淺談智能家居的控制設計

張峰（湖南人文科技學院，湖南 婁底　417000）

淺談智能家居的控制設計

張峰
（湖南人文科技學院，湖南 婁底417000）

21世紀是信息化的世紀，各種通訊和互聯網等技術推動了人類文化的巨大的進步。智能家居控制系統的出現使得人們可以通過手機或者互聯網在任何時候、任意地點對家中的任意電器（空調、熱水器、電飯煲、燈光、音響、DVD錄像機）進行遠程控制；可以在下班途中，預先將家中的空調打開、讓熱水器提前燒好熱水、電飯煲煮好香噴噴的米飯……而這一切的實現都僅僅是輕輕的點幾下手機按鍵或鼠標。

智能家居；未來發展；監控

智能家居管理系統可以定義為一個過程或者一個完整系統。應用先進的計算機技術、網絡通信技術、綜合布線技術、將與家居生活有關的各種子系統，有效地聯合在一起，通過統籌模式管理，讓家居生活更加溫馨、安全、有效。

一、系統設計主要任務

本文使用凌陽ARM9嵌入式實驗箱，S3C2440 CPU核心板以及Linux系統或者裝有Linux虛擬機的PC機一臺。本設計包括有：控制軟件的編寫與調試和系統硬件的設計與調試。

（一）硬件部分。

智能家居控制系統其硬件部分主要由五大部分組成：GPRS模組、以太網模塊、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機相互連接并且使用，通過SHT11溫濕度傳感器來檢測溫度變化，為各個部分提供工作電源的則是電源部分。

（二）軟件部分。

軟件設計部分主要由五大部分構成：就是Boa服務器搭建、CGI程序編寫，AT命令集，GPRS初始化與驅動、攝像頭驅動和各個驅動程序編寫

二、方案設計

（一）系統方案論證。

1.控制部分： 計劃一：將MCS-51單片機作為總的控制元件。計劃二：將凌陽單片機SPCE061A作為總的控制元件。計劃三：將ARM作為總的控制元件。

比較論證： 計劃一MCS-51單片機功用較少，不具有模數轉換等功能，因而需要增加一些外圍電路來實現一些功能，使得電路復雜化，精確度不高，采樣速率偏低。而計劃二簡化了電路，增加了系統的穩定性。凌陽SPCE061A在設計方面提供了極大的便利，它的益處在于，功用較多，因為它不僅囊括了一般單片機一切的功能，更增加了許多新的功能，如： A/D、D/A轉換， 語音等，另外又提供了方便的編程環境。計劃三更加智能，它可以移植LINUX系統到CPU中，對于處理我們的多媒體和網絡更勝一籌，而且LINUX下的資源非常豐富，可以運用LINUX下的資源完善我們的系統，與外網的聯系變得更加簡單。

2.顯示部分：方案：采用LED發光管。

3.服務器部分：方案一： 采用UDP服務器或者TCP。方案二：采用boa服務器。

比較論證：計劃一盡管可行，但搭建容易，移植和執行都比較困難，而計劃二則不同，Boa服務器雖然和普通Web 服務器一樣， 但是能夠很容易完成接收客戶端請求、分析請求、響應請求、向客戶端返回請求結果。

（二）系統總體設計和分析。

本設計屬于嵌入式應用系統。，進行系統設計最重要、最關鍵的一步就是確定嵌入式管理系統總體方案。總體方案的好壞與否，直接影響到了整個控制系統的性能以及實施細則。被控對象的任務及工藝要求是由總體方案的設計而確定的。設計方法大抵如下：按照系統要求，首先確定出系統屬于哪種類型。選取檢測元件，在確定總體方案的時候，必需先選擇好被檢測參數的測量元件，它直接影響到控制系統精度。選擇合適的執行機構，執行機構是微控制系統的重要組成部件之一。執行機構的選擇一方面要匹配到控制算法，另一方面要根據被控對象的實際狀況來確定。選擇合適的輸出/輸入通道和外圍設備。選擇時應考慮以下問題：被控對象參數的數量；各輸出/輸入通道是并行操作或串行操作；各通道數據傳遞的速率；各通道數據的字長和選擇位數；對顯示、打印有什么要求

三、系統制作與調試

（一）系統硬件調試。

由于應用的是凌陽研制的s3c2440開發板，所以，只需根據要求連接好虛擬機與開發板，并把程序分別燒入開發板，連接好GPRS模組，設置好相應選項。

主控制器和GPRS模組使用標準串口交互。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接口轉化電平后和PC機連接。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）主控程序調試。

先將虛擬機與pc機建立好連接，以便互相傳輸數據和文件；然后建立虛擬機與開發板之間的連接，調試好虛擬機的nfs服務器和samba服務器將對后來的設計提供更多的方便。給開發板燒寫操作系統（bootloader，kernel，rootfs.yaffs），以便boa服務器可以在其上運行。

四、結論

隨著科技發展水平的不斷提高，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展的重中之重。本文簡略地闡述了遠程控制原理、短消息發送的實現方法、以及相關電路的設計原理，設計中充分利用了系統的硬件和軟件資源，實現了各個模塊的協調控制，提高了系統的穩定性和通用性。

［1］秦勃，王琳，邵峰晶，於雷，無線嵌入式智能家居環境網關［J］；計算機應用研究；2006 年06期。

［2］楊叔子，史鐵林，李東曉；分布式監測診斷系統的開發與設計［J］；振動.測試與診 斷；1997年01期。

［3］周洪，胡文山，張立明，盧亦焱.智能家居控制系統［M］.中國電力出版社，2006.01。

［4］陶波，丁漢，熊有倫；基于嵌入式Internet的工業控制［J］；測控技術；2001年08期。

［5］楊士元；“智能家居”系列講座之一 掀開智能家居的面紗［J］；中國計算機用戶；2002 年33期。

［6］盧偉國 ，楊本強；嵌入式WEB傳感器的網絡化接口設計［J］；電子技術應用；2004年 02期。

［7］李宏宇；基于嵌入式平臺遠程空調控制系統的研究［D］；東北農業大學；2009年。

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