智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案精選(九篇)

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第1篇：智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案范文

設(shè)計(jì)時(shí)間：2010-8-13

設(shè)計(jì)單位：聯(lián)電國際(北京)elive智能家居

設(shè)計(jì)人員：和衛(wèi)剛

聯(lián)系電話：13121319168

系統(tǒng)簡介

elive數(shù)字家居系統(tǒng)是臺灣科技城股份公司與北京聯(lián)電國際公司聯(lián)合打造的全新住宅理念，不僅僅是提品，更為用戶提供一種全新的生活方式，是科技更要簡單，舒適與時(shí)尚。

項(xiàng)目概述

針對天津某先生家150平米高級公寓項(xiàng)目，elive 智能家居解決方案由智能燈光控制、家電控制、背景音樂系統(tǒng)、燃?xì)庑孤秷?bào)警系統(tǒng)、電動窗簾系統(tǒng)及自動空調(diào)調(diào)溫控制等功能組成。

方案介紹

1.智能客廳

【場景描述】

當(dāng)想看電視時(shí)，只需點(diǎn)擊觸摸場景控制器的“客廳電視”場景，即可進(jìn)入觀看電視模式。

（1）自動關(guān)閉客廳部分燈光，將光線調(diào)整到最舒服的亮度。

（2）窗簾自動合上。

（3）自動打開電視。

當(dāng)需要會客時(shí)，點(diǎn)擊觸摸場景控制器的“客廳會客”場景，即可進(jìn)入會客模式。

（1）自動打開客廳燈光。

（2）窗簾自動打開。

（3）背景音樂自動響起。

當(dāng)晚上準(zhǔn)備睡覺時(shí)，點(diǎn)擊觸摸場景控制器的“睡眠”場景，即可進(jìn)入睡眠模式。

（1）客廳及餐廳的燈光按照由遠(yuǎn)到近的順尋依次熄滅，讓主人回臥室的時(shí)候有足夠的燈光照明。

（2）窗簾自動關(guān)閉。

（3）電視及其周邊電器設(shè)備自動關(guān)閉電源。

（4）觸摸場景控制面板可以單獨(dú)控制每一盞等的開關(guān)，控制電器的啟動，每一面窗簾的開合。

如果我們想感受家庭智能影音給我們帶來的震撼時(shí)，只需點(diǎn)擊智能遙控器的“娛樂”場景，即可進(jìn)入影院模式。

（1） 燈光自動變暗，首先自動關(guān)閉客廳主要燈光，自動打開影音室背景光源（地腳燈），方便進(jìn)行視聽器材的控制。

（2）窗簾自動合上。

（3）電視或投影機(jī)自動打開。

（4）功放自動打開（可以不用再購買功放，背景音樂系統(tǒng)可以把音頻輸出到每個房間，客廳采用影院式吸頂音箱，足夠產(chǎn)生震撼的聲場）。

（5） DVD或者高清播放機(jī)自動打開。

欣賞完高清大片帶來的震撼后，點(diǎn)擊觸摸場景控制器的“結(jié)束娛樂”場景，進(jìn)入關(guān)閉模式。

（1）自動打開客廳主要燈光，自動關(guān)閉影音室背景光源（地腳燈）。

（2）窗簾自動打開。

（3）電視或投影機(jī)可自動關(guān)閉。

（4）功放自動關(guān)閉。

（5）DVD或者高清播放機(jī)自動關(guān)閉。

以上各種場景運(yùn)行時(shí)，各設(shè)備的動作可以根據(jù)自己的需求自主設(shè)置。

2.智能臥室

【場景描述】

當(dāng)想要睡覺時(shí)，只需點(diǎn)擊燈光遙控器的“睡覺”場景，即可進(jìn)入睡眠模式。

（1） 自動關(guān)閉臥室所有燈光。

（2） 窗簾自動合上。

（3）可以單獨(dú)遙控所有的燈光，如果客廳的燈光沒有關(guān)，按一下“全關(guān)模式”屋內(nèi)所有的燈光全部關(guān)閉。

當(dāng)晚上起夜時(shí)時(shí)，點(diǎn)擊自帶背光功能的燈光遙控器的“起夜”場景，即可進(jìn)入起夜模式。

（1）自動打開客廳燈光。

（2）窗簾自動打開。

（3）背景音樂自動響起。

如果晚上又朋友到訪時(shí)，你正在臥室的床上看電視，您可以點(diǎn)擊燈光遙控器的“接待”場景，即可進(jìn)入接待模式。

（1）客廳及餐廳的燈光自動依次打開，不用再在黑暗中走到門口再去開燈。

（2）窗簾自動打開。

3.客衛(wèi)的自動照明功能

客衛(wèi)的使用頻率是最高的，有客人來時(shí)，不會因?yàn)榈谝淮稳ハ词珠g而找不到開關(guān)在哪里，只要進(jìn)入到客衛(wèi)，燈光會慢慢開啟，排氣扇自動開始工作，當(dāng)客人離開時(shí)，也不用在用剛洗過的手去關(guān)燈，燈光和排氣上會自動關(guān)閉，即衛(wèi)生又體現(xiàn)科技給住宅帶來的便利，光線偵測模塊會根據(jù)衛(wèi)生間的照度來判斷是否需要執(zhí)行上面的命令，如果光線很好，當(dāng)然燈光不會打開。

5.背景音樂系統(tǒng)

BM-C200超強(qiáng)智能背景音樂系統(tǒng)讓居室內(nèi)的每個角落都自由地飛揚(yáng)著精致、曼妙的音樂，讓勞累一天的業(yè)主及家人瞬間忘記工作與學(xué)習(xí)的辛勞，充分融入到優(yōu)美音樂的純真意境，盡情享受家的溫馨與快樂：

在廚房，靈動的旋律讓主人及家人盡情享受烹飪的樂趣，洗菜做飯時(shí)，也不會錯過您每天都看的電視??；

在餐廳， 它給業(yè)主家人創(chuàng)造和諧溫馨的用餐氣氛；

在浴室，它徹底讓業(yè)主及家人擺脫一身的疲倦；

在臥室，它讓業(yè)主及家人釋放心底最真切的情感，盡情享受獨(dú)我境界，可以讓主人枕著音樂入睡，也可以在清晨讓輕柔的音樂告訴您該起床了 ……

BM-C200背景音樂主機(jī)還是一套嵌入式小型家庭影院，信號輸出（可接有源低音炮）和背景音樂立體聲配合高清輸出接入高清電視組合成一套省錢省空間的簡單家庭影院。

6.溫度偵測自動加溫功能

當(dāng)冬天來臨時(shí)，地暖的溫度如果達(dá)不到業(yè)主設(shè)定的溫度時(shí)，溫度探測系統(tǒng)會自動開啟空調(diào)進(jìn)行補(bǔ)溫。主人離家時(shí)，點(diǎn)擊“離家模式”時(shí)探測系統(tǒng)自動關(guān)閉。

第2篇：智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案范文

關(guān)鍵詞：智能家居安防監(jiān)控系統(tǒng)；基本構(gòu)成；基本結(jié)構(gòu)；軟件的應(yīng)用

隨著生活水平的提高，生活的智能化逐步納入我們的日常生活中來，而智能家居就是我們的重要部分，但是其中伴隨著一個問題就是—安全，因此本文重點(diǎn)討論智能家居安防監(jiān)控系統(tǒng)的研究。

一、智能家居安防監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成

為了提供安全怡人的居住生活氛圍，智能家居安防監(jiān)控系統(tǒng)成為我們智能生活的重中之重，安防監(jiān)控系統(tǒng)是我們安全生活的基本保證。一個優(yōu)秀的安防監(jiān)控系統(tǒng)首先需要保證整個安防監(jiān)控系統(tǒng)的完備性。

為了保證安防監(jiān)控系統(tǒng)的完備性，必須包含兩個方面：

（1）所居住轄區(qū)的安防中心，必須統(tǒng)籌所有的安防家居控制設(shè)備；

（2）智能家居中的安防設(shè)備。包含以下主要設(shè)備：傳感器（防盜傳感器、消防安全傳感器、氣體探測傳感器、紅外傳感器）、報(bào)警器（及時(shí)在非安全情況下自動的發(fā)出報(bào)警命令分為聲控和光控）、專為老人提供的應(yīng)急按鈕、門窗破壞檢測提示器等一些列安防設(shè)施。

這些設(shè)施通過一系列的傳感器連接到一起，然后組成一個智能安防監(jiān)控的集成電路，供人們使用。

二、智能家居安防監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

智能家居中的安防設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理主要為：客戶端設(shè)計(jì)原理。在此基本上分為：基于安卓系統(tǒng)的平板電腦、基于微軟系統(tǒng)的平板電腦、基于塞班系統(tǒng)的平板電腦作為客戶端。

2.1.1 客戶端的基本流程如下圖所示：

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客戶端通過基本頁面進(jìn)行登錄，然后根據(jù)提示信息與攝像機(jī)進(jìn)行連接，同時(shí)檢測網(wǎng)絡(luò)狀況，對頻道進(jìn)行選擇，然后同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)多種線路的監(jiān)控。

根據(jù)出入登記信息和家庭基本情況登記信息，對家庭中出現(xiàn)的人物，進(jìn)行分析和判斷，然后根據(jù)房間出現(xiàn)的基本信息，例如電器使用狀況、長期房間使用情況、門窗完整狀況等。若出現(xiàn)無法判斷信息及時(shí)向客戶發(fā)送信息以便進(jìn)行確認(rèn)。若判斷信息無誤，及時(shí)切換監(jiān)控信息。

2.1.2 內(nèi)部程序的優(yōu)化：

根據(jù)圖像處理的基本知識，對房屋的基本狀況進(jìn)行判斷與分析。主要利用到以下幾個方面：灰度值的變化、對背景圖像的分析判斷、圖像處理、圖像的差值發(fā)、圖像的處理幀的所用時(shí)間、圖像的中值濾波判斷法、圖像分割與整合等方法對圖像進(jìn)行判斷。

2.1.3 傳感器反饋方式

可以通過阻值判斷法、觸摸指紋檢測法、觸發(fā)形成短路法、傳感器開路（即傳感器由于遭受外力陪切斷）等一系列方式進(jìn)行反饋。

2.2、系統(tǒng)的平臺結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

智能家居在結(jié)構(gòu)上一般遵循：對不同的房間、走廊進(jìn)行不同地點(diǎn)的監(jiān)控；對不明身份的陌生人進(jìn)行系統(tǒng)提示；對相應(yīng)的電器狀況一起長時(shí)間的房間狀況進(jìn)行分析整合。每個結(jié)構(gòu)對應(yīng)的有其關(guān)鍵特點(diǎn)。

（1）正如大型酒店常見的監(jiān)控設(shè)施布局一樣，實(shí)時(shí)獲取不同線路的信息提示，而且能很好的進(jìn)行實(shí)時(shí)的線路切換，使其良好的對全部酒店的全方位進(jìn)行監(jiān)控；

（2）對進(jìn)入的可疑人物進(jìn)行分析判斷，然后根據(jù)近期的房間的基本狀況進(jìn)行分析判斷，并根據(jù)基本狀況看是否進(jìn)行報(bào)警還是僅僅提醒用戶，在特殊位置進(jìn)行標(biāo)注，以提示管理人員；

（3）房間狀況跟最近的基本狀況進(jìn)行對比，然后得出結(jié)果關(guān)閉不必要的設(shè)備，并提醒用戶由于何種原因關(guān)閉設(shè)備。設(shè)備的基本狀況根據(jù)家庭有無人員來調(diào)節(jié)家電的使用，通知用戶進(jìn)行處理；

（4）根據(jù)可疑人物的可疑程度進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，并運(yùn)行跟蹤程序，設(shè)置跟蹤界面在醒目位置。

三、安防監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1、監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

監(jiān)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)包括視頻的傳輸方式、確定人物自動跟蹤、網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)木幋a、信息的實(shí)時(shí)傳輸。

3.2、視頻的基本傳輸方式

首先視頻傳輸過程中必須滿足一些特性：首先必須根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的基本狀況實(shí)時(shí)調(diào)整視頻的分辨率，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的變化。其次，根據(jù)用戶的基本需求，實(shí)施分配網(wǎng)絡(luò)的變化所帶來的分辨率變化。最后能夠根據(jù)圖像變化實(shí)現(xiàn)時(shí)間空間的自主變換。

3.3、人物自動跟蹤

首先建立人物的基本模型，然后根據(jù)模型判斷時(shí)候是人物，然后鎖定人物，再用于判斷是否是不是可疑人物，再提示是否跟蹤目標(biāo)。再者根據(jù)關(guān)的基本成像信息，判斷是否需要對目標(biāo)進(jìn)行定位，再根據(jù)相鄰值的像素判斷法，判斷是否是人物，最后根據(jù)背景圖像判斷法，用于確認(rèn)時(shí)候?qū)τ跋駭?shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤。在此過程中容易造成以下誤差，對于一些快速移動的任務(wù)，無法有效的對人物進(jìn)行分析，從而造成不必要的麻煩，為了解決這種問題，需要及時(shí)的調(diào)整圖像的分辨率從而應(yīng)對這種問題的出現(xiàn)。再者可以根據(jù)，背景圖像的實(shí)時(shí)更新，調(diào)整對圖像的判斷，在提高圖像的分辨率的同時(shí)，必須提高網(wǎng)絡(luò)的帶寬，以滿足提高分辨率所帶來的不必要負(fù)擔(dān)。

3.4、系統(tǒng)的軟件應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

在系統(tǒng)測試的同時(shí)，對室內(nèi)的不同傳感器的值進(jìn)行瀏覽，以檢測不同地點(diǎn)，相同實(shí)物對相同的傳感器的值是否產(chǎn)生相同的影像，若不同，得出不同結(jié)論，并根據(jù)結(jié)論對事物進(jìn)行分析判斷，一般應(yīng)用于不同的情況變化，根據(jù)相應(yīng)的結(jié)論，給予用戶不同的補(bǔ)救措施并根據(jù)補(bǔ)救措施得出相應(yīng)的報(bào)告，進(jìn)行歸納總結(jié)。

結(jié)語

文中提到的智能家居安防監(jiān)控系統(tǒng)主要對基本流程的設(shè)計(jì)和對軟件部分的分析，最終得到結(jié)果，并予以實(shí)現(xiàn)。這種安防監(jiān)控系統(tǒng)在以后的日常生活中將被廣泛的應(yīng)用于日常家庭安全的防護(hù)、消防安全的及時(shí)報(bào)時(shí)等方向。這種安防監(jiān)控系統(tǒng)在以后的現(xiàn)實(shí)生活中有著廣泛的現(xiàn)實(shí)價(jià)值和實(shí)用性、開放性的前景。（作者單位：廣西壯族自治區(qū)公安廳科技信息化處）

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第3篇：智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案范文

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第4篇：智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案范文

關(guān)鍵詞：智能家居，嵌入式系統(tǒng)，WindowsCE，VisualC++，Delphi

1緒論

目前，科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，借助飛速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)，人們可以足不出戶地縱覽全球。為了適應(yīng)信息化的需求，科研機(jī)構(gòu)將智能化的理念引入小區(qū)管理，并進(jìn)一步引入家庭，從而產(chǎn)生了智能家居的概念。將手機(jī)通信和以太網(wǎng)通信技術(shù)引入智能家居的設(shè)計(jì)，恰好利用了現(xiàn)有的良好的通信條件，使在外的業(yè)主能及時(shí)了解家中的安全，提高業(yè)主的安全感，而且通過手機(jī)實(shí)時(shí)控制家電，提高了業(yè)主生活的舒適度。

本文提出了基于嵌入式系統(tǒng)ARM10的智能控制平臺的設(shè)計(jì)，功能包括了短信控制家電，傳感器探測非正常環(huán)境并且通過手機(jī)短信告知業(yè)主，以及以太網(wǎng)實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控等功能。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1硬件總體設(shè)計(jì)框圖

根據(jù)上文的功能需要，設(shè)計(jì)出由ARM10為控制核心，單片機(jī)控制的家電控制模塊和傳感器報(bào)警模塊，并且包含GSM通信模塊的智能家居系統(tǒng)，硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。

2.2控制核心選擇

智能家居控制系統(tǒng)采用如圖2-2所示的XSBase270作為開發(fā)平臺，該平臺基于Intel®高性能的PXA270處理器，支持WindowsCE和Linux等嵌入式操作系統(tǒng)，是針對教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的多功能實(shí)驗(yàn)平臺。

PXA270處理器的最高主頻可達(dá)520MHz，且該處理器被加入了WirelessMXX技術(shù)，大大的提高了多媒體處理能力，而且加入了IntelSpeedStep動態(tài)電源管理技術(shù)，在保證CPU性能的前提下，最大限度的降低設(shè)備功耗[1]。

XSBase270配置32MFLASHROM，64MSDRAM，并配備了觸摸屏、以太網(wǎng)、USB、串口、CF/MMC、PCMCIA等接口。滿足了智能家居系統(tǒng)控制中心的硬件要求。

2.3家電控制板

家電控制板采用AT89C51為控制核心。擴(kuò)展板的元件布局如圖2-3所示，其上有四盞LED分別模擬四種家電，三個按鈕模擬三種傳感器。其中四盞LED分別連接單片機(jī)的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3；三個按鈕分別連接P2.0、P2.1、P2.2。

2.3.1串行端口電路

家電控制板采用串口與XSBase270實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行通信，其采用了經(jīng)典的兼容RS-232標(biāo)準(zhǔn)的MAX232芯片作為串口的電平轉(zhuǎn)換芯片。電路的連接如圖2-4所示：

如上圖所示，家電擴(kuò)展板采用的是常用的DB9頭作為串口接口，其針腳定義圖如圖2-5所示：

其中2腳RxD為接收引腳，3腳TxD為發(fā)送引腳，GND為信號地引腳。一般情況下普通串口只接這幾個引腳；特殊的串口，如藍(lán)牙串口除接上述的三個腳之外，還接了DSR引腳和CTS引腳，是因?yàn)樗{(lán)牙串口的數(shù)據(jù)流輸出采用這兩個腳的信號控制；而其他引腳是跟MODEM相關(guān)的。在智能家居系統(tǒng)中，家電控制板接普通串口，GSM模塊接藍(lán)牙串口。

RS-232信號相對于信號地而言，在正負(fù)電平之間擺動。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端輸出的正電平在+5V到+15V之間，負(fù)電平在-5V和-15V之間。無數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，線上為TTL電平。接收器典型的工作電平在+3V~+12V與-3V~-12V。由于發(fā)送電平和接收電平的差僅為2~3V左右，所以其共模抑制能力差，加上雙絞線的分布電容，信號傳輸距離最大為15m，最高速率為20kb/s[2]。

MAX232包含2個驅(qū)動器、2個接收器和一個電壓發(fā)生器電路，提供TIA/EIA-232-F電平。該器件符合TIA/EIA-232-F標(biāo)準(zhǔn)，每一個接收器將TIA/EIA-232-F電平轉(zhuǎn)換成5VTTL/CMOS電平。每一個發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA-232-F電平。

2.3.2家電控制電路

家用電器控制的接口電路如圖2-7所示，K1～K4為繼電器，分別控制四路家電的閉合和斷開，Q1～Q4為繼電器線圈電流驅(qū)動，電路由單片機(jī)的P1口進(jìn)行控制，DD1～DD4發(fā)光二極管用于顯示某路控制電路的工作情況，主要為了調(diào)試電路而設(shè)置。

2.3.3傳感器接口電路

如圖2-8所示，在傳感器沒有報(bào)警信號時(shí)，光電耦合芯片處于截止?fàn)顟B(tài)，與之相接的單片機(jī)端口為低電平；當(dāng)傳感器有報(bào)警，傳感器輸出高電平，此時(shí)光電耦合芯片導(dǎo)通，與之相接的單片機(jī)端口為高電平，由單片機(jī)對報(bào)警信號進(jìn)行采集并做出相應(yīng)處理。

2.4GSM通信模塊

GSM通信部分采用如圖2-9所示的西門子MC35GSM/GPRS無線模塊作為通信工具。它支持EGSM900和GSM1800雙頻，支持?jǐn)?shù)字、語音、短消息和傳真，使用AT指令控制發(fā)送短消息。它采用9V直流電源供電，通過RS-232串行端口與XSBase270試驗(yàn)箱連接進(jìn)行通信。

2.5視頻監(jiān)控模塊

視頻采集模塊采用使用中星微（Vimicro）公司的ZC0301P芯片的攝像頭，ZC0301P芯片可支持USB1.1接口，硬件最高支持VGA分辨率（640×480）。在VGA模式下可達(dá)到15幀/秒速率，在CIF（352×288）和SIF（320×240）模式下可達(dá)到30幀/秒速率。它通過USB接口連接到XSBase270試驗(yàn)箱。

2.6總體軟件設(shè)計(jì)方案

根據(jù)智能家居的硬件設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)出軟件的總體設(shè)計(jì)方案如圖2-11所示：

其中:、

（1）家電控制系統(tǒng)和GSM網(wǎng)絡(luò)通信各自獨(dú)占一個RS-232串口。家電控制系統(tǒng)接XSBase270的紅外串口，GSM模塊接藍(lán)牙串口。如圖2-12所示。

（2）實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控通過USB攝像頭捕捉圖像，圖像數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)發(fā)送到PC客戶端進(jìn)行圖像還原。

（3）以太網(wǎng)通信基于TCP/IP協(xié)議，測試環(huán)境為局域網(wǎng)，若投入到因特網(wǎng)的應(yīng)用，則需要在服務(wù)端、客戶端所在的局域網(wǎng)連接到因特網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)——即路由器上，要進(jìn)行端口映射，才可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的連接。

智能家居系統(tǒng)的軟件基于WindowsCE5.0嵌入式操作系統(tǒng)。WindowsCE被設(shè)計(jì)成一種分層結(jié)構(gòu)，從下而上一共分為了硬件層、OEM層、操作系統(tǒng)層和應(yīng)用層共四個層[3]。這種層次的結(jié)構(gòu)將硬件和軟件，操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件隔離開，以便于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的移植。智能家居的軟件設(shè)計(jì)主要是集中在應(yīng)用層。

3操作系統(tǒng)的定制

WindowsCE5.0嵌入式操作系統(tǒng)的定制依靠PlatformBuilder5.0完成。PlatformBuilder是微軟公司設(shè)計(jì)的用于嵌入式操作平臺定制與驅(qū)動程序的開發(fā)的工具。推出它的目的之一就是讓用戶可以更好的將嵌入式操作系統(tǒng)移植到特定的目標(biāo)平臺上。

3.1BSP的安裝

第5篇：智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案范文

摘要：本文將ZigBee 技術(shù)應(yīng)用到智能家居系統(tǒng)中，提出了一種以ZigBee 技術(shù)為基礎(chǔ)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)以STM32F103VCT6 為控制核心，選擇了合適的ZigBee 模塊進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對家居環(huán)境的檢測與控制。結(jié)果表明，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，具有廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：智能家居 ZigBee 嵌入式系統(tǒng)

一、引言

隨著人們生活水平的提高以及計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，智能家居逐漸成為未來家居生活的發(fā)展方向。智能家居不僅能給用戶提供安全、健康和舒適的生活環(huán)境，而且用戶能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控自己的家居狀態(tài)和控制家庭電器設(shè)備。在智能家居控制系統(tǒng)中，采用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以解決有線網(wǎng)絡(luò)布線麻煩，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)多，使用電纜數(shù)量龐大等問題，更符合家庭網(wǎng)絡(luò)簡潔性、靈活性、模塊化、擴(kuò)展性及獨(dú)立性的通信特點(diǎn)，將無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于家庭網(wǎng)絡(luò)己經(jīng)成為主流趨勢。本文結(jié)合實(shí)際設(shè)計(jì)了一種家居無線控制系統(tǒng)，并對其進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。

二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)與功能

本文構(gòu)造了一個基本的智能家居系統(tǒng)，功能具體描述如下：

（1）安防功能。目前家庭安防系統(tǒng)主要功能是監(jiān)控非法闖入和門的開關(guān)等。一旦出現(xiàn)問題事件，系統(tǒng)會自動發(fā)出相應(yīng)的信號給主控制器，及時(shí)通知用戶有情況發(fā)生。

（2）家電控制。對家電實(shí)行智能控制，用一個便攜的觸摸屏控制器就可以控制家里的任何電器，包括電視機(jī)、冰箱、空調(diào)、電腦等，還可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)開關(guān)電器等功能。

（3）燈光控制。根據(jù)不同的室內(nèi)自然光強(qiáng)度，可以智能地調(diào)節(jié)發(fā)光強(qiáng)度，外加的光敏控制元件可以感測外而光的強(qiáng)度，并且根據(jù)實(shí)際設(shè)定的要求自動調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度。

智能家居控制系統(tǒng)依靠一個控制中心來對整個家居進(jìn)行控制，使用ZigBee 技術(shù)組建了一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為各個功能部件之間的數(shù)據(jù)傳輸和控制的樞紐?？刂菩盘柾ㄟ^遙控器發(fā)送到控制中心，控制中心接受控制信號進(jìn)行分析處理發(fā)出控制命令到各個開關(guān)并接受反饋信號將信號顯示在顯示屏上。

三、系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)

本文設(shè)計(jì)的無線智能家居控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要是由控制中心，ZigBee 模塊，顯示模塊，電源模塊等部分組成，其硬件結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示。

1、控制中心

控制中心選用了STM32 F103VCT6 微處理器，該處理器采用了ARM 公司具有突破性的Cortex-M3 內(nèi)核，該芯片集成性高，低功耗，接口豐富，是整個智能家居系統(tǒng)的核心。STM 32 通過ZigBee 無線通信網(wǎng)絡(luò)收發(fā)信號對家居生活中的各種電器進(jìn)行控制和檢測，同時(shí)提供防火強(qiáng)功能防止外界對系統(tǒng)的干擾和惡意破壞。同時(shí)還可以根據(jù)實(shí)際需求，外接多種輸入信號，以滿足不同的控制需求。

2、ZigBee 通信模塊的設(shè)計(jì)

本智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用由挪威Chipcon 公司設(shè)計(jì)的一款真正符合IEEE802.15.4 標(biāo)準(zhǔn)的片上ZigBee 產(chǎn)品是無線收發(fā)器CC2430。無線收發(fā)器CC2430 是一種射頻發(fā)射芯片，采用。18pmCMOS 工藝制造，工作電流損耗為27mA，接收和發(fā)射模式時(shí)損耗甚至更低。它自帶射頻（RF）收發(fā)器，集成一個加強(qiáng)型8位8051MCU，8 KBRAM，32/64/128 KB 的Flash 內(nèi)存、ADC 模/數(shù)接口、動態(tài)內(nèi)存存取DMA、看門狗程序等。在本設(shè)計(jì)中CC2430工作在2.4GHz 頻段（全球），采用低電壓（3.3V）供電，且功耗低（發(fā)送模式時(shí)為25mA，接收模式時(shí)為27mA）、具有較強(qiáng)抗干擾性和優(yōu)良的無線接收靈敏度，最大傳送速率可達(dá)到250kbps，只需接極少外部元件。

由CC2430 核心處理器、無線收發(fā)模塊、各類傳感器、各類I/O 接口電路和供電模塊組成了ZigBee 模塊如圖2 所示。該模塊將家庭中的各種電器連成網(wǎng)絡(luò)，對用電設(shè)備如冰箱、洗衣機(jī)、電燈、電視、空調(diào)等的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)最大限度的節(jié)省能源，對家居環(huán)境中的溫度、濕度、有毒氣體含量、門窗關(guān)閉進(jìn)行檢測保證居住的舒適與安全。

本文所構(gòu)造的基本智能家居控制系統(tǒng)，采用ZigBee 星形結(jié)構(gòu)，包括一個協(xié)調(diào)器和若干終端設(shè)備。結(jié)構(gòu)拓?fù)漭^為簡單，路由方案簡單，無需其他路由信息，所有數(shù)據(jù)包均通過唯一的協(xié)調(diào)器中繼。因此該網(wǎng)絡(luò)只具有兩類網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)：一類是主節(jié)點(diǎn)，一類是分節(jié)點(diǎn)。在星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下，只允許主、分節(jié)點(diǎn)間通訊，而不能進(jìn)行分節(jié)點(diǎn)間通信。

3、顯示模塊

顯示模塊選用3.2 寸TFT 真彩觸摸屏模塊，功耗低，支持8/16 位總線接口，鏡面屏，超高高度，模擬I/O 控制，彩屏模塊上配置A D S 7843 觸摸控制器，支持一個SD 卡（SPI 方式），支持一個SPI 的DA TA FLASH，構(gòu)成人機(jī)交互圖形界面并且顯示當(dāng)前時(shí)間、日期、溫度、濕度、門窗關(guān)閉情況，有毒氣體含量等反饋信息。

四、系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)

整個智能家居控制系統(tǒng)以STM 32 微處理器為控制核心，支持C 語言與匯編語言混合編寫。底層驅(qū)動由匯編語言編寫，對外采用C 語言接口，人機(jī)交換采用Linux 嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)軟件山系統(tǒng)主程序、初始化子程序、ZigBee 通信子程序、傳感檢測子程序、顯示子程序、報(bào)警子程序、數(shù)據(jù)處理子程序等模塊組成，主程序?qū)崿F(xiàn)流程圖如圖3 所示。

五、結(jié)束語

針對我國智能家居快速發(fā)展的需求，本文將ZigBee 技術(shù)引入了傳統(tǒng)的智能家居系統(tǒng)。使用了ZigBee 的無線智能家居系統(tǒng)放置靈活，節(jié)省了傳統(tǒng)智能家居系統(tǒng)的安裝布線成本，同時(shí)可靠性也進(jìn)一步加強(qiáng)，將會有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1] 李文仲，段朝玉.ZigBee 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)入門與實(shí)踐[M]。北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2007.

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第6篇：智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案范文

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng) 智能家居 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)法

智能家居就是以住宅為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ?、網(wǎng)絡(luò)通信、信息家電、設(shè)備自動化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。智能家居系統(tǒng)可以為您提供家電控制、照明控制、窗簾控制、電話遠(yuǎn)程控制、室內(nèi)外遙控、防盜報(bào)警、以及可編程定時(shí)控制等多種功能和手段，使您的生活更加舒適、便利和安全。筆者所在的課題組利用當(dāng)前智能家居技術(shù)的新理念與技術(shù)，開發(fā)技術(shù)先進(jìn)、性能卓越、實(shí)用性強(qiáng)的物聯(lián)網(wǎng)智能家居實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，并指導(dǎo)學(xué)生掌握其管理與維護(hù)技術(shù)。

1 物聯(lián)網(wǎng)智能家居實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)組成和內(nèi)涵

物聯(lián)網(wǎng)智能家居實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)由智能照明、智能安防、人臉識別門禁、智能音響、智能冰箱、能耗監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、智能窗簾等子系統(tǒng)，及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上位機(jī)管理軟件組成，各子系統(tǒng)通過連接電纜進(jìn)線連接，采用 ZigBee、wifi、3G 多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳輸傳感及控制信息。系統(tǒng)支持智能家居設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試以及應(yīng)用編程等多種方式來鍛煉師生的技術(shù)水平，是一套既能展示物聯(lián)網(wǎng)智能家居應(yīng)用，又能掌握相應(yīng)技能和知識的實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。

本開發(fā)平臺實(shí)現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)三層（感知層，網(wǎng)絡(luò)層，應(yīng)用層）的全方位技術(shù)運(yùn)用，比較全面的兼顧了物聯(lián)網(wǎng)所涉及的各類技術(shù)，包括無線傳感器硬件、嵌入式軟件系統(tǒng)、Wifi、Internet 端應(yīng)用軟件開發(fā)教學(xué)，設(shè)計(jì)提供了智能家居多個子系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)訓(xùn)，該系統(tǒng)所涉及到的技術(shù)主要包括：電子電路、2.4GHz 高頻通訊、ZigBee 無線網(wǎng)絡(luò)、無線傳感器、無線 SoC、嵌入式 ARM、UHF RFID 射頻識別、3G、Ethernet、服務(wù)端軟件開發(fā)。

開發(fā)平臺提供了功能強(qiáng)大的以 ARM 處理器為內(nèi)核的網(wǎng)關(guān)硬件和自主研發(fā)的網(wǎng)關(guān)核心軟件，不僅能完成多種無線網(wǎng)絡(luò)管理，傳感器和射頻識別信息處理，而且可以通過不同無線和有線網(wǎng)絡(luò)路徑，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)管理平臺，并存入數(shù)據(jù)庫，支持遠(yuǎn)程訪問，并運(yùn)用虛擬技術(shù)仿真智能家居場景及設(shè)備解決場地及設(shè)備制約因素。

2 系統(tǒng)功能

針對職院學(xué)生，主要鍛煉的是學(xué)生的動手能力和實(shí)際操作的技能。學(xué)生可以根據(jù)自己的設(shè)計(jì)想法改變模擬房間內(nèi)環(huán)境，也可以通過一體式計(jì)算機(jī)通過因特網(wǎng)訪問房間內(nèi)自動化服務(wù)器，對智能設(shè)備、視頻監(jiān)控等遠(yuǎn)程控制、訪問。該裝置能進(jìn)行智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)、線路的設(shè)計(jì)與連接、調(diào)試、故障排除、系統(tǒng)配置等實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)。

在打分環(huán)節(jié)考慮到人為因素對比賽結(jié)果的影響，在系統(tǒng)中，特別設(shè)計(jì)了自動評分功能，對各個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連通性、電源接線、軟件配置進(jìn)行自動化檢測，為實(shí)訓(xùn)成績提供客觀的依據(jù)。

2.1 智能照明

包括智能照明管理軟件模塊、燈控模塊/調(diào)光模塊、通信模塊、燈具，通過和網(wǎng)關(guān)通信，支持本地控制和管理軟件遠(yuǎn)程控制，本地可以設(shè)置感應(yīng)開/關(guān)閉，并和光敏檢測模塊聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)自動化。

2.2 智能安防

包括智能安防管理軟件模塊、窗磁、煙霧感應(yīng)器、主動紅外入侵探測器、攝像機(jī)、雙鑒探測器對非法入侵、火情、煙塵等監(jiān)測，針對突發(fā)事件做出緊急處理，與 GSM/GPRS 短息貓聯(lián)動，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有異常時(shí)攝像機(jī)自動截取畫面并發(fā)送消息至指定手機(jī)或報(bào)警。

2.3 人臉識別門禁

人臉識別門禁系統(tǒng)由主人臉識別門禁機(jī)、門禁控制器和電鎖組成（聯(lián)網(wǎng)時(shí)外加電腦和網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備），使用方式屬非接觸方式，出入人只要在人臉識別門禁機(jī)附近（30-80 厘米）晃動一次，人臉識別門禁機(jī)就能將識別結(jié)果發(fā)送到門禁控制器上，然后由門禁控制器進(jìn)行檢查核對合法性，決定是否進(jìn)行開門動作。整個過程只要在有效的使用范圍內(nèi)均可實(shí)現(xiàn)門禁管理功能。人臉識別門禁機(jī)安裝門邊墻內(nèi)外，而不影響其工作。

人臉作為每個人身體的一部分、不能復(fù)制、安全可靠。并通過網(wǎng)絡(luò)與電腦進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控（可由電腦發(fā)指令開/關(guān)所有門，并可實(shí)時(shí)查看所有門的狀態(tài)）、數(shù)據(jù)處理、查詢、報(bào)表輸出等。

2.4 智能音響

包括智能音響管理軟件模塊、情景音樂系統(tǒng)主機(jī)、高保真音箱，通過軟件平臺來控制音樂的播放。

2.5 智能冰箱

包括智能冰箱管理軟件模塊、RFID 讀寫器、食物冷藏柜。通過 RFID 技術(shù)實(shí)現(xiàn)食物管理功能，通過 PC管理平臺訪問，配合食品圖示，能看到冰箱內(nèi)的食物信息，食品提醒設(shè)置，一旦冰箱內(nèi)食物短缺或過期，就會發(fā)送短息到指定手機(jī)。

2.6 能耗監(jiān)測

包括能耗管理軟件模塊、智能插座、能耗統(tǒng)計(jì)模塊。通過智能插座實(shí)現(xiàn)所有電器通過數(shù)據(jù)采集終端，無線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)無線抄表、管理功能?？梢远ㄖ平y(tǒng)計(jì)分析功能，并通過監(jiān)控系統(tǒng)控制臺、智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)可視化查看和管理，體現(xiàn)綠色節(jié)能理念。

2.7 環(huán)境監(jiān)測

本系統(tǒng)包括環(huán)境監(jiān)測管理軟件模塊、溫濕度、光敏無線通信模塊。實(shí)現(xiàn)溫度、濕度、光敏等監(jiān)測，針對環(huán)境參數(shù)設(shè)備智能開啟相關(guān)設(shè)備自動調(diào)節(jié)環(huán)境溫濕度或與其他系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)動，對突發(fā)事件做出緊急處理。

2.8 智能窗簾

本系統(tǒng)包括智能窗簾管理軟件模塊、窗簾控制器、電動窗簾，通過和網(wǎng)關(guān)通信，支持本地和管理軟件遠(yuǎn)程控制， 本地可以設(shè)置感應(yīng)開/關(guān)閉，并和光敏檢測模塊聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)自動化。

2.9 上位機(jī)管理軟件

系統(tǒng)包括照明、窗簾、能耗、電器、安防、環(huán)境監(jiān)測、實(shí)訓(xùn)評估模塊，本實(shí)訓(xùn)管理平臺是以上各個系統(tǒng)的一個綜合性、集中管理平臺。內(nèi)容包括：系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)查看、遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)計(jì)分析、參數(shù)設(shè)置、預(yù)警。如圖1所示。

3 系統(tǒng)特色

真實(shí)的家居環(huán)境需要投入大量的人力物力，從實(shí)訓(xùn)的角度來說，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和經(jīng)歷建造樣板房，投入巨大。因此，設(shè)計(jì)采用模擬家居環(huán)境的智能家居系統(tǒng)，將涉及到的應(yīng)用及控制模塊和設(shè)備安裝部署在可收縮的網(wǎng)孔板機(jī)柜上，減少對空間的占用，并可應(yīng)用于以后的實(shí)訓(xùn)教學(xué)中。

智能家居實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)安裝在一個網(wǎng)孔板機(jī)柜上，可以收攏展開，展開后尺寸為 2.4m*0.8m*1.9m（長*寬*高），收攏后尺寸為 0.8m*0.8m*1.9m（長*寬*高），實(shí)訓(xùn)設(shè)備可以自由安裝，具有很大的靈活性。

各系統(tǒng)的控制模塊均安裝在 86 盒內(nèi)，可靈活部署在網(wǎng)孔板的任意位置，方便師生根據(jù)自己的設(shè)計(jì)完成施工。

4 總結(jié)

本文介紹了一個物聯(lián)網(wǎng)智能家居實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)中模擬了智能家居中的部分場景，并在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中做了大量的模擬測試，程序運(yùn)行良好?？傊?，進(jìn)行基于 ZigBee 技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析，有利于提升基于物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平，促進(jìn)在實(shí)際中的推廣應(yīng)用，具有積極作用和價(jià)值意義。

參考文獻(xiàn)

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[3]陳龍濤，羅桂娥，周衛(wèi)等.基于ZigBee 技術(shù)智能家居系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2010.29（20）：100-102.

作者簡介

江進(jìn)（1981-），男，江蘇省句容市人。碩士學(xué)位。現(xiàn)為江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程系教師。研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)。

第7篇：智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案范文

關(guān)鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng)； 智能化家居系統(tǒng)； 軟件； ZigBee通信模塊

中圖分類號： TN948.64?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）20?0061?03

Abstract： The design scheme of intelligent home control system based on ZigBee， in which S3C2440 is taken as the central controller of home gateway， and ZigBee and GPRS communication technologies are used， is proposed by means of deep analysis of application occasions and technical features of the system to achieve the overall management and remote communication， and show the characteristics of intelligent home humanization and intelligentization. The test result shows that the receiving data accuracy of the system is 98.93%， 99.88% and 99.93% corresponding to the test time of 1 h， 10 h and 20 h， which indicates that the system is stable and reliable， and the communication accurate rate is high.

Keywords： Internet of Things； intelligent home system； software； ZigBee communication module

隨著人們生活水平的提高，人們的生活方式和精神追求發(fā)生明顯變化。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，成功掀起一場信息技術(shù)和產(chǎn)業(yè)革命，為智能化發(fā)展提供重要支撐。智能家居是指借助計(jì)算機(jī)、通信、傳感等技術(shù)把家居環(huán)境中各種設(shè)備相互連接，集合各項(xiàng)功能為一體的系統(tǒng)[1]。物聯(lián)網(wǎng)智能化家居系統(tǒng)是以住宅為載體，通過無線聯(lián)動方法控制各種設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)自動化、智能化家居管理功能，為人們提供安全、便捷的生活空間做出重要貢獻(xiàn)。

1 物聯(lián)網(wǎng)智能化家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1.1 分析智能家居系統(tǒng)的需求

現(xiàn)階段，我國智能化家居行業(yè)發(fā)展并不成熟，國內(nèi)并未制定統(tǒng)一的行業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)作為參照[2]。設(shè)計(jì)的智能家居系統(tǒng)必須遵循用戶的需求和以家居環(huán)境為依據(jù)，從而滿足不同類型用戶的需求。智能化家居系統(tǒng)必須滿足下列標(biāo)準(zhǔn)：

（1） 保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)男畔⒁Ｕ习踩煽浚偈怪醒肟刂浦行膶?nèi)實(shí)現(xiàn)對其家居模式信息的處理[3]。

（2） 成本低廉。智能化家居系統(tǒng)要考慮普及推廣效果，根據(jù)多數(shù)消費(fèi)者的消費(fèi)能力展開設(shè)計(jì)，選擇的技術(shù)、硬件均在消費(fèi)者能夠承受的范圍內(nèi)。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)智能化家居系統(tǒng)主要包含家庭網(wǎng)關(guān)、硬件、軟件、無線通信單元等部分[4]。家庭網(wǎng)關(guān)作為整個家居系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不單單承擔(dān)著內(nèi)部和外部網(wǎng)絡(luò)的相互通信，也借助無線通信網(wǎng)絡(luò)對設(shè)備終端開展實(shí)施監(jiān)控及管理[5]。家居環(huán)境內(nèi)各類智能用電器借助無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)連接，達(dá)到交換信息的目的。家居安保系統(tǒng)把門禁控制、防火、防盜等系統(tǒng)合理結(jié)合，確保人們家居環(huán)境的安全。在室內(nèi)安裝的各個傳感器采用ZigBee技術(shù)與ARM控制器相互連接，如果傳感器檢測到室內(nèi)存在異常情況，借助ZigBee無線通信網(wǎng)絡(luò)及時(shí)通知ARM控制器，由該控制器依據(jù)不同信號開展針對性處理[6]。本次設(shè)計(jì)的智能化家居系統(tǒng)還配備友好用戶界面，本界面可以展現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)各個部件的運(yùn)行情況，便于用戶實(shí)時(shí)查詢家居設(shè)備運(yùn)行情況。

2 設(shè)計(jì)智能化家居系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中使用三星公司生產(chǎn)的S3C2440微處理器芯片。這種芯片是CPU設(shè)計(jì)ARM920T內(nèi)核，與普通的單片機(jī)比較，其運(yùn)行速度更快，可以滿足系統(tǒng)對實(shí)時(shí)性的需求[7]。同時(shí)，這種芯片設(shè)置兩通道SPI、三通道UART、USB主設(shè)備芯片，便于及時(shí)擴(kuò)展設(shè)備。因此，本設(shè)計(jì)中，在S3C2440芯片上添加電源模塊、報(bào)警模塊、以太網(wǎng)模塊、按鍵與顯示模塊等設(shè)備。S3C2440芯片包含相應(yīng)的內(nèi)存管理單元（MMU），能夠更好地運(yùn)行Linux嵌入式操作系統(tǒng)，這種設(shè)計(jì)具有功耗低、性能好等優(yōu)點(diǎn)，完全滿足設(shè)計(jì)要求[8]。硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。

2.1 GPRS通信模塊

第8篇：智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案范文

關(guān)鍵詞： 安防系統(tǒng)； Cortex?A8； Cortex?M0； ZigBee

中圖分類號： TN948.64?34； TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2016）24?0075?04

Design and implementation of intelligent security system based on ARM platform

LIU Chunlin， YANG Hui

（School of Information Engineering， Kaili University， Kaili 556011， China）

Abstract： In order to solve the problems of low reliability， high cost and poor system integration of the traditional security system， a new design scheme of intelligent security system based on ARM platform is proposed. A front?end equipment taking Cortex?A8 as the controller， as well as a terminal equipment taking LPC11C14 as controller， ZICM2410 as the ZigBee RF module and SC16IS752 as UART module converted through SPI are designed. The Linux3.0.8 kernel， Android4.0 version file system， Arm?none?linux?gnueabi?gcc tool chain， Eclipse development tool are used in the system to carried out the design of the software flow of the front end and the terminal equipment. The system test results show that the system can collect all kinds of security data in real time correctly， realize the effective monitoring of user access， and raise the alarm while the collected data is beyond the normal range.

Keywords： security system； Cortex?A8； Cortex?M0； ZigBee

智能安防系統(tǒng)主要是利用計(jì)算機(jī)、無線通信技術(shù)通過網(wǎng)絡(luò)化的管理，使得工作和生活更加輕松、安全。近年來，智能安防系統(tǒng)正在由數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化向智能化方向發(fā)展[1?3]。其通過物聯(lián)網(wǎng)、圖像識別處理、無線傳感器傳輸?shù)燃夹g(shù)實(shí)現(xiàn)智能安防系統(tǒng)事前預(yù)警、事中處理、事后能及時(shí)取證的全自動智能監(jiān)控[4]。上述系統(tǒng)集成可利用ARM平臺實(shí)現(xiàn)，其不僅能實(shí)時(shí)地采集安防區(qū)域的數(shù)據(jù)，同時(shí)具有成本低、可靠性高和便于系統(tǒng)集成的優(yōu)點(diǎn)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本文的安防系統(tǒng)利用Cortex_M0采集房間信息，Cortex_A8作為中央監(jiān)控服務(wù)器設(shè)備。

1.1 系統(tǒng)功能圖

Cortex?A8是一款高性能、高效率的ARMV7應(yīng)用處理器。Cortex?M0是一款尺寸小、性能高的ARM應(yīng)用處理器。Android界面顯示（Cortex?A8）來自于Cortex?m0模擬量，并可對Cortex?M0進(jìn)行控制或操作。基于Cortex?A8和Cortex?M0的系統(tǒng)功能圖，如圖1所示。

1.2 系統(tǒng)功能描述

系統(tǒng)采用Linux 3.0.8內(nèi)核、Android 4.0版本文件系統(tǒng)、Arm?none?linux?gnueabi?gcc工具鏈、Eclipse開發(fā)工具[5?6]，系統(tǒng)功能描述如表1所示。

2 前端數(shù)據(jù)中心

程序的線程定義如表2 所示，所用類定義如表3所示。前端數(shù)據(jù)中心Cortex?A8程序設(shè)計(jì)首先啟動主界面，跳轉(zhuǎn)到從界面顯示設(shè)備的詳細(xì)采集信息，控制線程完成用戶對設(shè)備的操作，在應(yīng)用層、FrameWork層、JNL層處理，最終由ZigBee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送數(shù)據(jù)并通過數(shù)據(jù)處理進(jìn)程完成數(shù)據(jù)的處理與校驗(yàn)。其程序設(shè)計(jì)流程圖見圖2。

3 前端Cortex?A8模塊設(shè)計(jì)

3.1 Cortex?A8 Android Application層數(shù)據(jù)流分析

3.1.1 NEWNODE新節(jié)點(diǎn)加入

終端設(shè)備開啟，通過ZigBee發(fā)送新節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)給前端設(shè)備，再由讀線程讀取并對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，判斷是否合法。若數(shù)據(jù)無誤，查詢該節(jié)點(diǎn)鏈表中是否存在，不存在則寫入鏈表并新建節(jié)點(diǎn)。新節(jié)點(diǎn)加入處理流程圖，如圖3所示。

3.1.2 NODEINFO節(jié)點(diǎn)信息更新

在節(jié)點(diǎn)存在的情況下，更新鏈表信息并判斷是否進(jìn)入節(jié)點(diǎn)從界面，若是則更新數(shù)據(jù)。節(jié)點(diǎn)信息更新處理流程圖，如圖4所示。

3.1.3 RFID，用戶出入

用戶持RFID卡出入時(shí)，從界面判斷是否在鏈表信息，若是則更新數(shù)據(jù)。用戶出入處理流程圖如圖5所示。

3.2 傳輸數(shù)據(jù)格式設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)包頭：終端設(shè)備向前端設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)包頭為0xAA， 前端設(shè)備向終端設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)包頭為0x55。設(shè)備號：終端設(shè)備號（房間號）。

數(shù)據(jù)類型：0x01是終端設(shè)備房間開啟監(jiān)控；0x02是溫濕度、感光度類型數(shù)據(jù)；0x30是LED_ON（開燈）；0x31是LED_OFF（關(guān)燈）；0x32是Fan_ON（開風(fēng)扇）；0x33是Fan_OFF（關(guān)風(fēng)扇）；0x34是Nixietube_ON（開數(shù)碼管）；0x35是Nixietube_OFF（關(guān)數(shù)碼管）；0x36是BEEP_ON（開蜂鳴器）；0x37是BEEP_OFF（關(guān)蜂鳴器）；0x04是RFID卡類數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)長度：數(shù)據(jù)域的字節(jié)數(shù)，校驗(yàn)為crc16校驗(yàn)。

4 終端Cortex?M0模塊設(shè)計(jì)

Cortex?M0主要采集溫濕度、光感度以及出入刷卡等信息，并將信息上傳至Cortex?A8。再由Cortex?A8發(fā)出指令通知Cortex?M0作處理操作。控制芯片選擇NXP的LPC11C14。其是ARM Cortex?M0系列處理器，能夠勝任終端數(shù)據(jù)采集的重任[7?10]。Cortex?M0與Cortex?A8之間通信采用ZigBee模塊，整體方案如圖6所示。

4.1 Cortex?M0工作流程

系統(tǒng)上電初始化，啟動定時(shí)器、配置各個I/O端口、初始化SPI端口。Cortex?M0工作流程，如圖7所示。

4.2 功能模塊描述

4.2.1 溫濕度傳感器DHT11

DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度傳感器，其具有成本低、性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。其與Cortex?M0的連接如圖8所示，其中上拉電阻R30是為了保證在總線空閑時(shí)，其狀態(tài)為高電平。

4.2.2 ZigBee通信模塊

ZigBee模塊選用ZICM2410，其與Cortex?M0之間是通過SC16IS752轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行連接的，如圖9所示。對于ZICM2410模塊，由于其使用方便，文中只需對數(shù)據(jù)接口進(jìn)行讀寫即可，對于網(wǎng)絡(luò)配置，可參照其操作手冊。

4.2.3 SC16IS752使用及操作流程

SC16IS752是一款SPI/I2C轉(zhuǎn)UART通信芯片，實(shí)際使用選擇SPI轉(zhuǎn)UART通信模式。在該模式下，自身只能作為從機(jī)，Cortex?M0為主機(jī)。Cortex?M0的ZigBee接收中斷程序流程，如圖10所示。系統(tǒng)上電初始化SPI端口，SPI數(shù)據(jù)發(fā)送和接收流程圖如圖11所示。

RFID讀卡模塊通過SPI0端口與Cortex?M0通信，其中斷引腳與Cortex?M0 I/O 端口連接。讀取I/O端口電平，即可判斷刷卡情況。RFID讀卡流程如圖12所示。

5 系統(tǒng)測試

打開Cortex?A8設(shè)備，啟動程序，打開Cortex?M0設(shè)備，程序檢測到設(shè)備并添加。系統(tǒng)界面當(dāng)前溫度25 ℃，濕度21%RH，光感值187，模擬用戶52443b78使用磁卡對Cortex?M0進(jìn)行刷卡出入操作。若采集的數(shù)據(jù)值超出正常范圍時(shí)，可激活LED顯示或蜂鳴器報(bào)警，系統(tǒng)信息界面如圖13所示。

6 結(jié) 語

本文設(shè)計(jì)一種基于ARM平臺的智能安防系統(tǒng)方案，系統(tǒng)由前端設(shè)備Cortex?A8和終端設(shè)備Cortex?M0組成，對系統(tǒng)的軟件流程進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，同時(shí)對終端硬件進(jìn)行了描述。最終，通過運(yùn)行測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)和監(jiān)控刷卡，并具有成本低、性能高、可移植性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

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第9篇：智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案范文

關(guān)鍵詞：智能插座；紅外學(xué)習(xí)；二次上電

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）32-0180-01

目前國內(nèi)家用電器中電視、空調(diào)等家電大多采用紅外遙控的方式，其通電后僅處在待機(jī)模式，需要通過紅外遙控器使其工作。而市面上在售的智能插座僅能夠通過控制插座的開關(guān)來達(dá)到控制家電的通斷電的目的，對于設(shè)備通電后的二次上電無能為力，并不能實(shí)現(xiàn)真正的智能控制，從而大大限制了使用場景[1]。本文提出了一種基于STC單片機(jī)的帶紅外遙控功能的智能插座設(shè)計(jì)方案，該智能插座能夠?qū)译姷募t外控制器按鍵進(jìn)行學(xué)習(xí)，其具有存儲共計(jì)128個按鍵、掉電保存等特性，能夠?qū)崿F(xiàn)大部分主流家用電器的紅外控制，解決了現(xiàn)有智能插座的二次上電問題，拓展了其使用場景，極大便利了日常生活。

1 系統(tǒng)整體框架

1.1 系y工作的基本原理

整個系統(tǒng)由主控制器、WIFI模塊、紅外學(xué)習(xí)模塊、OLED顯示器、溫濕度傳感器構(gòu)成[2]。其系統(tǒng)整體框架如圖1所示，該智能插座系統(tǒng)的工作流程如下：

圖1 系統(tǒng)的整體框架

1） 紅外學(xué)習(xí)過程。在系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)下，通過手機(jī)APP利用WIFI模塊向主控制器發(fā)送學(xué)習(xí)指令，主控器將指令傳送至紅外學(xué)習(xí)模塊，紅外模塊進(jìn)入學(xué)習(xí)模式，此時(shí)將設(shè)備的遙控器對準(zhǔn)紅外學(xué)習(xí)模塊，按下電源鍵，此時(shí)該設(shè)備的電源鍵的紅外碼值就被被紅外學(xué)習(xí)模塊記錄并存儲。學(xué)習(xí)完成后，通過手機(jī)APP向主控制器發(fā)送紅外發(fā)射指令，主控制器將指令傳輸至紅外學(xué)習(xí)模塊，紅外學(xué)習(xí)模塊發(fā)射紅外信號，設(shè)備做出相應(yīng)動作，學(xué)習(xí)成功。

2） 設(shè)備控制過程。完成學(xué)習(xí)的智能插座，在接入設(shè)備后，在手機(jī)APP端點(diǎn)擊插座開關(guān)按鈕，主控制器接收指令后，驅(qū)動三極管，使繼電器吸合從而使插座導(dǎo)通，完成一次上電。然后在手機(jī)APP端的設(shè)備遙控界面點(diǎn)擊剛剛進(jìn)行學(xué)習(xí)過的按鈕，向主控制器發(fā)送指令，主控制接收指令后，驅(qū)動紅外模塊發(fā)射紅外信號，控制設(shè)備啟動，完成二次上電。

1.2 系統(tǒng)的基本功能

1）插座控制，該智能插座系統(tǒng)，通過I/O口驅(qū)動三極管來控制繼電器的吸合和斷開，從而達(dá)到可以控制插座通斷的功能。

2）紅外遙控，通過紅外學(xué)習(xí)模塊實(shí)現(xiàn)對家電紅外遙控器按鍵的學(xué)習(xí)和存儲，再通過紅外發(fā)射器發(fā)射紅外信號，從而達(dá)到可以控制家電二次上電的目的。

3）定時(shí)功能，通過手機(jī)APP可以設(shè)定插座的工作區(qū)間，在指定的時(shí)間打開或關(guān)閉設(shè)備。

2 軟件功能實(shí)現(xiàn)以及測試效果

本智能插座系統(tǒng)通過安卓手機(jī)APP進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，手機(jī)APP采用易安卓平臺進(jìn)行開發(fā)，易安卓是在易語言的基礎(chǔ)上向移動平臺過渡的過程中誕生的，其于2013年6月，定位于基于安卓系統(tǒng)下的APP開發(fā)的全中文安卓編程語言，本語言的安卓APP代碼編寫非常符合國人的編程思維，極易上手。易安卓平臺可以進(jìn)行可視化編程，避免了傳統(tǒng)Eclipse需要大量代碼以及難以理解的問題，編寫一些簡單的安卓APP非常迅速，大大縮短開發(fā)時(shí)間[5]。

易安卓提供了大量組件進(jìn)行應(yīng)用，除了傳統(tǒng)的文本框、按鈕之外，還提供了與安卓契合的網(wǎng)絡(luò)模塊、傳感器模塊等，可以隨意調(diào)用，只需將組件拖入到可視化界面后，即可進(jìn)行編程。易安卓的程序、屬性、架構(gòu)與Eclipse一致，各模塊調(diào)用的外部圖片、音樂、連接等資源會在其左側(cè)的屬性區(qū)記錄，而每個模塊組件的事件發(fā)生位置也是可設(shè)定的，其事件列表在屬性區(qū)下方，通過設(shè)定事件，即可完成各功能在對應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的動作。

手機(jī)APP運(yùn)行時(shí)的界面如圖2所示，打開手機(jī)APP，手機(jī)APP會首先檢測手機(jī)WIFI的狀態(tài)，連接WIFI后，軟件會對WIFI的SSID進(jìn)行匹配，匹配成功，則進(jìn)入主界面，在主界面中可以看到當(dāng)前插座的運(yùn)行狀態(tài)，點(diǎn)擊紅外遙控設(shè)置可以進(jìn)入紅外遙控的操作界面，控制插座學(xué)習(xí)或發(fā)射紅外信號。

3 總結(jié)

經(jīng)過測試，該插座能夠兼容市面上大部分可以由紅外控制的家用電器，解決了目前智能插座只能控制家電一次上電的問題，而且其模塊化的設(shè)計(jì)，大大簡化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程，成本低廉、安裝簡單，也不需要過高的用戶學(xué)習(xí)成本，具有良好的推廣前景和使用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 葉國偉.智能家居市場現(xiàn)狀與趨勢[J]. 智能建筑，2012（6）54-55.

[2] 林炳炎，基于智能插座的家居系統(tǒng)[J]. 微型機(jī)與應(yīng)用，2014（22）：27-29.

[3] 李小琴.智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 電子世界，2013（17）：126-127.