浅谈智能家居的控制设计

张峰（湖南人文科技学院，湖南 娄底　417000）

浅谈智能家居的控制设计

张峰
（湖南人文科技学院，湖南 娄底417000）

21世纪是信息化的世纪，各种通讯和互联网等技术推动了人类文化的巨大的进步。智能家居控制系统的出现使得人们可以通过手机或者互联网在任何时候、任意地点对家中的任意电器（空调、热水器、电饭煲、灯光、音响、DVD录像机）进行远程控制；可以在下班途中，预先将家中的空调打开、让热水器提前烧好热水、电饭煲煮好香喷喷的米饭……而这一切的实现都仅仅是轻轻的点几下手机按键或鼠标。

智能家居；未来发展；监控

智能家居管理系统可以定义为一个过程或者一个完整系统。应用先进的计算机技术、网络通信技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各种子系统，有效地联合在一起，通过统筹模式管理，让家居生活更加温馨、安全、有效。

一、系统设计主要任务

本文使用凌阳ARM9嵌入式实验箱，S3C2440 CPU核心板以及Linux系统或者装有Linux虚拟机的PC机一台。本设计包括有：控制软件的编写与调试和系统硬件的设计与调试。

（一）硬件部分。

智能家居控制系统其硬件部分主要由五大部分组成：GPRS模组、以太网模块、SHT11温湿度传感器、摄像头、S3C2440 、CPU板模块与接口和电源部分。用户可以通过GPRS模组上的RS232接口和PC机相互连接并且使用，通过SHT11温湿度传感器来检测温度变化，为各个部分提供工作电源的则是电源部分。

（二）软件部分。

软件设计部分主要由五大部分构成：就是Boa服务器搭建、CGI程序编写，AT命令集，GPRS初始化与驱动、摄像头驱动和各个驱动程序编写

二、方案设计

（一）系统方案论证。

1.控制部分： 计划一：将MCS-51单片机作为总的控制元件。计划二：将凌阳单片机SPCE061A作为总的控制元件。计划三：将ARM作为总的控制元件。

比较论证： 计划一MCS-51单片机功用较少，不具有模数转换等功能，因而需要增加一些外围电路来实现一些功能，使得电路复杂化，精确度不高，采样速率偏低。而计划二简化了电路，增加了系统的稳定性。凌阳SPCE061A在设计方面提供了极大的便利，它的益处在于，功用较多，因为它不仅囊括了一般单片机一切的功能，更增加了许多新的功能，如： A/D、D/A转换， 语音等，另外又提供了方便的编程环境。计划三更加智能，它可以移植LINUX系统到CPU中，对于处理我们的多媒体和网络更胜一筹，而且LINUX下的资源非常丰富，可以运用LINUX下的资源完善我们的系统，与外网的联系变得更加简单。

2.显示部分：方案：采用LED发光管。

3.服务器部分：方案一： 采用UDP服务器或者TCP。方案二：采用boa服务器。

比较论证：计划一尽管可行，但搭建容易，移植和执行都比较困难，而计划二则不同，Boa服务器虽然和普通Web 服务器一样， 但是能够很容易完成接收客户端请求、分析请求、响应请求、向客户端返回请求结果。

（二）系统总体设计和分析。

本设计属于嵌入式应用系统。，进行系统设计最重要、最关键的一步就是确定嵌入式管理系统总体方案。总体方案的好坏与否，直接影响到了整个控制系统的性能以及实施细则。被控对象的任务及工艺要求是由总体方案的设计而确定的。设计方法大抵如下：按照系统要求，首先确定出系统属于哪种类型。选取检测元件，在确定总体方案的时候，必需先选择好被检测参数的测量元件，它直接影响到控制系统精度。选择合适的执行机构，执行机构是微控制系统的重要组成部件之一。执行机构的选择一方面要匹配到控制算法，另一方面要根据被控对象的实际状况来确定。选择合适的输出/输入通道和外围设备。选择时应考虑以下问题：被控对象参数的数量；各输出/输入通道是并行操作或串行操作；各通道数据传递的速率；各通道数据的字长和选择位数；对显示、打印有什么要求

三、系统制作与调试

（一）系统硬件调试。

由于应用的是凌阳研制的s3c2440开发板，所以，只需根据要求连接好虚拟机与开发板，并把程序分别烧入开发板，连接好GPRS模组，设置好相应选项。

主控制器和GPRS模组使用标准串口交互。模组带有10针的接口，该接口能够直接和MCU相连接，也可以通过该模组上的RS232接口转化电平后和PC机连接。在GPRS模组的SIM卡座旁边有J5和JP1组成的配置跳线。在使用GPRS模组之前，需要首先正确配置这些跳线，以便选择使用MCU还是PC与模组通信。

（二）主控程序调试。

先将虚拟机与pc机建立好连接，以便互相传输数据和文件；然后建立虚拟机与开发板之间的连接，调试好虚拟机的nfs服务器和samba服务器将对后来的设计提供更多的方便。给开发板烧写操作系统（bootloader，kernel，rootfs.yaffs），以便boa服务器可以在其上运行。

四、结论

随着科技发展水平的不断提高，智能家居越来越普及到人们生活之中，也是未来人们研究发展的重中之重。本文简略地阐述了远程控制原理、短消息发送的实现方法、以及相关电路的设计原理，设计中充分利用了系统的硬件和软件资源，实现了各个模块的协调控制，提高了系统的稳定性和通用性。

［1］秦勃，王琳，邵峰晶，於雷，无线嵌入式智能家居环境网关［J］；计算机应用研究；2006 年06期。

［2］杨叔子，史铁林，李东晓；分布式监测诊断系统的开发与设计［J］；振动.测试与诊 断；1997年01期。

［3］周洪，胡文山，张立明，卢亦焱.智能家居控制系统［M］.中国电力出版社，2006.01。

［4］陶波，丁汉，熊有伦；基于嵌入式Internet的工业控制［J］；测控技术；2001年08期。

［5］杨士元；“智能家居”系列讲座之一 掀开智能家居的面纱［J］；中国计算机用户；2002 年33期。

［6］卢伟国 ，杨本强；嵌入式WEB传感器的网络化接口设计［J］；电子技术应用；2004年 02期。

［7］李宏宇；基于嵌入式平台远程空调控制系统的研究［D］；东北农业大学；2009年。

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