基于ARM9的无线智能家居控制（智能监控）系统设计

王守顺,王文卿

（山东科技职业学院,山东潍坊,261041）

基于ARM9的无线智能家居控制（智能监控）系统设计

王守顺,王文卿

（山东科技职业学院,山东潍坊,261041）

无线通信设备、信息传感设备与嵌入式控制系统目前已广泛应用于智能家居产品上，实现家居的智能化，提升家居的安全性、便利性、舒适性。本文设计了一种基于ARM9的无线智能家居控制系统，实现家居电器控制与安防监控功能。希望本论文的研究工作能够为对智能家居方面的应用及发展提供一点借鉴意义。

无线通信设备；信息传感设备；嵌入式系统；智能家居

1　无线智能家居控制系统总体结构及功能

1.1系统总体结构框图

基于ARM9的无线智能家居控制系统总体结构如图1所示。该控制系统主要包括ARM9核心控制模块、传感器检测模块、语音报警模块、GPRS无线通信模块、ZigBee模块、LCD液晶显示模块、计算机以及电源模块等。该控制系统能够实现家居电器控制与安防监控功能。

图1　系统总体结构框图

如图1所示，ARM9单片机是控制系统的核心，通过GPRS和ZigBee构成的无线通信网络收发控制指令，实现对家居电器、家居环境、家居安防的检测控制与报警等操作。为保证家居控制系统运行的安全性系统提供了防火墙功能，阻止外界或者黑客对家庭内部设备造成攻击与非法访问。

控制系统利用ZigBee无线通信模块与GPRS无线通信模块，实现智能家居本地和远程检测与控制功能。GPRS通信模块实现人与控制系统的远程无线通信，接收家居电器、环境、安防信息，实现对家居电器的远程控制。ZigBee无线通信模块实现控制系统与家居电器、环境、安防的本地通信，从而达到对家居的检测与控制。采用ZigBee无线通信模块，家居的布局更加具有灵活性，满足人们个性化的需求。通过无线远程控制，人们能够随时随地掌握家居电器、环境、安防情况，满足了人们对生活品质的要求。

1.2控制系统功能介绍

（1）自动报警功能。如果控制系统检测到家居环境不符合人们日常生活的需求，如温度、湿度、烟气等超标就会自动进行报警，以便主人能够及时了解情况；另外，如有陌生人进入室内或者强行开启门窗的情况，系统也会自动报警，以告知主人有异常情况发生。

（2）家居电器综合监控功能。该功能不仅能够对家居电器进行开关控制，也能够对相关的工作参数进行设置，同时也能够对工作状态进行检测。

（3）室内环境信息采集功能。该功能能够实现对家居电器的环境温度、湿度信息等一些自然环境进行采集和检测，也能够对烟气、煤气等相关有毒气体进行检测。

（4）远程控制功能。通过使用该功能，用户能够随时随地对家居电器情况进行掌控，用户通过随身移动设备对家居电器进行远程控制，或者对系统的相关工作状况进行查询。

（5）本地控制功能。通过使用该功能，用户能够在本地就可以通过触摸屏或者互联网实现对家居电器进行监控。

（6）安全及防盗功能。由于家居中所有与控制系统进行连接的家居电器都能够实现与主人进行实时通信，假如设备运行出现故障、小偷进入室内，系统会立即把相关信息反馈给主人，这样便可以达到安全防盗的目的。

2　系统硬件设计

无线智能家居控制系统的硬件主要包括ARM9微处理器、LCD触摸屏、GPRS通信模块、ZigBee通信模块、传感器检测模块、语音报警模块以及电源等。

2.1ARM9微处理器

ARM9（S3C2440）微处理器是三星公司的产品。S3C2440是一款性能非常高的32位微处理器，采用ARM920T内核和0.13um的CMOS标准宏单元及存储器单元，最高频率能够达到400MHz，能够提供多款液晶屏的相关配置。ARM920T 实现了MMU，AMBA BUS和Harvard 高速缓冲体系结构，这一结构具有独立的16Kb 指令Cache和16Kb 数据Cache，每个都是由具有8 字长的行组成。采用该种系统不需要再进行额外组件的配置，主要原因在于它是一套非常完整的通用设备，这样能够在某种程度上减少整个系统的成本，另外，对于一般类型的应用以及小型设备，它提供了一种价格低、功耗低、性能高的一种小型微控制器解决方案。

2.2无线通信网络

GPRS网络具有性能优良、覆盖范围最广，数据纠错能力强的特点，能够保证数据传输的有效性和实时性。ZigBee技术所构成的无线传感器网络结构简单，体积小，成本低。通过采用GPRS通信网络与ZigBee技术组成的无线通信网络，能够满足人们对数据的通信需求。

2.3传感器与显示模块

传感器主要包括人体红外探测器、有毒气体检测传感器器（如对煤气、CO、烟雾等进行检测）、光照传感器、温度及湿度传感器等，所有传感器检测的数据都与无线传输模块进行连接，构成无线传感器网络，与控制系统实现实时通信。

显示模块采用低电压、低功耗的5吋 WSM240128-1液晶显示屏，能够实现中英文的显示。该液晶显示屏能够显示当前日期、时间、温度、湿度、家居电器运行状态等相关信息，能够对煤气等有毒物质超标进行报警提示等。

3　系统的软件设计

本论文所设计的智能家居控制系统，主要是以ARM9微处理器来作为核心，ARM9微处理器支持C语言以及汇编语言编程，本家居系统的软件设计采用C语言和汇编语言。人机交换系统主要是采用Linux嵌入式实时操作系统来实现；对外接口采用C语言编程；低层驱动，采用汇编语言编程。

控制系统软件设计主要分为家居电器检测控制程序、家居环境检测控制程序、家居安全检测控制程序等三部分。其中，家居电器检测控制程序完成电视机、冰箱、空调、热水器、洗衣机、微波炉、灯光等家用电器的检测控制；家居环境检测控制程序完成煤气、烟气、温度、湿度、亮度等检测与控制；家居环境检测控制程序完成设备运行状态、门窗状态、防盗等状态检测控制。下图2为软件系统设计的流程图。

4　结束语

本论文针对基于ARM9无线智能家居控制系统进行了相关的研究及设计，包括硬件及软件方面的设计，希望本论文的相关研究工作能够为无线通信智能家居方面的设计及发展提供一定的借鉴意义。

图2　系统软件设计流程图

[1] 高安邦等.基于DSP智能家居控制系统设计[J].计算机安全，2011，（2）：162-167.

Design of wireless intelligent home control (intelligent monitoring) system based on ARM9

Wang ShoushunWang Wenqing
（Shandong Vocational College of Science and Technology Weifang Shandong 261041）

Wireless communication device, information sensing device and embedded control system has been widely used in intelligent Home Furnishing products,intelligent Home Furnishing Home Furnishing,enhance safety,convenience and comfort.In this paper,a wireless intelligent home control system based on ARM9 is designed,which can realize the control of home appliances and the function of security monitoring.Hope that the research work of this paper can provide a little reference for the application and development of intelligent home.

wireless communication equipment;information sensor;embedded system;smart home