嵌入式無線智能家居監(jiān)控系統(tǒng)分析

馬佩雨

【摘要】在社會不斷發(fā)展的過程中，衍生出了許多的高新科技，電子信息技術就是其中的一種。隨著電子信息技術被社會各行各業(yè)廣泛應用，越來越多的智能化、無線化、遠程化的生活用品被創(chuàng)造出來，也逐漸改變著我們的日常生活，使我們的生活更加舒適和安全。本文就對嵌入式無線智能家居監(jiān)控系統(tǒng)進行全面分析和研究。

【關鍵詞】嵌入式；無線智能家居；監(jiān)控系統(tǒng)

一般對智能家居的定義存在于電腦、網(wǎng)絡等一系列通過家庭管理系統(tǒng)、與人們?nèi)粘Ｉ钕嚓P子系統(tǒng)的結(jié)合體。隨著我國嵌入式系統(tǒng)的迅速發(fā)展及技術的成熟，人們也逐漸將嵌入式技術運用到智能家居中，比如監(jiān)控系統(tǒng)。在如今的社會中，監(jiān)控系統(tǒng)以遍布在我們生活中的每個角落，傳統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)目的只是為了尋找可疑人員及情況，隨著人們生活水平的不斷提高，人們對這種保護模式的要求也越來越高，那么智能家居監(jiān)控系統(tǒng)就滿足了現(xiàn)代人們的需求。

一、嵌入式無線智能家居監(jiān)控系統(tǒng)設計分析

1、系統(tǒng)電路設計分析

嵌入式無線智能家居監(jiān)控系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上可分為前、后兩通道。控制單元的目的是對室內(nèi)環(huán)境進行實時監(jiān)控，并且對其發(fā)出相關控制指令，可以對家居設備進行控制，不僅能夠使室內(nèi)的電燈、窗簾等隨著室內(nèi)環(huán)境變化進行自動的控制，還能對空調(diào)、熱水器等設備的開關進行控制。系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通信的目的有兩個：其一，如果一旦發(fā)生情況可以將家居設備的狀態(tài)通過短信匯報給用戶；其二，接受用戶的短信，并且能夠?qū)⑵浞g成控制命令，輸入到前通道，并且完成相關控制功能。整個系統(tǒng)電路的設計框架見圖1。

2、硬件電路設計分析

嵌入式無線智能家居監(jiān)控系統(tǒng)的硬件電路設計是通過一個無線通信模塊，設計成一個無線的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，以實現(xiàn)組網(wǎng)通信功能。為了能夠方便與單片機之間的互相通信，在此可以選用ATmega16L單片機。它可以使單片機與單片機、單片機與外設之間進行數(shù)據(jù)同步傳輸，并且自帶四線接口。

3、電磁閥電路控制設計

電磁閥的目的就是通過電源控制水閥的開關，可以用在家居中清潔用具、澆灌工具、淋浴用具等開關的控制方面。

4、電燈控制設計

電燈控制設計主要有三個三極管組成，以此來檢測電路。白天的時候，光敏二極管D2會變小，三極管Q3的輸入電壓為零，不導通。電容器C3電壓為零。晚上的時候，光敏二極管D2電阻變大，在LS1得到聲音指示的時候，聲音會被夸大，從而誘發(fā)三極管Q3，Q1也被誘發(fā)，之后電容C3開始充電。隨后電容C3開始放電，三極管Q4被接送，繼電器就開始工作，電燈在此時也就亮起。電容C3決定著電燈亮的時間長短。這就是控制電燈開關的原理。圖2就是電燈控制設計。

5、窗簾控制設計

設計窗簾控制可以運用電機驅(qū)動芯片，以此來對直流減速電機進行控制。電機驅(qū)動芯片可以選用L298N，它有著四個通道的邏輯驅(qū)動，也是四相電機的專用驅(qū)動器。

二、傳感器的電路設計

1、可燃氣體傳感器的設計

嵌入式無線智能家居監(jiān)控系統(tǒng)使用的是可燃氣體傳感器，可以將氣體體系分數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳碾娦盘枴Ｌ筋^可以通過氣體傳感器調(diào)理氣體，比如過濾雜質(zhì)氣體、干燥或者制冷部分。可以在廚房設計可燃氣體探測器，對天然氣管道及泄露進行監(jiān)控。如果它發(fā)出警報信號，就可以自動將天然氣管道上的閥門關閉，并且將家居室內(nèi)的窗戶打開，然后以短信的形式通知用戶或者小區(qū)物業(yè)，降低事故的發(fā)生概率。

2、防盜傳感器的設計

可以在家居內(nèi)部的主要通達及重要的房間內(nèi)設計防盜傳感器，此防盜傳感器是以熱釋電紅外傳感器及外接元器件所構(gòu)成，防盜傳感器的感應范圍在7米以內(nèi)，110°角度的感應范圍。加入有人在這個范圍內(nèi)，就輸出高電平，人離開這個范圍，就輸出低電平。在此基礎上，如果房間內(nèi)有人，系統(tǒng)就會自動感應出來，從而報警，并且發(fā)短信通知用戶，降低事故的發(fā)生。

3、溫度及濕度傳感器

在家居中的窗戶邊緣設計濕度及溫度傳感器，可以提前了解暴雨天氣的是否發(fā)生，當傳感器的濕度達到設計的數(shù)值之后，窗戶就會自動關閉，并且發(fā)送短信通知用戶。

三、嵌入式無線智能家居監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設計

無線智能家居監(jiān)控系統(tǒng)是以星型拓撲系統(tǒng)為基礎，配以嵌入式微型處理器及無線控制模塊，控制各個家電。此系統(tǒng)的總體設計如圖3.ARM嵌入式服務器使用的是CE5.0系統(tǒng)，使用VC++開發(fā)。GPIO作為基本的I/O通道，也是各電器的控制通道。在ARM平臺中，CE系統(tǒng)可以將GPIO的實時地址映射到虛擬地址中，通過對虛擬地址的操作，完成其他資源的控制工作及I/O工作。

系統(tǒng)中使用TCP/IP網(wǎng)絡，通過UDP進行連接，利用數(shù)據(jù)報式套接字對數(shù)據(jù)進行傳輸。服務器及終端可以實現(xiàn)雙向通信，對家居進行實時監(jiān)控及遠程監(jiān)控。手機或者電腦終端可以利用數(shù)據(jù)報式套接字接受網(wǎng)絡消息。

四、結(jié)束語

隨著社會的不斷發(fā)展，人們對自己的生活方式要求也越來越高，智能化的家居監(jiān)控也是社會的發(fā)展趨勢，想要對其實現(xiàn)智能化監(jiān)控，就要對控制系統(tǒng)進行智能化。本文中所分析的無線智能家居監(jiān)控系統(tǒng)就是采用的嵌入式系統(tǒng)及GSM模塊，通過手機和觸摸屏來監(jiān)控家居環(huán)境，對家居中的家電進行智能化控制，形成了遠程、無線監(jiān)控家居環(huán)境的功能。

【參考文獻】

[1] 秦召兵. 嵌入式智能家居無線圖像監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D]. 東北大學， 2008.

[2] 馮志榮， 王紅梅. 嵌入式無線智能家居監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 電子設計工程， 2015（6）：149-152.