(6)：106-109.

[5] 閆荷花.基于單片機與串行通信的電子密碼鎖設計[J].電子制作，2014，24(6)：6-7.