基于ARM的智能家居控制系统的设计

摘 要

近年来，随着电子技术的不断发展和人们生活水平的日益提高，人们对生活质量的要求也越来越高，智能家居的出现正好满足了人们的需求。本论文首先介绍了嵌入式系统，包括嵌入式系统的定义、嵌入式系统的特点以及嵌入式系统的发展趋势然后从智能家居控制系统的角度出发，给出了智能家居的设计原则和总体设计方案。本文设计的智能家居控制系统是一个集安全防护、电力线载波通信、无线传输、自动控制和网络通信技术于一体的复杂系统，主要包括控制主机、门口机、灯光控制和温湿度检测模块。

【关键词】智能家居 温度湿度监测 烟雾报警 家电控制

1 智能家居控制系统设计原则

为用户提供安全、舒适、高效和便捷的生活环境是智能家居控制系统最根本的目标。一个实用、现代化的智能家居控制系统应该实现音视频传输、自动化实时监控、安全防范、能通过互联网远程控制等多种功能。因此在设计智能家居控制系统时应遵循以下的原则：

1.1 实用性

就智能家居产品而言，实用是核心，产品要充分考虑实用性和人性化，还应该以用户体验为主，注重产品操作的便利性和友好的人机交互性。

1.2 可靠性

对于任何一个系统安全性和可靠性都是非常重要的，尤其像智能家居这样以家庭安全为主的系统更应该予以高度重视。对于各个子系统，在软件和硬件方面都应采取相应的容错措施，以保证系统正常安全使用。

1.3 标准性

智能家居控制系统的方案应依照现有的标准和规范进行设计，确保系统可扩展并具有良好的兼容性。在系统网络传输上采用标准的TCP/IP网络协议，保证不同的产品之间可以兼容与互联。

2 智能家居控制系统设计

本文设计智能家居控制系统主要包括控制主机、手持机、门口机、控制器模块、传感器模块、GPS定位器和网上系统等。智能家居控制系统外架构图如图1所示。

图1中的“家”是家里安装的智能设备的总称，这样能更清晰地说明整个智能家居控制系统的架构。从图1可以看出，家庭中的设备通过网关接入广域网，通过访问专门网站来管理用户数据库，使用户行使合适的功能。当智能家居控制系统接入互联网后，远程用户可以通过接入互联网的手机或电脑等终端访问专门网站，从而访问家庭中的智能家居设备，实现可视对讲、开门操作，也可以实时获取家里温湿度和气味等信息。门口机是门禁系统的一部分，安装在小区或单元门口。它主要由ARM控制板、电力线载波模块和摄像头组成，通过电力线与室内控制主机通信。GPS定位器可穿戴设备主要由GPS模块组成，用来实现定位功能，主要是为防止家里的小孩或老人走失而设计的。用户可以通过家中的控制主机随时获取GPS定位器的位置，这样就可以防止小孩或老人走丢。

智能家居控制系统家庭内架构图如图2所示。从图2可见，智能家居控制系统家庭内架构主要由控制主机、手持机、各类传感器和各类控制器组成。控制主机是该系统的核心部件，主要负责不同设备间通信协议之间的转换、对家电设备和各种传感器的监控、信息共享以及与广域网的数据交换等功能。手持机可以是连入家庭局域网的平板电脑或智能手机，用户在家里任何地方都可以通过手持机控制家庭中的设备。各种传感器用于收集家庭中的温度、湿度和烟雾浓度等信息，控制器模块用于控制家庭中的空调、窗帘和灯等设备。各类控制器和传感器模块都是作为一个独立的终端进行通信，当某个模块出现故障时不会影响其它节点的正常运行。

由图2可以看出控制主机、各种传感器和控制器模块是以电力线作为通信的传输介质。这样不需重新布线，利用已有的电力线网络组成家庭局域网，并使设备实现了即插即用。控制主机和手持机用无线WIFI通信，使用户携带更方便。

3 结语

本文设计的智能家居控制系统是一个集多种技术于一体的复杂系统，包括电力载波通信、WIFI无线传输、网络传输和自动控制等技术。基于本文提出的设计方案设计的智能家居控制系统已初步完成了软硬件调试工作，证明该设计方案的可行性。

参考文献

[1]邓挺.基于ADSP-BF537的嵌入式视频服务器研究与实现[D].电子科技大学（硕士学位论文），2007.

[2]王轲.基于嵌入式的雕铣机数控系统的研究与开发[D].北京交通大学（硕士学位论文），2007.

[3]http：//www.afzhan.com/Company_news/Detail/21455.html.

作者单位

中国电子科学研究院 北京市石景山区 100041