時(shí)間：2023-06-01 09:46:46
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇家電遠(yuǎn)程控制，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
>> 基于PLC的遠(yuǎn)程溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基于ARM的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基于FPGA的電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于GSM的遠(yuǎn)程家電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于Android的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于SMS的汽車遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于RS 485的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 基于NI MyDAQ的溫室大棚設(shè)計(jì) 基于DTMF技術(shù)的家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基于嵌入式的智能塔吊遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基于ZigBee的電腦橫機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 基于NiosⅡ的遠(yuǎn)程家電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 基于PLC的遠(yuǎn)程水泵控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā) 基于Nut/OS的城市路燈遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究 基于WSCN的LED顯示屏遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基于ZigBee技術(shù)的遠(yuǎn)程無線智能燈光控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基于電力線載波通訊技術(shù)的家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 基于Internet的遠(yuǎn)程交通控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：l。此時(shí)要求本地服務(wù)器端相關(guān)的LabVIEW軟件及VI程序是打開的。操作者進(jìn)入運(yùn)行界面后可選擇對(duì)應(yīng)的被控對(duì)象控制臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。當(dāng)多個(gè)客戶端同時(shí)監(jiān)控服務(wù)器端時(shí)，可以多個(gè)同時(shí)控制，但只能有一個(gè)客戶端有控制權(quán)，其他的需等待釋放后獲得控制權(quán)。
5 結(jié) 論
該遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)成功的結(jié)合了單片機(jī)IAP技術(shù)、模擬開關(guān)技術(shù)以及LabVIEW的Web技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了不拘于時(shí)間、地點(diǎn)、場(chǎng)地要求的多種被控對(duì)象遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。用戶只需一網(wǎng)的普通PC機(jī)即可完成相應(yīng)功能。通過本系統(tǒng)一方面可以遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場(chǎng)的各種被控對(duì)象，另一方面通過攝像頭還可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行查看，增加了真實(shí)性。該系統(tǒng)已經(jīng)通過了測(cè)試在學(xué)校范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。而且底層平臺(tái)還具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性，用戶可以根據(jù)自己的需要在被控端添加其他的被控對(duì)象，簡(jiǎn)單快捷、實(shí)用性高。對(duì)工業(yè)方面的控制具有很好的借鑒價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞: 家庭自動(dòng)化; 家庭網(wǎng)絡(luò); 傳感器網(wǎng)絡(luò)
中圖分類號(hào): TP212文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):1009-8631(2010)04-0055-01
一、引言
家庭自動(dòng)化是利用電子技術(shù)來集成或控制家中的電子電器產(chǎn)品或系統(tǒng)(例如照明燈、咖啡爐、電腦設(shè)備、保安系統(tǒng)、暖氣及冷氣系統(tǒng)、視訊及音響系統(tǒng)等)。其功能實(shí)現(xiàn)主要通過一個(gè)中央管理平臺(tái)接收來自傳感器的信息,再以既定的程序控制其它電子電器產(chǎn)品?；趥鞲衅骶W(wǎng)絡(luò)家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)融合了多媒體、Internet、信息管理器、家電外設(shè)等技術(shù)思想,滿足了人們對(duì)舒適、安全、高效、便捷等方面的要求。
二、家庭自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成
用于家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)接口的有:供暖、通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)、熱水器、安全系統(tǒng)和照明系統(tǒng),公用事業(yè)公司在家庭應(yīng)用方面的遠(yuǎn)程抄表和用戶設(shè)備管理。這些接口與各種智能傳感器連接,實(shí)時(shí)采集各個(gè)節(jié)點(diǎn)信息,通過總線送到主控計(jì)算機(jī),主控計(jì)算機(jī)通過Internet使人們方便的進(jìn)行遠(yuǎn)程家務(wù)管理和家庭設(shè)備監(jiān)控。家庭自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
三、基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的家庭自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
(一)家庭自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)必須滿足的要求
1. 必須有一個(gè)兼容性強(qiáng)的智能家庭自動(dòng)化的中央處理平臺(tái)。它是智能家居的心臟。通過這個(gè)平臺(tái),構(gòu)成與外界的通訊通道,以實(shí)現(xiàn)與家庭以外的媒介信息交流,滿足遠(yuǎn)程控制、監(jiān)測(cè)和交換信息的需求。選擇配置合適的家庭網(wǎng)關(guān),對(duì)日后家庭自動(dòng)化使用功能非常重要。
2. 要求有一個(gè)家庭布線系統(tǒng),它是組建家庭局域網(wǎng)的基礎(chǔ)。它不僅將寬帶網(wǎng)連接到家庭,還可以根據(jù)自己的情況布設(shè)到每一個(gè)將來可能使用的位置,這同房子的其他管道系統(tǒng)一樣重要。
3. 真正的智能家庭生活至少需要三種網(wǎng)絡(luò)的支持:寬帶互聯(lián)網(wǎng)、家庭信息網(wǎng)和家庭控制網(wǎng)絡(luò)。在家庭網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)控制下,通過相應(yīng)的硬件和執(zhí)行機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)對(duì)所有家庭網(wǎng)絡(luò)上的家電監(jiān)控。
(二)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)
早期家庭網(wǎng)絡(luò)采取的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)的MAINFRAME類型,PC機(jī)是主機(jī),各類家電則是終端?，F(xiàn)在采用總線型結(jié)構(gòu),這樣家庭網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上成為了一個(gè)局域網(wǎng)。對(duì)所有的家電定義統(tǒng)一的電氣標(biāo)準(zhǔn),從而形成共同的規(guī)范接口,采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。
眾所周知,家電操作的實(shí)時(shí)性強(qiáng),可能存在多臺(tái)設(shè)備同時(shí)運(yùn)行,使得控制中心上必須采用分時(shí)操作系統(tǒng)及其各類相應(yīng)應(yīng)用軟件與較好性能的PC協(xié)同工作,以完成大量的計(jì)算和管理任務(wù)。于是對(duì)總線也就提出了較高的數(shù)據(jù)帶寬和傳送速度要求。目前廣泛使用的家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有:X-10協(xié)議、CEBus、TonTalk。
(三)遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)
互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)是網(wǎng)絡(luò)化與智能化產(chǎn)品的進(jìn)一步結(jié)合,即與互聯(lián)網(wǎng)相連的各種智能設(shè)備之間可以相互交流與雙向控制,并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與監(jiān)測(cè)。家庭自動(dòng)化系統(tǒng)不是一個(gè)獨(dú)立的控制網(wǎng)絡(luò)。為了要有更廣泛的集成應(yīng)用,并且能夠提供不同方式的遠(yuǎn)程控制機(jī)制,更重要的是將家庭網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)連接起來。
遠(yuǎn)程利用HTTP服務(wù)器和CGI( common gate intergace) 技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在內(nèi)部家庭網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的雙向流動(dòng),可以使用遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件,在離家很遠(yuǎn)的地方通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程操作和控制家用電器。家庭網(wǎng)關(guān)將智能家電連接到互聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)內(nèi)外部網(wǎng)絡(luò)間的連接、轉(zhuǎn)換與安全保密功能,水、電、煤氣表可以進(jìn)行自動(dòng)抄表和自動(dòng)結(jié)算。網(wǎng)關(guān)通信接口支持寬帶下行通信和一定的上行通信能力,上層協(xié)議采用TCP/IP協(xié)議族,媒體信息也可以直接承載于底層接口之上[2]。家庭遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)如圖2所示:
四、家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的主要功能
家庭網(wǎng)絡(luò)可以連接的節(jié)點(diǎn)包括電腦、打印機(jī)、智能家電、電話、紅外遙控器、手機(jī)、無線PDA、檢測(cè)模塊和傳感模塊等,可以實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化管理與控制功能有可視監(jiān)控、手機(jī)遙控、網(wǎng)頁瀏覽監(jiān)控、三表抄送、醫(yī)療求助、小區(qū)廣播、視頻點(diǎn)播、場(chǎng)景監(jiān)測(cè)等。其主要功能表現(xiàn)在:
1. 家庭智能安防系統(tǒng),通過在家庭內(nèi)安裝各種檢測(cè)報(bào)警裝置來實(shí)現(xiàn)家庭的保安、消防以及其它需求。如通過加裝攝像頭,可以監(jiān)視房間周邊環(huán)境和諸如嬰兒房等特殊場(chǎng)所;通過煙氣傳感器、溫度傳感器、特殊氣體傳感器,預(yù)防房間失火和有害氣體過量;通過加裝紅外傳感器、門磁、薄膜窗花、無線微波等報(bào)警裝置,可防止竊賊入侵等等;
2. 家庭智能照明系統(tǒng):運(yùn)用當(dāng)前先進(jìn)的總線技術(shù),通過遙控及遠(yuǎn)程控制等方式實(shí)現(xiàn)家庭照明的自由控制,實(shí)現(xiàn)不同的場(chǎng)景效果,改變傳統(tǒng)手工操作的不便,充分享受現(xiàn)代科技力量給家庭帶來的變革。
3. 家庭智能家電控制系統(tǒng):通過各種電器控制器,無需對(duì)現(xiàn)有普通家電進(jìn)行改造,就能輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的定時(shí)控制、無線控制、集中控制、電話遠(yuǎn)程控制、場(chǎng)景控制等多種智能控制。
五、結(jié)論
利用家庭自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),人們可以方便地通過計(jì)算機(jī)或其它網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備,遠(yuǎn)程獲取家庭內(nèi)各種信息,包括各種計(jì)量表讀數(shù)和費(fèi)用、家庭各種家電設(shè)備和監(jiān)測(cè)設(shè)備的狀況,并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控各種家電設(shè)備和裝置,實(shí)現(xiàn)家居的能量管理等。所有這些都極大地提高了人類的生活質(zhì)量,同時(shí)它也是人類所追求的生活目標(biāo)。
參考文獻(xiàn):
波創(chuàng)企業(yè)集團(tuán)以創(chuàng)新為靈魂，專業(yè)化為目標(biāo)，堅(jiān)持以地產(chǎn)科技、智能家居為產(chǎn)業(yè)方向，在“做專、做精、做到最好”的企業(yè)發(fā)展道路上快速、穩(wěn)定的推進(jìn)，朝著專業(yè)化研發(fā)，專業(yè)化制造、專業(yè)化營(yíng)銷的企業(yè)集團(tuán)發(fā)展。
波創(chuàng)企業(yè)集團(tuán)致力于成為中國(guó)最大、國(guó)際知名的家居智能化、小區(qū)智能化產(chǎn)品制造商及方案提供商。為客戶提供智能家居／網(wǎng)絡(luò)家電／嵌入式系統(tǒng)／數(shù)字家庭／地產(chǎn)科技等領(lǐng)域的技術(shù)和產(chǎn)品。目前集團(tuán)旗下有深圳市波創(chuàng)科技發(fā)展有限公司、波創(chuàng)電子(制造)有限公司、波創(chuàng)(北京)銷售公司、波創(chuàng)(上海)銷售公司及全國(guó)各地十余家分公司、辦事處。2005年，集團(tuán)將在完善國(guó)內(nèi)營(yíng)銷網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)，致力于開發(fā)歐美市場(chǎng)，拓展海外業(yè)務(wù)。
座落在深圳市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)的深圳市波創(chuàng)科技發(fā)展有限公司作為波創(chuàng)企業(yè)集團(tuán)的研發(fā)基地，是以智能家居技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)為研發(fā)方向，開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的家居智能化、小區(qū)智能化產(chǎn)品的高新技術(shù)企業(yè)、深圳市重點(diǎn)軟件企業(yè)。目前開發(fā)的產(chǎn)品有波創(chuàng)智能網(wǎng)關(guān)，波創(chuàng)智能家居控制系統(tǒng)，波創(chuàng)智能照明管理系統(tǒng)，波創(chuàng)EHOME智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)及波創(chuàng)智能開關(guān)等。產(chǎn)品性能達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平!
波創(chuàng)智能照明系列有多種功能可供選擇，記憶調(diào)光，設(shè)置情景，可以分別對(duì)燈光進(jìn)行遙控，一個(gè)溫馨、舒適的家隨著手中的情景遙控器便產(chǎn)生了更為溫馨的環(huán)境。而波創(chuàng)智能開關(guān)產(chǎn)品最為優(yōu)勢(shì)的是，不用工程預(yù)裝，即使你家里所有燈具都實(shí)現(xiàn)集中控制，只需要請(qǐng)一名電工進(jìn)行換裝就可以了。波創(chuàng)智能家居第二個(gè)方面是家電的集中和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。通過數(shù)碼“學(xué)習(xí)”將具有紅外遙控功能的各種遙控器的開機(jī)與關(guān)機(jī)遙控指令匯集一個(gè)多功能遙控器。大大減少了現(xiàn)代家庭中遙控器過于繁多并且容易遺失、不便于管理的情況。一器在手，即可指引所有的紅外電器和所有的燈光系統(tǒng)。
遠(yuǎn)程控制技術(shù)是波創(chuàng)一直重視的研發(fā)方向。將家里所有的家用電器與照明由非智能型的、分散的轉(zhuǎn)化為智能型的、系統(tǒng)集中的只是一個(gè)階段，而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制則是現(xiàn)代家居中更重要的需求。在家多用多功能遙控器集中控制，在外時(shí)則利用手機(jī)、固定電話、互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，更加方便人們的生活。
廠址設(shè)在深圳市寶安區(qū)橋頭工業(yè)園的波創(chuàng)電子(制造)有限公司作為波創(chuàng)企業(yè)集團(tuán)的生產(chǎn)基地，總建地面積4500平米，具有全自動(dòng)的電子產(chǎn)品生產(chǎn)線，模具制造、注塑、噴涂、絲印生產(chǎn)線。貫徹IS09001：2000質(zhì)量體系、以專業(yè)化制造為目標(biāo)，打造中國(guó)最大的智能家居產(chǎn)品制造基地。波創(chuàng)擁有多項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，兩個(gè)注冊(cè)商標(biāo)及十七項(xiàng)產(chǎn)品專利，其中四個(gè)軟件產(chǎn)品已向國(guó)家版權(quán)登記中心申請(qǐng)著作權(quán)登記。
波創(chuàng)智能家居系統(tǒng)為你打造一種全新的生活模式，但是我們也看到畢竟這是一種全新的、面向信息時(shí)代的家居環(huán)境模式，并不是簡(jiǎn)單意義上的住宅加智能，而是對(duì)環(huán)境、生態(tài)、消耗、發(fā)展的全面關(guān)注，代表著未來的一種發(fā)展方向，我們企盼智能住宅能夠盡早真正走人百姓的生活。
將嵌入式CPU芯片嵌入到家電設(shè)備中，是單片機(jī)技術(shù)與家電產(chǎn)品技術(shù)充分結(jié)合的一種表現(xiàn)形式。同時(shí)，將嵌入式操作系統(tǒng)固化在其中，通過運(yùn)行針對(duì)系統(tǒng)編寫的應(yīng)用程序來對(duì)裝有嵌入式芯片的設(shè)備進(jìn)行控制和管理，以使該設(shè)備具有相當(dāng)?shù)闹悄堋Ｈ绻诩矣秒娖鞯目刂瓢鍍?nèi)置一塊WebController，就可以將它們連接到Internet網(wǎng)。這就促成我們的夢(mèng)想變成現(xiàn)實(shí): 一方面，我們可便捷地通過手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理或PC上的Web瀏覽器等工具對(duì)它們進(jìn)行遠(yuǎn)程控制; 另一方面，家電制造商可通過Internet對(duì)售出的產(chǎn)品進(jìn)行監(jiān)控，如果出現(xiàn)故障，它們會(huì)自動(dòng)發(fā)出維修請(qǐng)求信號(hào)，并指出故障部位，從而使售后服務(wù)更為迅捷。
下面給出一個(gè)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)家電控制器的實(shí)例，在其上能模擬實(shí)現(xiàn)家電設(shè)備的基本網(wǎng)絡(luò)功能。
網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
由嵌入式設(shè)備及連接介質(zhì)組成的物理網(wǎng)絡(luò)被稱為嵌入式網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)家電設(shè)備。連接介質(zhì)可以采用的UTP雙絞線或無線微波。圖1是本文所采用的以太結(jié)構(gòu)的總線型嵌入式網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)著
一個(gè)網(wǎng)絡(luò)家電控制器。本例中的設(shè)備可使用普通的UTP雙絞線經(jīng)RJ45連接。
圖1 總線型嵌入式網(wǎng)絡(luò)
在設(shè)計(jì)上，嵌入式網(wǎng)絡(luò)由于受應(yīng)用環(huán)境的限制，應(yīng)滿足以下多種因素的要求:
實(shí)時(shí)性;
可靠性;
實(shí)現(xiàn)難度和造價(jià);
開放性;
小型化和專業(yè)化;
使用簡(jiǎn)單，配置要求低。
無線連接
目前，有線網(wǎng)絡(luò)己經(jīng)非常發(fā)達(dá)，但是在特定的情況下仍然不能滿足人們的需要，此時(shí)，無線網(wǎng)絡(luò)則日漸風(fēng)行。人們常常采用無線的方式進(jìn)行設(shè)備訪問，如實(shí)時(shí)告警等。無線告警的基本思想是，控制器不間斷地監(jiān)測(cè)某一參數(shù)的狀態(tài)變化，一旦出現(xiàn)異常(如火災(zāi)事故，盜竊案例等設(shè)定)則啟動(dòng)無線短信息及語音功能向相關(guān)部門或用戶進(jìn)行警戒報(bào)告，使事故在發(fā)生破壞作用之前得到有效控制或?qū)⑵茐淖饔媒档偷阶畹统潭?，從而有力地保證財(cái)產(chǎn)及生命安全。
以下介紹實(shí)例是采用SonyEricsson的GR47無線模塊的有關(guān)功能模擬緊急情況下自動(dòng)報(bào)警。GR47基本具備GSM所能提供給移動(dòng)終端的所有功能，還支持近年來開始完善GPRS的業(yè)務(wù)。模塊向用戶提供了嵌入式應(yīng)用接口，允許用戶通過這些接口使用模塊系統(tǒng)資源或在其基礎(chǔ)上擴(kuò)展客戶應(yīng)用功能。利用模塊的一個(gè)GPIO口監(jiān)測(cè)某一參數(shù)的狀態(tài)變化，一旦狀態(tài)出現(xiàn)異常則啟動(dòng)短信息及語音功能向用戶進(jìn)行通報(bào)的方式模擬告警功能。
按照功能分類，該實(shí)例所采用的硬件平臺(tái)主要由微處理器單元、GPRS通信模塊單元、存儲(chǔ)器單元、串口通信單元、電源單元和看門狗單元以及JTAG接口單元組成，基本硬件框圖如圖2所示，其實(shí)質(zhì)是一個(gè)完整的嵌入式系統(tǒng)再加上相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
圖2 硬件結(jié)構(gòu)框圖
軟件設(shè)計(jì)
用戶與設(shè)備接口設(shè)計(jì)
作為當(dāng)今市場(chǎng)上使用最為廣泛的一種人機(jī)接口，網(wǎng)絡(luò)瀏覽器成為一種實(shí)現(xiàn)嵌入式設(shè)備訪問的有效途徑，無論是通過Internet還是直接和嵌入式設(shè)備連接，在與嵌入式設(shè)備接口時(shí)，快速、簡(jiǎn)單地與嵌入式設(shè)備進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸是必不可少的，因此設(shè)計(jì)中盡量減少和嵌入式設(shè)備之間的往返信息能夠使網(wǎng)絡(luò)成為一種更為高效的通信媒介，而且在傳輸過程中最花時(shí)間的是圖像數(shù)據(jù)，所以在設(shè)計(jì)中盡可能地考慮減少圖像的比例，則與設(shè)備之間的通信速度就可以大大加快。
由于在遠(yuǎn)程監(jiān)控時(shí)設(shè)備需要實(shí)時(shí)狀態(tài)發(fā)送給客戶端瀏覽器，而且在遠(yuǎn)程控制中設(shè)備也需要將結(jié)果信息及時(shí)地反饋給用戶，這些都要求系統(tǒng)不僅具備靜態(tài)網(wǎng)頁的功能還應(yīng)能滿足動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁的要求。實(shí)例中，動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁是采用CGI程序來實(shí)現(xiàn)的。系統(tǒng)中嵌入式Internet(這里主要指Web服務(wù)器)功能塊主要是通過CGI程序來獲取用戶的請(qǐng)求、查詢條件并利用應(yīng)用程序?yàn)槠涮峁┑暮笈_(tái)服務(wù)，結(jié)果使用HTML方式描述，并直接回送到客戶端的瀏覽器。CGI是WEB服務(wù)器在調(diào)用外部程序時(shí)的接口規(guī)范協(xié)議， 它規(guī)定了一套標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)格式和環(huán)境變量，擴(kuò)展Web服務(wù)器的功能，使之能夠執(zhí)行一些Web服務(wù)器本身不能完成的任務(wù)。如與各類應(yīng)用服務(wù)器通訊、訪問數(shù)據(jù)庫(kù)等。
設(shè)備參數(shù)輸出排序的SOFM機(jī)制
如上所述，在遠(yuǎn)程控制及實(shí)時(shí)監(jiān)控情形下要求系統(tǒng)能盡快地查找到相應(yīng)的參數(shù)值(如溫度、濕度等)并以動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁的形式將信息報(bào)告給用戶，為了滿足訪問的實(shí)時(shí)性，就需要盡可能加快參數(shù)的查找速度。在網(wǎng)絡(luò)家電控制器軟件中采取將設(shè)備的參數(shù)變量依一定規(guī)則事先排序，再按序查找的方法。這樣就可以根據(jù)索引號(hào)很快定位某一參數(shù)，從而檢索出其變量值并傳送給用戶顯示終端。針對(duì)諸具體特性，如: 家電設(shè)備的參數(shù)一般均為向量形式，而且不同用戶所需要的參數(shù)種類和數(shù)量具有不確定性，在家電網(wǎng)絡(luò)控制器的軟件系統(tǒng)中采用SOFM ( Self Organization Feature Mapping)網(wǎng)絡(luò)的競(jìng)爭(zhēng)學(xué)習(xí)機(jī)制實(shí)現(xiàn)設(shè)備參數(shù)的排序。
客戶端與服務(wù)器端的通信
系統(tǒng)應(yīng)用程序可分為客戶端和服務(wù)器端，二者最主要的功能區(qū)別在于客戶端會(huì)主動(dòng)地向服務(wù)器端發(fā)起連接請(qǐng)求，而服務(wù)器端只是消極地等待響應(yīng)客戶端的連接請(qǐng)求。
在家電控制器軟件中，客戶端應(yīng)用首先通過獲得一個(gè)空閑的Socket發(fā)起一個(gè)連接請(qǐng)求，然后用本地IP地址初始化本地節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，在遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)中初始化遠(yuǎn)端IP地址及遠(yuǎn)程端口號(hào)。接著在Socket上發(fā)起一個(gè)“Open”操作。該“Open”操作會(huì)發(fā)出一個(gè)ARP請(qǐng)求來詢問對(duì)方服務(wù)器的MAC地址，當(dāng)TCP Socket收到ARP應(yīng)答后，TCP程序會(huì)經(jīng)歷“三次握手”來和服務(wù)器端建立TCP連接。當(dāng)連接建立以后，客戶端從Socket接收緩沖區(qū)里讀取數(shù)據(jù)，并向Socket發(fā)送緩沖區(qū)里寫入待傳送數(shù)據(jù)。
與客戶端相反，服務(wù)器端應(yīng)用則不主動(dòng)獲得Socket，而是當(dāng)收入一個(gè)遠(yuǎn)端客戶請(qǐng)求時(shí)，TCP將分配一個(gè)空閑的Socket，隨后調(diào)用應(yīng)用層提供的回調(diào)例程，回調(diào)例程檢查其是否為一個(gè)合法的應(yīng)用，如果是，則連接被接納，之后該Socket被此連接使用。 否則，TCP將拒絕該連接并釋放Socket。連接建立以后，任何一方都可以發(fā)起一個(gè)終止該TCP連接的信號(hào)，連接終止后，Socket隨即被釋放。
任何的狀態(tài)變化以及任何攜帶有應(yīng)用層數(shù)據(jù)或確認(rèn)信息的TCP數(shù)據(jù)報(bào)到來，應(yīng)用層回調(diào)例程都會(huì)被調(diào)用。應(yīng)用層來決定如何處理這些數(shù)據(jù)或狀態(tài)變化。
大多數(shù)復(fù)雜的協(xié)議處理由TCP軟件完成并與上層應(yīng)用隔離。如: TCP協(xié)議監(jiān)控每一個(gè)TCP分組的傳輸，如果某個(gè)分組在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有得到確認(rèn)，TCP將會(huì)重傳該分組。這對(duì)應(yīng)用層來說是透明的，而且應(yīng)用程序只需要專注于處理用戶層的數(shù)據(jù)并將TCP Socket視為可靠的數(shù)據(jù)傳輸管道。
關(guān)鍵詞：SPCE061A、智能家電、TC35i
Abstract: with powerful speech function of sunplus SPCE061A microprocessor and Siemens introduced wireless communication module TC35i as control core, the design of the control system hardware circuit and complete the relevant programming, realize the intelligent household system of home appliance indoor voice control system and short messages remote control. After repeated experiments show that the home appliance control system, safe and reliable, flexibility, a certain innovation and popularize value.
Keywords: SPCE061A, intelligent household appliances, TC35i
中圖分類號(hào)：TB381文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
隨著計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)數(shù)字化技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)已經(jīng)融合到智能化家居中，形成了由家庭安防系統(tǒng)、智能家電系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)組成的家庭綜合服務(wù)管理系統(tǒng)，提供了舒適、便利和快捷的高品質(zhì)家居環(huán)境。
本文主要介紹由凌陽單片機(jī)SPCE061A和無線通信模塊TC35i作為控制核心的家電控制系統(tǒng)，利用無線話筒和短信息發(fā)送，通過人體語音和短信息實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器的室內(nèi)控制和遠(yuǎn)程控制，方便安全。
1 智能家電控制系統(tǒng)概述
與傳統(tǒng)家居相比，現(xiàn)代家居在室內(nèi)家電系統(tǒng)已經(jīng)有了很大的改進(jìn)，主要體現(xiàn)智能、舒適、高效、節(jié)能和便利的特點(diǎn)。智能家居控制系統(tǒng)主要由電源電路、通信電路、驅(qū)動(dòng)電路、功放電路等功能模塊所成，其框圖如圖1所示。智能家電控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)家用電器的自動(dòng)開啟，自動(dòng)關(guān)閉等功能，控制系統(tǒng)采用凌陽公司的SPCE061A作為控制核心，用戶在室內(nèi)發(fā)出控制語音信號(hào)后，SPCE061A接收到外部開啟語音信號(hào)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行語音識(shí)別，輸出控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)繼電器開啟、關(guān)閉家用電器。
圖1 智能家電控制系統(tǒng)框圖
2 基于SPCE061A的硬件電路設(shè)計(jì)
2.1電源電路
電源電路如圖2所示。220V交流電經(jīng)過變壓器T10降壓后變?yōu)?2V交流電，通過整流二極管D10-D14實(shí)現(xiàn)橋式整流，電容C11濾波后，首先經(jīng)U10(LM7812)穩(wěn)壓得到12V作為繼電器驅(qū)動(dòng)電源，后再送入U(xiǎn)12(LM7805)穩(wěn)壓后得到5V作為SPCE061A等IC的電源。
圖2 5V/12V穩(wěn)壓電源電路
2.2控制電路
2.2.1 SPCE061A性能特點(diǎn)
目前市場(chǎng)上可供選擇的主控芯片類型比較多，如廣泛使用的MCS-5l系列、資源豐富的ARM7TDMI-S系列微控制器、低功耗的MSP430系列等。從語音播報(bào)和語音編程功能的角度出發(fā)，綜合考慮，選用臺(tái)灣凌陽公司推出的μnSPTM內(nèi)核單片機(jī)SPCE061A，SPCE061A是一款16位結(jié)構(gòu)的微控制器，SPCE061A包括輸入/輸出端口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換、模/數(shù)轉(zhuǎn)換、串行設(shè)備輸入輸出、通用異步串行接口、低電壓監(jiān)測(cè)和復(fù)位等部分，并且內(nèi)置在線仿真電路ICE接口，較高的處理速度使其能夠快速的處理復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)。所以SPCE061A單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，例如應(yīng)用在家用電器控制器、工業(yè)控制、通信產(chǎn)品、醫(yī)療設(shè)備以及電子書籍等諸多方面。
2.2.2 驅(qū)動(dòng)電路
在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中.單片機(jī)通過I/O或擴(kuò)展I/O (如8155、8255等)輸出控制信號(hào)來驅(qū)動(dòng)繼電器等執(zhí)行元件，但這些I/O 口的驅(qū)動(dòng)電流不足以驅(qū)動(dòng)一些功率較大的元件。對(duì)普通繼電器,驅(qū)動(dòng)器的選擇要根據(jù)繼電器的吸合電流而定，即驅(qū)動(dòng)器的電流一定要大于繼電器的吸合電流。而單片機(jī)SPCE061A的I/O口引腳輸出電流太小，帶負(fù)載能力有限，不能直接驅(qū)動(dòng)采用220V的家用電器，需要設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路有很多種，例如專用驅(qū)動(dòng)IC和三極管驅(qū)動(dòng)電路，IC驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，成本高，三極管驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單方便，且成本低。
因此，本控制系統(tǒng)考慮三極管驅(qū)動(dòng)電路。采用三極管A1015和C8050驅(qū)動(dòng)，單片機(jī)SPCE061A的I/O口引腳輸出控制電平來控制三極管A1015和C8050的工作狀態(tài)，通過A1015和C8050的飽和與截止來驅(qū)動(dòng)繼電器線圈的吸合與斷開，進(jìn)而通過繼電器主觸點(diǎn)的閉合與斷開來控制家用電器的電源的通與斷。
圖3控制系統(tǒng)部分驅(qū)動(dòng)電路
2.3 TC35i通信電路
短信息收發(fā)采用TC35i無線通信模塊，將控制短信由用戶手機(jī)發(fā)送到受控TC35i模塊，TC35i收到控制短信息后，按照特定的格式發(fā)送到單片機(jī)SPCE061A，進(jìn)行譯碼，執(zhí)行，控制家用電器的開啟與關(guān)閉。
TC35i是業(yè)界使用廣泛的一種無線通信模塊，功能強(qiáng)大，設(shè)計(jì)緊湊。TC35i與GSM 2／2+兼容，可以快速安全可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案中的語音通信、數(shù)據(jù)傳輸、語音傳輸、短信息服務(wù)和傳真服務(wù)，可以工作在900MHZ 和1800MHZ兩個(gè)頻段，帶有RS232數(shù)據(jù)口。符合ETSI標(biāo)準(zhǔn)GSM0707和GSM0705，且易于升級(jí)為GPRS模塊。
TC35i模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊(ASIC)、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組成。通過ZIF連接器與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電路接口，通過該接口讀取或發(fā)送TC35i模塊中的數(shù)據(jù)，是TC35i模塊的應(yīng)用核心[2]。
TC35i模塊操作指令使用AT指令，方便單片機(jī)與其通信，但TC35i只支持GSM不支持GPRS，為數(shù)據(jù)、語音和短消息提供快速、可靠、安全的傳輸，方便用戶的應(yīng)用開發(fā)及設(shè)計(jì)。TC35i有40個(gè)引腳，通過ZIF連接器引出。這些引腳可劃分為5類，即電源、數(shù)據(jù)輸入／輸出、SIM卡、音頻接口和控制。TC35i電路圖如圖4所示[2]。
圖4 TC35i電路
3 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)
根據(jù)室內(nèi)語音控制和短信息遠(yuǎn)程控制兩部分硬件電路，本系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)分為室內(nèi)語音和短消息遠(yuǎn)程控制模塊，采用C語言編寫，采用模塊化設(shè)計(jì)思路，以下為語音控制部分的主程序。
4 結(jié)束語
本文主要介紹了利用凌陽SPCE061A 單片機(jī)及無線通信模塊TC35i實(shí)現(xiàn)家電系統(tǒng)的控制，不僅實(shí)現(xiàn)家電系統(tǒng)的室內(nèi)語音控制和遠(yuǎn)程短信息控制，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)弱電的分離，所有強(qiáng)電系統(tǒng)都通12V繼電器控制，安全可靠，總體而言，整個(gè)系統(tǒng)從硬件軟件兩方面來提高系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，大大提高了性價(jià)比，可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)及其相關(guān)領(lǐng)域。
參考文獻(xiàn)
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同時(shí)，隨著3C技術(shù)（即計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、信息控制技術(shù)）的迅猛發(fā)展與廣泛應(yīng)用，通過有效的信息傳輸，將家庭安防、智能控制系統(tǒng)高度集成，為家庭用戶提供高技術(shù)的智能化手段，以實(shí)現(xiàn)快捷、高效的超值服務(wù)，為住戶提供安全舒適的家居環(huán)境。
智能家居正是在這種形勢(shì)下應(yīng)運(yùn)而生的，是對(duì)人類居住環(huán)境的又一次革命。智能家居的日漸興起影響到人們生活的方方面面，改變了人們的生活習(xí)慣，提高了人們的生活質(zhì)量，促使家庭實(shí)現(xiàn)了生活現(xiàn)代化，給人們的家居生活帶來了全新的感受，它必將成為一種發(fā)展趨勢(shì)。
智能家居DIY目標(biāo)
智能家居系統(tǒng)通常包括以下一些基本子系統(tǒng)：
1、綜合布線系統(tǒng)；
2、安全防范系統(tǒng)；
3、智能控制系統(tǒng)；
4、可視對(duì)講與門禁系統(tǒng)；
5、周界/防范系統(tǒng)。
由于每個(gè)家庭成員的職業(yè)、經(jīng)歷、喜好、教育程度、家庭背景千差萬別，智能家居不僅是產(chǎn)品的設(shè)計(jì)安裝和功能實(shí)現(xiàn)，更重要的是個(gè)人風(fēng)格的體現(xiàn)。人們往往要求如家庭的裝修一樣，希望設(shè)計(jì)時(shí)個(gè)性化定制，以實(shí)用為主，適當(dāng)超前，以后再根據(jù)需要，自己一步一步參與選配和安裝。因此，從用戶的實(shí)際需求出發(fā)，以人為本，滿足個(gè)性化、人性化、實(shí)用化、不同層次化的智能家居DIY也將成為一種時(shí)代潮流。
用戶可以根據(jù)自己的條件，選擇最實(shí)用的功能部分，買來其中一個(gè)子系統(tǒng)或是幾個(gè)子系統(tǒng)，如遙控器、家庭自動(dòng)化產(chǎn)品、家庭布線產(chǎn)品等，像現(xiàn)在DIY電腦一樣，來定制一套智能家居系統(tǒng)。并隨著以后經(jīng)濟(jì)條件的不斷改善，再根據(jù)需要買回所需功能的產(chǎn)品，輕松方便地連接到整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)上，采用DIY方式分步實(shí)現(xiàn)高級(jí)智能家居。
DIY技術(shù)應(yīng)用
由于智能家居涉及很多行業(yè)領(lǐng)域，如電子、計(jì)算機(jī)、通信、自動(dòng)控制、建筑裝飾等，它并不是一個(gè)孤立部分，它需要和家居裝修、家居環(huán)境等其它部分緊密結(jié)合，這樣才能統(tǒng)一協(xié)調(diào)、有效運(yùn)作，充分體現(xiàn)自己的個(gè)性和風(fēng)格。普通用戶不可能對(duì)這些領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)了解很多，除了少數(shù)發(fā)燒友能夠自己從協(xié)議、軟件、系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度來DIY做智能家居外，大部份用戶都是根據(jù)成品的模塊化部件來組裝。
DIY對(duì)產(chǎn)品的要求
1、安裝容易，布線簡(jiǎn)單，最好不用布線；
2、調(diào)試簡(jiǎn)單，不需要過多的測(cè)試檢驗(yàn)；
3、操作簡(jiǎn)單；
4、產(chǎn)品高品質(zhì)；
5、強(qiáng)大的售后服務(wù)體系。
DIY方案
對(duì)于眾多的智能家居系統(tǒng)產(chǎn)品，完美生活提供了一系列個(gè)性化解決方案，以滿足個(gè)性化需求，讓人們實(shí)現(xiàn)智能家居DIY夢(mèng)想，讓人們更加深入了解智能家居的功能與應(yīng)用，以及各種不同的實(shí)現(xiàn)方式、各種不同方案的成本造價(jià)等核心問題。
自己動(dòng)手打造屬于自己的智能家居，不僅能體驗(yàn)DIY的樂趣，而且還能讓自己的家居格外與眾不同。
1. 產(chǎn)品選擇
智能家居服務(wù)器、各類探測(cè)器（入侵探測(cè)器、門窗磁探測(cè)器、燃?xì)馓綔y(cè)器、煙霧探測(cè)器等）、緊急求助按鈕、電燈智能開關(guān)、家居智能遙控器、家電控制單元。
一款GPRS無線終端，具有通信（電話、短信、彩信）、安全防范及視頻、智能家居控制三大功能，通過結(jié)合各種家庭常用電器設(shè)備的使用，體現(xiàn)3G家庭的安全化及智能化。家庭信息機(jī)獨(dú)有的手機(jī)互動(dòng)體驗(yàn)方式讓參觀者同時(shí)得到視覺及聽覺的新鮮感受。所有應(yīng)用均基于無線技術(shù)，安防系統(tǒng)部件之間的聯(lián)系不需要布線及預(yù)設(shè)；智能部件也無須對(duì)原有家用電器進(jìn)行改變，燈光照明實(shí)現(xiàn)方式更是簡(jiǎn)單，只需要更換原有開關(guān)面板就智能化了。
2. 方案設(shè)計(jì)
此套方案重點(diǎn)在于安全防范和照明、家電控制功能，互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制，使用戶體驗(yàn)智能家居產(chǎn)品給生活帶來的安全和方便。
當(dāng)主人離家或“睡眠”時(shí)開啟安全模式，有效的保障用戶的財(cái)產(chǎn)及人身安全。
?OME-SW電燈智能開關(guān)
單組、雙組、三組智能開關(guān)方便搭配和選擇?？赏ㄟ^遙控器發(fā)射控制指令，同時(shí)具備手觸式按鍵，相當(dāng)于普通開關(guān)使用；如需要可配置調(diào)光開關(guān)，增加場(chǎng)景設(shè)置；單火線設(shè)計(jì)，方便安裝。
?家居智能遙控器
將電視、空調(diào)、DVD、功放、窗簾、燈光等控制集于一身，方便操作，并可實(shí)現(xiàn)家電、燈光等組合控制，使生活變得更簡(jiǎn)單。
?OME-IS家電控制單元
電燈智能開關(guān)、調(diào)光開關(guān)、智能插座、紅外轉(zhuǎn)發(fā)器等
?探測(cè)器
入侵探測(cè)器、門窗磁探測(cè)器、燃?xì)馓綔y(cè)器、煙霧探測(cè)器等多種應(yīng)用于不同場(chǎng)所的探測(cè)器。
?緊急求助按鈕
在發(fā)生意外的情況下人為求助，直接連線接警中心，使險(xiǎn)情得到及時(shí)控制和處理。
3. 方案特點(diǎn)
多種布防方式，方便用戶操作。無線方式，方便安裝移位。價(jià)格合理，適合廣大住戶使用。燈光場(chǎng)景模式，既方便使用又增加生活樂趣。家電隨意控制，生活輕松方便?；ヂ?lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制，安全智能零距離。
4. 方案造價(jià)
8800元左右
1. 產(chǎn)品選擇
智能家居服務(wù)器、家居智能遙控器、各類探測(cè)器、家電控制單元、視頻監(jiān)控單元、智能門鎖、Baby Monitor寶寶監(jiān)護(hù)器、防丟器。
2. 方案設(shè)計(jì)
在方案一保障了基本的安全智能前提下，為使生活帶來更多便利，增加智能門鎖和視頻監(jiān)視功能和戶外安全功能。
?視頻監(jiān)控單元
KOM-DVR6嵌入式硬盤錄像機(jī)、HS-CIR442B紅外攝像機(jī)，監(jiān)控質(zhì)量高，畫面清晰，支持云臺(tái)控制。
?智能門鎖
采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)鎖芯，可自行安裝，充分享受DIY樂趣，是球形門鎖最佳替代品；密碼、指紋等多種開鎖方式，既安全又方便。
?Baby Monitor寶寶監(jiān)護(hù)器
PIR動(dòng)態(tài)檢測(cè)報(bào)警功能與聲音檢測(cè)報(bào)警功能可選配；手持?jǐn)y帶方便，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)監(jiān)控；大屏幕顯示，安心實(shí)時(shí)的監(jiān)看寶寶情況。
?防丟器
基于GSM/GPRS（850/900/1800/1900MHZ）無線通訊網(wǎng)絡(luò)及GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)，利用手機(jī)短信、互聯(lián)網(wǎng)或PDA，通過本產(chǎn)品可方便實(shí)現(xiàn)對(duì)各類遠(yuǎn)程目標(biāo)定位跟蹤精確定位,用于汽車防盜,老人/小孩/寵物監(jiān)護(hù)、人員管理，隱蔽跟蹤等。
3. 方案特點(diǎn)
報(bào)警功能與視頻監(jiān)控系統(tǒng)共用，可查看報(bào)警信號(hào)發(fā)生時(shí)家里的情況，家電控制變得更簡(jiǎn)單實(shí)用。孩子或老人的情況可隨時(shí)監(jiān)護(hù)，發(fā)生意外可及時(shí)處理。精確GPS定位，使生活更安心更舒心。并且智能家居服務(wù)器預(yù)留多種擴(kuò)展通道，方便日后的升級(jí)擴(kuò)展。此方案對(duì)于精藝生活的追求者來說，成本應(yīng)該在可以接受的范圍。
4. 方案造價(jià)
18000元左右
1. 產(chǎn)品選擇
結(jié)合方案二增加人臉識(shí)別門禁、手機(jī)視頻系統(tǒng)、電動(dòng)窗簾、電動(dòng)窗、背景音樂系統(tǒng)、家庭影院系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)家電等。
2. 方案設(shè)計(jì)
結(jié)合先進(jìn)的產(chǎn)品，通過手機(jī)或互聯(lián)網(wǎng)等載體實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭的遠(yuǎn)程控制及監(jiān)視功能。
?人臉識(shí)別門禁
采用先進(jìn)的人臉識(shí)別技術(shù)，認(rèn)證時(shí)間不到1秒，操作方便，獨(dú)創(chuàng)雙重識(shí)別功能（結(jié)合密碼技術(shù)），安全縝密。
?移動(dòng)視頻主機(jī)
支持四路視頻，可通過手機(jī)或互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程視頻查看；支持多種網(wǎng)絡(luò)接入，支持多種云臺(tái)協(xié)議。
3. 方案特點(diǎn)
此套方案充分利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭的遠(yuǎn)程控制、監(jiān)視及管理，讓您的工作生活更高效、更人性化、也更易于掌控，讓您充分體驗(yàn)到科技信息化帶來的智能化完美生活。
關(guān)鍵詞：家庭網(wǎng)關(guān)；SIP方法；XML消息體；ZigBee
中圖分類號(hào)：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2013）09-0025-04
0 引 言
物聯(lián)網(wǎng)帶動(dòng)了繼互聯(lián)網(wǎng)之后全球信息產(chǎn)業(yè)的又一次科技與經(jīng)濟(jì)浪潮，智能家居及家庭網(wǎng)絡(luò)無疑是物聯(lián)網(wǎng)的熱點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域。家庭網(wǎng)關(guān)是連接公網(wǎng)和家庭內(nèi)網(wǎng)的喉舌，負(fù)責(zé)家庭內(nèi)部設(shè)備對(duì)公網(wǎng)的訪問、交互，用戶從公網(wǎng)上對(duì)家庭網(wǎng)絡(luò)訪問、控制，以及家庭內(nèi)部設(shè)備的互聯(lián)等操作。物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)需要具備寬帶接入、業(yè)務(wù)識(shí)別和控制信息轉(zhuǎn)發(fā)等功能。
1 SIP的概念
會(huì)話起始協(xié)議（Session Initiation Protocol，SIP）是由互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（Internet Engineering Task Force，IETF）于1999年提出的一個(gè)基于IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜通信應(yīng)用的應(yīng)用層信令協(xié)議。
SIP是一個(gè)C/S協(xié)議，包含用戶（User Agent，UA）和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器（Server）兩類組件。SIP終端系統(tǒng)上運(yùn)行的與用戶交互的軟件稱為用戶，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器為用戶提供注冊(cè)、認(rèn)證、鑒權(quán)、路由等服務(wù)。SIP呼叫建立和SIP會(huì)話功能依靠SIP UA及SIP Server實(shí)體完成。
SIP協(xié)議定義了兩種類型的消息：請(qǐng)求和響應(yīng)。SIP請(qǐng)求包含INVITE、ACK、BYE、CANCEL、OPTIONS、REGISTER等六種基本方法[1]，以及SUBSCRIBE、NOTIFY、PUBLISH等擴(kuò)展方法[2]。SIP響應(yīng)包含1xx、2xx、3xx、4xx、5xx、6xx等六類消息。
SIP消息的3個(gè)基本部分消息類型、消息頭和消息體均可擴(kuò)充，并且SIP采用基于UTF-8字符集的文本編碼形式實(shí)現(xiàn)，可十分簡(jiǎn)便地對(duì)消息進(jìn)行擴(kuò)展，使之適應(yīng)各種具體的應(yīng)用場(chǎng)景。
2 ZigBee技術(shù)
ZigBee基于IEEE 802.15.4[3]標(biāo)準(zhǔn)，在眾多短距離無線通信協(xié)議中，ZigBee技術(shù)有以下優(yōu)勢(shì)：
（1）成本低，開發(fā)相對(duì)容易，芯片CC2530的售價(jià)不到2美元，且免費(fèi)提供ZigBee通信協(xié)議和開發(fā)工具；
（2）能耗低，CC2530正常使用時(shí)功率不到1 W；
（3）可靠；
（4）組網(wǎng)方式靈活。
ZigBee技術(shù)的唯一缺點(diǎn)是傳輸速率不高，但也完全能滿足物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)絡(luò)中的無線感知與監(jiān)控需要。
3 系統(tǒng)總體架構(gòu)
圖1所示是物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。采用ZigBee協(xié)議構(gòu)建家庭網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可連接各種傳感器、繼電器（家電及控制設(shè)備）與家庭網(wǎng)關(guān)。在ZigBee無線家庭網(wǎng)絡(luò)中，傳感器、繼電器擔(dān)任終端的角色，家庭網(wǎng)關(guān)中的ZigBee主控模塊擔(dān)任協(xié)調(diào)器的角色。家庭網(wǎng)關(guān)上集成了ZigBee協(xié)調(diào)器與SIP Server的功能，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器功能、SIP與ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換功能以及經(jīng)SIP協(xié)議到Internet的訪問權(quán)。SIP/ZigBee網(wǎng)關(guān)按SIP協(xié)議規(guī)范，ZigBee網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各種傳感節(jié)點(diǎn)及繼電器節(jié)點(diǎn)設(shè)備；家庭成員可通過SIP協(xié)議由SIP UA經(jīng)Internet訪問家庭網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭內(nèi)傳感器信息的獲取，以及對(duì)家庭設(shè)備的遠(yuǎn)程訪問和控制。
圖1 物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
家庭網(wǎng)關(guān)的一個(gè)重要作用就是實(shí)現(xiàn)公網(wǎng)中SIP協(xié)議與家庭網(wǎng)絡(luò)中ZigBee協(xié)議與數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。本文采用如圖2所示的協(xié)議模型，圖2中，左側(cè)為ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議模型，右側(cè)為SIP協(xié)議模型，中部為物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)協(xié)議模型。
圖2 家庭網(wǎng)關(guān)協(xié)議模型
4 家庭網(wǎng)關(guān)的硬件設(shè)計(jì)
硬件上采用DMATEK的DMA210XP整合平臺(tái)，整合了ZigBee協(xié)調(diào)器ZB2530-03模塊，兩者間采用串換數(shù)據(jù)。圖3所示是本系統(tǒng)家庭網(wǎng)關(guān)的硬件設(shè)計(jì)圖。
圖3 家庭網(wǎng)關(guān)硬件設(shè)計(jì)
圖3中的DMA210XP采用具有先進(jìn)ARM Cortex A8核心的Samsung S5PV210處理器，該處理器采用先進(jìn)的 ARM Cortex A8核心，運(yùn)算速度可達(dá)1 GHz，且自帶32/32 KB指令一級(jí)緩存，512 KB二級(jí)緩存。具備128M×8片共1 GB DDR2 SDRAM，512 MB SLC NAND Flash外部?jī)?nèi)存；另有SD卡接口、MicroSD（T-Flash）卡接口、USB接口、網(wǎng)口、串口、音頻接口、CMOS Sensor攝像頭接口、CAN總線接口、HDMI接口、GSensor接口等，并有16.7M色800×480 7.0 in TFT電容式多點(diǎn)觸摸液晶屏，達(dá)到圖形監(jiān)控與收集資料的應(yīng)用。
ZigBee協(xié)調(diào)器ZB2530-03模塊由TI公司的核心芯片CC2530 F256及其電路組成。CC2530 F256是用于2.4GHz IEEE 802.15.4/ZigBee應(yīng)用的一個(gè)片上系統(tǒng)（SoC）解決方案。它以非常低的總的材料成本（約2美元）建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。CC2530 F256結(jié)合了領(lǐng)先的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，具備業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051 CPU，256 KB可編程閃存，8 KB RAM，低功耗，高接收靈敏度和抗干擾性能，以及許多其他強(qiáng)大的功能，其電路圖如圖4所示。
5 家庭網(wǎng)關(guān)的軟件設(shè)計(jì)
5.1 協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)
本系統(tǒng)采用開源的libosip2、eXosip2來實(shí)現(xiàn)SIP UA，并采用開源的OPENSER實(shí)現(xiàn)SIP Server。家庭網(wǎng)關(guān)采用linux操作系統(tǒng)，SIP Server在linux環(huán)境下編譯、調(diào)試。
采用TI提供的ZStack協(xié)議棧[4]實(shí)現(xiàn)IEEE 802.15.4/ZigBee協(xié)議棧，而采用IAR嵌入式集成開發(fā)環(huán)境具有在線下載、調(diào)試、仿真等功能。
5.2 各操作的SIP協(xié)議實(shí)現(xiàn)
任何訪問家庭網(wǎng)關(guān)及網(wǎng)絡(luò)的SIP UA均要向位于家庭網(wǎng)關(guān)的SIP Server注冊(cè)，以獲得身份認(rèn)證及訪問權(quán)限，注冊(cè)用RRGISTER方法實(shí)現(xiàn)。
為了能實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程獲取家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各類傳感器采集到的監(jiān)測(cè)信息，SIP UA需要向SIP Server訂閱家庭網(wǎng)絡(luò)中事件的變化。當(dāng)所訂閱的事件狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，訂閱者會(huì)接收到來自通告者的通知。訂閱用SUBSCRIBE方法實(shí)現(xiàn)，通知用NOTIFY方法實(shí)現(xiàn)[5]。
SIP UA通過Internet遠(yuǎn)程控制家電設(shè)備的開啟或關(guān)閉，利用INVITE方法實(shí)現(xiàn)。
5.3 SIP UA向SIP Server注冊(cè)
圖5所示是SIP UA向家庭網(wǎng)關(guān)注冊(cè)的關(guān)系圖。其注冊(cè)步驟如下：
（1）SIP UA發(fā)送REGISTER消息到SIP Server。
（2）SIP Server返回40l響應(yīng)給SIP UA，要求認(rèn)證。
（3）SIP UA加入認(rèn)證信息，重新向SIP Server進(jìn)行注冊(cè)。
（4）SIP Server檢查REGISTER消息參數(shù)合法性。若參數(shù)合法且正確，則向SIP UA返回200 OK，完成注冊(cè)；若參數(shù)不合法或不正確，則返回403 Forbidden，表明注冊(cè)失敗。
圖5 SIP UA向家庭網(wǎng)關(guān)注冊(cè)
注冊(cè)成功后，SIP UA需要按指定超時(shí)時(shí)間進(jìn)行刷新注冊(cè)，否則SIP Server令其注銷。
5.4 SIP UA訂閱家庭監(jiān)測(cè)信息
圖6所示是SIP UA訂閱家庭監(jiān)測(cè)信息示意圖。該過程可分為兩步：其一是SIP UA發(fā)送SUBSCRIBE消息給SIP Server訂閱遠(yuǎn)端家庭網(wǎng)絡(luò)傳感節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)信息；其二是SIP Server檢查SUBSCRIBE消息參數(shù)的合法性，同時(shí)查詢?cè)撚脩羰欠窬哂邢鄳?yīng)的訂閱權(quán)限，并根據(jù)查詢結(jié)果對(duì)SIP UA做200 OK或403 Forbidden回執(zhí)。
圖6 SIP UA訂閱家庭監(jiān)測(cè)信息
5.5 家庭網(wǎng)絡(luò)信息和更新
圖7所示是家庭網(wǎng)絡(luò)信息和更新示意圖。SIP Server/ZigBee協(xié)調(diào)器實(shí)時(shí)匯聚ZigBee網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各傳感節(jié)點(diǎn)的采集值，若監(jiān)測(cè)到某訂閱的ZigBee傳感器感測(cè)值有變化，及時(shí)構(gòu)造相應(yīng)的NOTIFY消息發(fā)送給成功訂閱該事件的SIP UA。
圖7 家庭網(wǎng)絡(luò)信息和更新
5.6 SIP UA遠(yuǎn)程控制家庭設(shè)備
（a）成 功
（b）失 敗
圖8 SIP UA遠(yuǎn)程控制家庭設(shè)備
圖8所示是用 SIP UA遠(yuǎn)程控制家庭設(shè)備的原理圖。SIP UA遠(yuǎn)程控制家庭設(shè)備時(shí)，SIP UA首先發(fā)送INVITE消息給SIP Server，以請(qǐng)求遠(yuǎn)程控制家庭設(shè)備。之后，SIP Server解析INVTIE請(qǐng)求，并向?qū)?yīng)的家電設(shè)備（繼電器）發(fā)出控制命令（打開或關(guān)閉）。若家電設(shè)備正常動(dòng)作且發(fā)回正確應(yīng)答，則按圖8（a）所示信令流程繼續(xù)本次SIP會(huì)話；若家電設(shè)備未能正常動(dòng)作或未發(fā)回正確應(yīng)答，則按圖8（b）所示信令流程，由SIP Server向SIP UA回應(yīng)486 Busy應(yīng)答，以結(jié)束本次SIP會(huì)話。
6 SIP XML消息體的設(shè)計(jì)
在SIP SUBSCRIBE、NOTIFY及INVITE方法的XML消息體中攜帶與ZigBee家庭網(wǎng)絡(luò)通信的數(shù)據(jù)內(nèi)容。采用XML格式的消息體為管理ZigBee家庭網(wǎng)絡(luò)提供了高度的靈活性和高效率的實(shí)施方法。
6.1 用SUBSCRIBE方法設(shè)計(jì)XML消息體實(shí)例
在字段中攜帶開或關(guān)的指令，Y表示開，N表示關(guān)；在字段中攜帶要操控的設(shè)備，例如aircon表示空調(diào)，curtain表示窗簾。
SIP Server需要完成SIP協(xié)議與串口數(shù)據(jù)格式的雙向轉(zhuǎn)換，從串口接收ZigBee主控匯聚的監(jiān)測(cè)信息供SIP上層應(yīng)用使用，從SIP方法的XML消息體中提取指令轉(zhuǎn)換為串口數(shù)據(jù)格式，發(fā)向ZigBee協(xié)調(diào)器模塊。
7 ZigBee無線通信數(shù)據(jù)格式設(shè)計(jì)
在ZigBee家庭網(wǎng)絡(luò)中，位于家庭網(wǎng)關(guān)中的ZigBee協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)接收和匯聚各類傳感器采集到的監(jiān)測(cè)信息，并將接收到的信息通過串口發(fā)往上層SIP應(yīng)用（ZigBee串口與ZigBee無線數(shù)據(jù)格式一致），同時(shí)將從串口接收到的控制指令發(fā)往各繼電器（家電）。
7.1 協(xié)調(diào)器接收格式
發(fā)送端的傳感器格式（byte1～byte10）如圖9所示。
圖9 發(fā)送端的傳感器格式圖
在圖9中，byte1 byte2：傳感器端數(shù)據(jù)發(fā)送的固定頭，固定為0xFA 0xFB；byte3：數(shù)據(jù)類型的標(biāo)識(shí)， 0x00為溫濕度，0x01為安防，0x02為火焰，0x03為煙霧，0x04表示可燃?xì)怏w；byte4：傳感數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（統(tǒng)一為0x04）；byte5～byte8：傳感器采集到的具體數(shù)據(jù)；byte9：保留；byte10：byte1～byte9校驗(yàn)值（相加取低8位）。
7.2 協(xié)調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)格式
圖10 接收端的家電設(shè)備（繼電器）格式
在圖10中，byte1 byte2：協(xié)調(diào)器端數(shù)據(jù)發(fā)送控制繼電器命令的固定頭0xFA 0xFB；byte3：協(xié)調(diào)器端數(shù)據(jù)發(fā)送對(duì)象和繼電器序號(hào)（0x01為發(fā)送命令給繼電器1端，表示空調(diào)；0x02為發(fā)送命令給繼電器2端，表示電燈；0x03表示發(fā)送命令給繼電器3端，表示窗簾；0x04為發(fā)送命令給繼電器4端，表示電飯煲，依此類推……）；byte4：命令長(zhǎng)度，固定為0x04；byte5：發(fā)送給繼電器的命令內(nèi)容（0x02為關(guān)閉，0x01為開啟）；byte6～byte9：保留；byte10：byte1～byte9校驗(yàn)值（相加取低8位）。
7.3 家電設(shè)備（繼電器）應(yīng)答數(shù)據(jù)格式
本系統(tǒng)的接收端協(xié)調(diào)器格式（byte1～byte9）如圖11所示。
圖11 接收端協(xié)調(diào)器格式
圖11中，byte1～byte4表示收到的數(shù)據(jù)原值返回；byte5～byte8為應(yīng)答碼，固定為0xAA 0xBB 0xCC 0xDD；byte9為byte1～byte8校驗(yàn)值（相加取低8位）。
8 結(jié) 語
家庭網(wǎng)關(guān)在物聯(lián)網(wǎng)智能家居網(wǎng)絡(luò)中具有重要地位，本文從硬件和協(xié)議數(shù)據(jù)格式上對(duì)家庭網(wǎng)關(guān)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，通過SIP XML消息體和ZigBee無線通信數(shù)據(jù)格式的設(shè)計(jì)，能很好實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)關(guān)對(duì)協(xié)議及數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換功能，實(shí)現(xiàn)基于SIP協(xié)議的公網(wǎng)訪問基于ZigBee協(xié)議的家庭網(wǎng)絡(luò)。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] ROSENBERG J， SCHULZRINNE H， CAMARILLO G， et al. SIP： session initiation protocol RFC 3261—Internet Engineering Task Force[R]. [S.l.]： The Internet Society， 2002.
[2] ROACH A B. RFC3265 session initiation protocol （SIP）—Specific Event Notification[R]. [S.l.]： The Internet Society， 2002.
中圖分類號(hào)：E271文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
智能家居功能簡(jiǎn)介：
智能家居系統(tǒng)主要包括智能照明、智能電器控制、智能安防三大系統(tǒng)。所謂智能照明系統(tǒng)，通俗的講就是對(duì)燈光進(jìn)行智能控制與管理的系統(tǒng)，跟傳統(tǒng)照明相比，它主要可以實(shí)現(xiàn)對(duì)白熾燈的調(diào)光、一鍵場(chǎng)景、一對(duì)一遙控及分區(qū)燈光全開全關(guān)等管理，并可以用多種控制方式實(shí)現(xiàn)以上功能，最主要的控制方式為無線遙控、定時(shí)控制、集中控制、甚至遠(yuǎn)程控制等，從而達(dá)到智能照明的節(jié)能、環(huán)保、舒適、方便的功能。所謂智能電器控制系統(tǒng)，通俗的講就是對(duì)電器進(jìn)行智能控制與管理的系統(tǒng)，傳統(tǒng)的電器都是以個(gè)體形式存在，沒有系統(tǒng)的管理與 控制，而智能電器控制系統(tǒng)，就像一張無形的網(wǎng)絡(luò)，把所有能控制的電器以一定的結(jié)構(gòu)有機(jī)的組合起來，形成了一個(gè)整體，通過這個(gè)管理系統(tǒng)，用戶可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的集中無線遙控、定時(shí)開關(guān)控制及遠(yuǎn)程控制，以及實(shí)現(xiàn)電器的場(chǎng)景控制與管理，從而達(dá)到智能電器系統(tǒng)的節(jié)能、環(huán)保、舒適、方便的功能。
所謂智能化安防系統(tǒng)，通俗的講就是在住戶窗戶配置方向性紅外幕簾探測(cè)器，主要臥室配置緊急求救按鈕，廚房配置燃?xì)庑孤┨綔y(cè)器；在客廳安裝電子監(jiān)控。當(dāng)系統(tǒng)處于警戒狀態(tài)時(shí)，全屋便被電子系統(tǒng)保護(hù)起來，任何企圖的入侵可以現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警,抓拍圖片給主人以彩信的形式發(fā)送,可以給主人撥打報(bào)警電話,主人可以接聽電話,并可以對(duì)視頻監(jiān)控?cái)z像頭一端實(shí)現(xiàn)單方喊話，從而達(dá)到真正解決安全家居，同時(shí)提高各有所需的生活需要。
二、智能家居系統(tǒng)主要可以實(shí)現(xiàn)以下功能：
1. 電動(dòng)窗簾—— 隨時(shí)開關(guān)，隨意遙控！無需再為每天開關(guān)窗簾而心煩，結(jié)合定時(shí)控制器，電動(dòng)窗簾每天自動(dòng)定時(shí)開關(guān)；遙控器輕松一按，窗簾自在掌控中。擺脫距離與時(shí)間的束縛，盡享開開合合的快樂！
2. 智能照明—— 夢(mèng)幻燈光，隨心創(chuàng)造！1) 軟啟功能： 燈光的漸亮漸暗功能,能讓眼睛免受燈光驟亮驟暗的刺激,同時(shí)還可以延長(zhǎng)燈具的使用壽命。2) 調(diào)光功能： 燈光的調(diào)亮調(diào)暗功能,能讓您和家人分享溫馨與浪漫的同時(shí),還能達(dá)到節(jié)能和環(huán)保的功能。3) 亮度記憶：燈光亮度記憶的功能，使燈光更富人情味,讓的燈光充滿變幻魔力。4) 全開全關(guān): 輕松實(shí)現(xiàn)燈和電器的一鍵全關(guān)和所有燈的一鍵緊急全開功能。智能照明，讓燈光成為藝術(shù)，讓生活更顯溫馨與浪漫！3. 場(chǎng)景控制—— 夢(mèng)幻場(chǎng)景，一觸而就！回家時(shí)，只要輕按門廳口的 “回家”鍵，您想要開啟的燈和電器就自動(dòng)開啟，馬上可以準(zhǔn)備晚餐啦；備好晚餐后，輕按“就餐”鍵，就餐的燈光和電器組合場(chǎng)景即刻出現(xiàn)；晚餐后，輕按“影院”鍵，欣賞影視大片的燈光和電器組合場(chǎng)景隨之出現(xiàn)；若晚上起夜，只要輕按床頭的“起夜”鍵，通向衛(wèi)生間的燈帶群就逐一啟動(dòng)，不要再摸黑啦，回臥室后，再把燈全關(guān)；您是不是覺得生活比以前更神奇而富有意思呢？夢(mèng)幻場(chǎng)景，身臨其境！只有想不到，沒有做不到！
4. 家電控制—— 普通家電，智能升級(jí)！
通過用電器隨意插、紅外伴侶、定時(shí)控制器、語音電話遠(yuǎn)程控制器等智能產(chǎn)品的隨意組合，無需對(duì)現(xiàn)有普通家用電器進(jìn)行改造，就能輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器的定時(shí)控制、無線遙控、集中控制、場(chǎng)景控制、電腦控制等多種智能控制。無需技術(shù)改造，普通家電全面智能化升級(jí)！
5. 無線遙控—— 隨時(shí)隨地，全屋遙控！
您有沒有想過像遙控電視機(jī)一樣遙控家里所有燈和電器呢？現(xiàn)在只要一個(gè)遙控器，就可以在家里任何地方遙控家里所有樓上樓下、隔房的燈和電器；而且無需頻繁更換各種遙控器，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)多種紅外家電的遙控功能；輕按場(chǎng)景按鈕，就能輕松實(shí)現(xiàn)“會(huì)客”、“就餐”、“影院”等您想要的燈光和電器的組合場(chǎng)景。只要一個(gè)遙控器，真正做到—— 一鍵在手，全屋掌握！
6. 集中控制—— 一鍵在手，盡在掌握！
就像賓館床頭柜的集中控制器一樣,輕松集中控制家里的所有燈和電器;即插即用,外觀更小巧,使用更方便；夜晚，如有突發(fā)事件,只要按一下全開緊急按鍵,所有燈就全部同時(shí)亮起；睡覺前，只要按一下全關(guān)按鍵,所有燈和電器就全部關(guān)掉.無需再擔(dān)心忘了關(guān)某些電器啦。隨插隨控，燈和電器盡在掌控！
7. 定時(shí)控制—— 免費(fèi)保姆，體貼入微！
早晨，當(dāng)您還在熟睡，臥室的窗簾準(zhǔn)時(shí)自動(dòng)拉開，溫暖的陽光輕灑入室，輕柔的音樂慢慢響起，呼喚您開始全新生活每一天；當(dāng)您起床洗漱時(shí)，微波爐（電飯煲）已開始為您烹飪?cè)绮?，您就可以馬上享受營(yíng)養(yǎng)早餐啦；餐畢不久，音響自動(dòng)關(guān)機(jī)，提醒您趕快上班；輕按門廳口的 “全關(guān)”鍵，所有的燈和電器全部熄滅，安防系統(tǒng)自動(dòng)布防，這樣您就可以安心上班去啦！當(dāng)您和家人外出旅游時(shí)，可設(shè)置主人在家的虛擬場(chǎng)景，這樣小偷就不敢隨意輕舉妄動(dòng)啦！ ? 輕松定制生活場(chǎng)景，定時(shí)開關(guān)燈和電器！
8. 24小時(shí)安全防范——免費(fèi)保全，實(shí)時(shí)監(jiān)控，安全可靠！
當(dāng)您的領(lǐng)域從起點(diǎn)跨越到今日之巔，從談判桌延伸到高爾夫球場(chǎng)，已遠(yuǎn)非一般居所所能滿足。當(dāng)您在度假休閑時(shí)，這是處寧?kù)o舒適的居所。更多的時(shí)候，在您百忙之中住所是無人看管的，身處異地的您如何看管家中的財(cái)物？
攝像機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和防盜報(bào)警系統(tǒng)，給您全方位人性化監(jiān)控系統(tǒng)，為您提供妥帖穩(wěn)定的保護(hù)系統(tǒng)。您只需在家中重要諸點(diǎn)，如門庭、停車庫(kù)、窗口、廳堂等地點(diǎn)安裝攝像機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，在窗戶配置方向性紅外幕簾探測(cè)器，主要臥室配置緊急求救按鈕，廚房配置燃?xì)庑孤┨綔y(cè)器；您可以知道是否有人毀壞庭院的花草，室內(nèi)燃?xì)馐欠裥孤叮覂?nèi)的設(shè)施是否不安全等等……一旦發(fā)現(xiàn)異常，監(jiān)控主控系統(tǒng)會(huì)通過事前設(shè)置自動(dòng)將其錄制下來；并按預(yù)先設(shè)定的號(hào)碼自動(dòng)撥出電話給屋主及警衛(wèi)、保安機(jī)構(gòu)報(bào)告有關(guān)情況。
三、3G通信網(wǎng)絡(luò)在智能家居的應(yīng)用
1. 遠(yuǎn)程控制—— 一臺(tái)手機(jī)，家電聽話！
您有沒有想過，在上班途中,突然想起忘了關(guān)家里的燈或電器,我們可以使用手機(jī)通過3G通信網(wǎng)絡(luò)就可以把家里想要關(guān)的燈和電器全部關(guān)掉;下班途中，先把家里的電飯煲和熱水器啟動(dòng)，讓電飯煲先煮飯,熱水器先預(yù)熱;等您回到家，馬上就可以洗個(gè)熱水澡啦,并可立即享用香噴噴的飯菜啦;若是在炎熱的夏天，您可以通過手機(jī)把家里的空調(diào)先開啟，回家后就能享受絲絲涼意啦!在家里,您可直接通過手機(jī)就可以控制家里所有的燈和電器啦.
2.遠(yuǎn)程視頻傳輸——一臺(tái)手機(jī)，安全保家！
您有沒有想過，在外工作時(shí)，留在家中的老人和孩子的生活情況是否一直讓你牽掛，我們可以使用手機(jī)通過3G通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)刻將家中狀況在握手中。您可以看看保姆照看孩子、老人的情況，是否有人毀壞庭院的花草，室內(nèi)的設(shè)施是否不安全等等……一旦發(fā)現(xiàn)異常，監(jiān)控主控系統(tǒng)會(huì)通過事前設(shè)置自動(dòng)將其錄制下來；通過網(wǎng)絡(luò)，還可把居所外來訪客、停泊車輛查看清楚；通過網(wǎng)絡(luò)，還可向友人展示自己的溫暖小窩。 四、3G通信網(wǎng)絡(luò)和智能家居的聯(lián)系
3G通信網(wǎng)絡(luò)最顯著的特征就是帶寬極大地增加了，這導(dǎo)致無線通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸能力大大增強(qiáng)，可以搭載的應(yīng)用和功能也明顯更為豐富。只需拿起手機(jī)，就可以實(shí)時(shí)監(jiān)控家里的情況、遙控家里的電器開始或停止作業(yè)，這些以往看起來遙不可及的事情，已經(jīng)變成了現(xiàn)實(shí)。
【關(guān)鍵詞】智能家電；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)
0.引言
伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)于遠(yuǎn)程信息的傳遞與控制在當(dāng)今社會(huì)需求量越來越大。比如，可以通過手機(jī)運(yùn)用GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。智能家居這個(gè)概念越來越多的受到人們關(guān)注，設(shè)計(jì)一個(gè)使用方便快捷、功能穩(wěn)定可靠且價(jià)格相對(duì)低廉的控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能家居的前提。本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)以ARM控制器及GSM網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)，結(jié)合了資源豐富且功能完善的嵌入式Linux操作系統(tǒng)，通過以手機(jī)發(fā)送短信的形式，很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器開關(guān)的遠(yuǎn)程控制功能。
1.系統(tǒng)的硬件平臺(tái)
本系統(tǒng)的硬件平臺(tái)主要由用戶的無線終端設(shè)備（如手機(jī)）、GSM網(wǎng)絡(luò)、GSM模塊、微處理器單元及家電設(shè)備五個(gè)部分，如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖
1.1微處理器
選用低價(jià)實(shí)用的ARM9開發(fā)板友善之臂mini2440，它采用32位ARM920T的RISC處理器S3C2440為微處理器，實(shí)現(xiàn)了MMU，AMBA BUS和Harvard高速緩沖體系結(jié)構(gòu)，具有低功耗、高性能、體積小、接口多等優(yōu)良特性。另有大小為128Mbyte，型號(hào)為K9F1G08的NandFlash，用于存儲(chǔ)已調(diào)試好的嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。內(nèi)存為兩片外接的32Mbytes總共64Mbytes的SDRAM芯片，它們并接在一起形成32-bit的總線數(shù)據(jù)寬度，這樣可以增加訪問的速度。
此外，芯片自帶標(biāo)準(zhǔn)RS232接口的串口，可以用于與其它模塊的通信；USB接口可以燒寫Linux系統(tǒng)的相關(guān)程序；JTAG接口用于仿真調(diào)試程序；LCD顯示屏可以顯示信息。豐富的硬件資源 ，可簡(jiǎn)化設(shè)備與微處理器的硬件連接程度，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。
1.2 GSM 模塊
采用西門子公司的新一代無線通信GSM模塊TC35i，它支持短消息、數(shù)據(jù)、語音傳輸?shù)葮I(yè)務(wù)。模塊可以工作在EGSM900和GSM1800雙頻段，電源范圍為直流3.3～4.8V。模塊一般采用串行異步通信接口，波特率通常為9600bps，支持TXT和PDU模式的短消息，具有AT 命令集接口，可以很方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。此外，模塊上有RS232接口、SIM卡接口、電源接口等，使之更加適用于嵌入式系統(tǒng)。先用RS232串口線將電腦與ARM的UART接口0連接，用超級(jí)終端進(jìn)行調(diào)試，再將電腦與GSM模塊相連用串口調(diào)試助手進(jìn)行測(cè)試，看能否實(shí)現(xiàn)通信。由于串口線的分直連和和交叉兩種，所以都要準(zhǔn)備。當(dāng)調(diào)試成功后，將TC35i與ARM的UART接口1進(jìn)行硬件連接，對(duì)系統(tǒng)上電復(fù)位后，設(shè)置好ARM的串口和工作頻率，對(duì)GSM模塊進(jìn)行初有始化，然后設(shè)置服務(wù)中心號(hào)碼和目標(biāo)號(hào)碼，就能完成與用戶的短信收發(fā)功能。
2.系統(tǒng)的軟件平臺(tái)
本設(shè)計(jì)的智能家居是以ARM微處理器作為控制中心的，系統(tǒng)軟件平臺(tái)的操作系統(tǒng)采用嵌入式Linux系統(tǒng)，所以軟件設(shè)計(jì)主要包括嵌入式Linux操作系統(tǒng)移植和系統(tǒng)上應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)。
2.1 Linux 系統(tǒng)的移植
嵌入式Linux系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到ARM上，主要有三大部分：（1）Bootloader部分，也就是引導(dǎo)程序設(shè)計(jì)，一般都有現(xiàn)成的移植程序，如U-boot；（2）Linux內(nèi)核，通過修改內(nèi)核源代碼以及內(nèi)核的剪裁，編譯等；（3）制作文件系統(tǒng)。
2.1.1 Bootloader的移植
作為嵌入式系統(tǒng)軟件的最底層，Bootloader是上電后啟動(dòng)運(yùn)行的第一個(gè)程序，它類似于PC機(jī)上的BIOS程序功能，主要負(fù)責(zé)整個(gè)硬件系統(tǒng)的初始化和軟件系統(tǒng)啟動(dòng)的準(zhǔn)備工作。U-boot是德國(guó)DENX小組開發(fā)用于支持多種嵌入式CPU的Bootloader程序，可以直接支持基于ARM 2440的嵌入式平臺(tái)，移植工作主要是修改一些與硬件相關(guān)的smdk2440.h，flash.c，s3c2440.c，makefile等文件。完成文件修改后，就可以用安裝好的交叉編譯器arm-linux-gcc-進(jìn)行交叉編譯，生成U-boot.bin文件，然后通過JTAG接口燒寫到flash中就可以從NADA flash啟動(dòng)了。
2.1.2配置和編譯Linux系統(tǒng)內(nèi)核
由于開發(fā)板是ARM處理器架構(gòu)，所以必須確保根目錄中makefile里“ARCH”的值已設(shè)定了開發(fā)板的類型，接下來進(jìn)行內(nèi)核配置，最常用的配制方法是在源碼相應(yīng)目錄下執(zhí)行“make menuconfig”，進(jìn)入基于文本選單的配置界面，可對(duì)內(nèi)核進(jìn)行裁剪。裁剪完后即可編譯內(nèi)核，主要通過建立內(nèi)核依賴關(guān)系，創(chuàng)建內(nèi)核映像文件及創(chuàng)建內(nèi)核模塊三部分編譯，執(zhí)行make up指令，生成內(nèi)核映像文件“zImage”。最后，將內(nèi)核壓縮文件下載到開發(fā)板上運(yùn)行。
2.1.3制作文件系統(tǒng)
加載根文件系統(tǒng)是Linux系統(tǒng)啟動(dòng)中不可或缺的一部分，否則系統(tǒng)在進(jìn)行了一些初始化工作后，就不能正常啟動(dòng)。因此，可以先用busybox軟件工具構(gòu)建cramfs文件系統(tǒng)，然后用工具mkcramfs制作cramfs映像文件，最后將新創(chuàng)建的new.cramfs映像文件燒入到開發(fā)板的相應(yīng)位置即可。
2.2應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)
控制中心的應(yīng)用程序包括串口和GSM模塊的初始化，短信的收發(fā)，控制命令的定義，短信內(nèi)容的解析及命令的執(zhí)行。其中最主要的是短信的發(fā)送和接收，它是使用AT指令通過串口與TC35i通信，讀取和發(fā)送短信，對(duì)外設(shè)做出控制動(dòng)作。和本系統(tǒng)有關(guān)用于發(fā)送和接收短信的AT指令如表1所示。
短消息的格式一般有PDU和TXT兩種，我們要發(fā)送中文短信，所以通過發(fā)送AT+CMGF=O指令選擇PDU短信模式，采用UCS2的編碼方式對(duì)發(fā)送的中文短信內(nèi)容進(jìn)行編碼。程序的流程圖如圖2所示。
3.結(jié)語
本設(shè)計(jì)通過ARM9芯片控制GSM模塊，利用GSM通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送短信的形式對(duì)家用電器進(jìn)行控制，既方便又安全。同時(shí)移植了實(shí)時(shí)性好，穩(wěn)定性高的嵌入式Linux操作系統(tǒng)，從而一改以往體積龐大，高成本的系統(tǒng)。相信隨著通信事業(yè)的發(fā)展，基于ARM和GSM的短信息家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)會(huì)有更廣闊的應(yīng)用前景。
【參考文獻(xiàn)】
[1]孫德輝，衛(wèi)革，楊揚(yáng).基于ARM的GPRS遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2010（07）.
[2]董翠英，顧文彪.基于ARM與GSM的智能家居控制器設(shè)計(jì)[J].唐山學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（03）.
關(guān)鍵詞 空調(diào)遠(yuǎn)程控制 GSM MC37i
中圖分類號(hào)：TN 929.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
0引言
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)的高速發(fā)展，人們對(duì)生活的便捷性、居住環(huán)境的安全性、舒適性要求越來越高。與此同時(shí)，智能家居伴隨互聯(lián)網(wǎng)和手機(jī)的普及，已悄然進(jìn)入人們生活。如何建立一個(gè)高效率、低成本的智能家居已成為一個(gè)熱點(diǎn)問題。本文在分析現(xiàn)有智能家居控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于GSM的空調(diào)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，用戶僅使用手機(jī)收發(fā)短信即可實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)遠(yuǎn)程操控。本設(shè)計(jì)具有成本低、效率高、實(shí)時(shí)性的特點(diǎn)，具備較好的市場(chǎng)前景。
1系統(tǒng)總體框架
本設(shè)計(jì)是用戶通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送短信息對(duì)家用電器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的，不但能對(duì)家電實(shí)時(shí)操控，也可收到家電狀態(tài)反饋，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)家電的智能化管理。因其操作簡(jiǎn)單、成本低廉、靈活方便，也為高端網(wǎng)絡(luò)家電的大眾化提出一種新的思路，擁有較好的應(yīng)用前景。但GSM網(wǎng)絡(luò)通信的可靠性相對(duì)有些差。
短信息的收發(fā)和對(duì)收到數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理是本設(shè)計(jì)兩個(gè)基本功能。單片機(jī)通過AT指令控制MC37i接收、讀取來自用戶的信息，并根據(jù)信息內(nèi)容進(jìn)行相關(guān)操作。此外，單片機(jī)亦可將電器當(dāng)前狀況以短信息的形式發(fā)給用戶，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的智能控制。系統(tǒng)整體框圖如圖1。
2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、GSM模塊及其電路、空調(diào)控制電路等?？刂菩酒x擇ATMEL公司的ATmega8L，其主要功能為控制GSM模塊接收、分析短信，并根據(jù)短信內(nèi)容執(zhí)行命令，向用戶發(fā)送電器狀態(tài)、報(bào)警短信并控制相關(guān)繼電器動(dòng)作。
2.1 GSM模塊及其電路設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)選擇西門子的MC37i芯片來實(shí)現(xiàn)無線通信功能，MC37i芯片主要負(fù)責(zé)短信息的收發(fā)、讀取。其電路設(shè)計(jì)主要包括：?jiǎn)?dòng)電路、關(guān)閉電路、網(wǎng)絡(luò)指示信號(hào)電路、SIM卡電路。
本設(shè)計(jì)中MC37i啟動(dòng)方案采用“管腳IGT”方式進(jìn)入正常工作模式。MC37i上電后，當(dāng)管腳BATT+上電壓大于3.3V，且持續(xù)10ms，IGT置為低電平（注：IGT信號(hào)下降沿寬應(yīng)小于1ms）；持續(xù)100ms，啟動(dòng)MC37i。根據(jù)時(shí)序圖要求，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了MC37i的啟動(dòng)電路如圖2所示：
MC37i芯片有三種關(guān)閉方式：緊急關(guān)閉、自動(dòng)關(guān)閉和正常關(guān)閉。緊急關(guān)閉模式適用于MC37i無法正常關(guān)閉的情況。自動(dòng)關(guān)閉模式生產(chǎn)廠家設(shè)定的保護(hù)模式。正常關(guān)閉模式是單片機(jī)發(fā)送指令A(yù)T^SMSO到MC37i。該模式可在斷電前，保存數(shù)據(jù)，并發(fā)送關(guān)閉信息到單片機(jī)后進(jìn)入Power Down模式。圖3用于判斷MC37i是否工作在Power Down模式。
MC37i的管腳SYNC有兩種工作模式，可通過指令A(yù)T^SSYNC=切換。模式0適用于功耗控制嚴(yán)格的系統(tǒng)；模式1可指示MC37i的工作狀態(tài)。本系統(tǒng)使用模式1。當(dāng)LED燈滅，MC37i處于關(guān)閉或休眠狀態(tài)；當(dāng)LDE600ms亮/600ms滅時(shí)，SIM卡沒插好或MC37i正在登錄；當(dāng)LDE75ms亮/3ms滅時(shí)，MC37i登錄成功，待機(jī)；當(dāng)LDE0.5ms亮/滅，數(shù)據(jù)傳輸；當(dāng)LDE亮，有來電。電路設(shè)計(jì)如圖4所示。
SIM卡是MC37i芯片入網(wǎng)的身份識(shí)別卡，內(nèi)部存儲(chǔ)了認(rèn)證客戶的所有信息。MC37i只有插入SIM卡后才能入網(wǎng)。本設(shè)計(jì)所用的SIM卡為普通移動(dòng)通信手機(jī)所使用。通信模塊MC37i的ZIF連接器提供與ISO 7816-3標(biāo)準(zhǔn)兼容的SIM卡接口電路，共有6個(gè)引腳。其中，CCVCC為SIM的電源接口；CCCLK為SIM卡的時(shí)鐘接口；CCGND接地；CCRST為復(fù)位接口；SIMIO為信號(hào)輸入輸出的串行數(shù)據(jù)線接口；CCIN可檢測(cè)SIM卡是否安裝在卡座內(nèi)。本設(shè)計(jì)的SIM卡電路如圖5所示。
2.2空調(diào)控制電路
本設(shè)計(jì)選用空調(diào)為智能家電研究對(duì)象?？照{(diào)可工作于制熱、制冷、通風(fēng)、除濕及自動(dòng)運(yùn)行等模式，本設(shè)計(jì)僅研究其制冷模式。
制冷模式，低壓低溫制冷劑被壓縮機(jī)吸收后，經(jīng)過其內(nèi)部的過熱蒸汽到達(dá)冷凝器。同時(shí)，被空調(diào)風(fēng)扇吸入室外空氣流也到達(dá)冷凝器，并對(duì)高壓過熱的制冷劑降溫，使其凝結(jié)成高壓液體。凝結(jié)的高壓液體經(jīng)毛細(xì)管降溫后到達(dá)蒸發(fā)器，與經(jīng)風(fēng)扇吸入的室內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換，之后將冷卻氣體送到室內(nèi)，以上是空調(diào)制冷過程。
當(dāng)空調(diào)工作時(shí)，傳感器將實(shí)時(shí)檢測(cè)室內(nèi)溫度，并將其發(fā)送至單片機(jī)，與系統(tǒng)設(shè)定值相比，若室溫與設(shè)定值有偏差，單片機(jī)發(fā)送指令控制壓縮機(jī)開啟、關(guān)閉。通過以上操作實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫度的監(jiān)測(cè)、控制。本系統(tǒng)采用繼電器作為單片機(jī)控制壓縮機(jī)的執(zhí)行器件。
2.2.1溫度檢測(cè)電路
本設(shè)計(jì)溫度檢測(cè)器選用鎳鉻/鎳鋁熱電偶，能檢測(cè)0℃～1000℃的溫度，并轉(zhuǎn)換成4～20mA的電流信號(hào)，之后經(jīng)I/U變送器轉(zhuǎn)換成能被單片機(jī)識(shí)別的0～5V電壓信號(hào)。
2.2.2溫度控制電路
室溫是由單片機(jī)控制空調(diào)壓縮機(jī)啟動(dòng)、停止實(shí)現(xiàn)的。繼電器為執(zhí)行器件，故實(shí)際上單片機(jī)是通過控制繼電器控制室溫。單片機(jī)輸出信號(hào)較弱，需經(jīng)三極管放大后才能驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作。電路圖設(shè)計(jì)如圖。單片機(jī)引腳PB5、PB6、PB7分別控制空調(diào)的四通閥、外風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)。
如需打開、關(guān)閉某一電器，單片機(jī)將相應(yīng)的I/O端口置為低電平或高電平，即可使相應(yīng)的繼電器動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)電器的啟停控制。據(jù)此本設(shè)計(jì)選擇的固態(tài)繼電器LR32053，無觸點(diǎn)開關(guān)；三極管DTC143X，開關(guān)速度較快。
繼電器控制電路為防止繼電器內(nèi)部電感產(chǎn)生反向電壓，設(shè)計(jì)一保護(hù)二極管并聯(lián)在繼電器控制端。因當(dāng)晶體管由導(dǎo)通變截至，繼電器線圈中電流減小而產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)，疊加上電源電壓會(huì)使三極管被擊穿，而二極管則起到泄放線圈自感電動(dòng)勢(shì)的作用。
3 PC與MC37i通信
MC37i與PC機(jī)的信息交互是通過串口RS232實(shí)現(xiàn)的，系統(tǒng)后期調(diào)試也需通過串口進(jìn)行。為測(cè)試連接是否成功，可通過串口調(diào)試助手V2.2打開相應(yīng)的端口。端口參數(shù)設(shè)置如下：串口、波特率置、校驗(yàn)位置、數(shù)據(jù)位、停止位分別設(shè)置為“COM1”、“9600”、“無NONE”，、“8”、“1”。在串口調(diào)試助手發(fā)送區(qū)輸入“AT”，返回“OK”，則PC與MC37i連接成功。
4短信息的收發(fā)過程操作
本設(shè)計(jì)采用的通信芯片MC37i可實(shí)現(xiàn)三種短信息收發(fā)模式，分別為：Text、block、PDU。本設(shè)計(jì)采用能支持中英文短信息收發(fā)的PDU模式。當(dāng)前手機(jī)大多采用此模式為默認(rèn)編碼方式。PDU編碼過程較復(fù)雜，本文不再詳談。
4.1 AT指令
AT指令是單片機(jī)與MC37i通信的語言。單片機(jī)通過串口向MC37i發(fā)生AT指令，使其接受、讀取、發(fā)送短信息，從而實(shí)現(xiàn)與用戶信息交互的功能。MC37i所使用的AT指令嚴(yán)格執(zhí)行ETSI制定的GSM07.05標(biāo)準(zhǔn)，能與普通手機(jī)進(jìn)行通信。表1僅列舉本文所用的指令。
4.2測(cè)試
將SIM卡插入卡座，給系統(tǒng)上電，觀察LED燈狀態(tài)，確保MC37i處在正常工作狀態(tài)，使用串口數(shù)據(jù)線連接PC和GSM模塊。 4.2.1信息發(fā)送
首先，雙擊串口調(diào)試助手。在發(fā)送區(qū)輸入指令，帶下劃線的為返回結(jié)果。
（1）AT〈Enter〉；OK；PC與MC37i已正常通信；
（2）AT+CMGF=0〈Enter〉；OK；短信模式定義為PDU；
（3）AT+CMGS=23〈Enter〉；OK；短信長(zhǎng)度為23；
（4）發(fā)送“0891683108301705F011000D91685179788857
F6000900088FDC7A0B63A75236”；+CMGS：1 OK
（5）幾秒后，對(duì)方手機(jī)接受到字符對(duì)應(yīng)信息“遠(yuǎn)程控制”。
4.2.2信息接收（用手機(jī)號(hào)碼為+8615978788756給GSM模塊發(fā)送“空調(diào)”）c
（1）接受區(qū)收到“+CMTI：”MT”5”，表示信息收到，存儲(chǔ)編號(hào)為5；
（2）發(fā)送區(qū)輸入“AT+CMGR=5”，讀取存儲(chǔ)編號(hào)為5的短信內(nèi)容。
（3）接收區(qū)收到字符“0891683108301705F0840D91685179788857
F60008312131801580067A78C03”。經(jīng)解碼為“空調(diào)”。
本系統(tǒng)使用PC通過串口調(diào)試助手與系統(tǒng)進(jìn)行通信，來檢測(cè)系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性。
5小結(jié)
本設(shè)計(jì)能通過GSM收發(fā)短信，并可對(duì)空調(diào)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，具有操作簡(jiǎn)便、成本低、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)為智能家居的一個(gè)分支，并已通過測(cè)試，擁有較好的應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
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21世紀(jì)是信息化的世紀(jì)，各種電子信息新技術(shù)推動(dòng)了人類文明的巨大進(jìn)步。舒適、時(shí)尚的家居生活是社會(huì)進(jìn)步的標(biāo)志，智能家居控制系統(tǒng)能夠在不改變家中任何家電結(jié)構(gòu)的情況下，對(duì)家里的電器進(jìn)行方便的控制，使人們盡享高科技帶來的簡(jiǎn)便而時(shí)尚的現(xiàn)代生活。隨著這幾年的研究，智能家居控制系統(tǒng)有很多種實(shí)現(xiàn)方式。本文介紹的數(shù)字化智能家居控制系統(tǒng)可以使人們通過手機(jī)在任何時(shí)候，僅僅是發(fā)一個(gè)簡(jiǎn)單的短信，就可對(duì)家中的電器（照明燈、電飯煲、空調(diào)、電視、熱水器等）進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，也可以在家中通過遙控器近距離遙控家中電器。
一、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)將家中電器智能控制分為兩部分，遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)程控制和居家近距離控制。遠(yuǎn)程控制采用TC35模塊和MCU（STC89C52）作為主控器件。該系統(tǒng)通過手機(jī)遠(yuǎn)程發(fā)信息給TC35模塊。TC35模塊接收到發(fā)送來的請(qǐng)求信息，發(fā)送指令對(duì)MCU（STC89C52）單片機(jī)進(jìn)行控制發(fā)出指令，單片機(jī)讀取指令輸出信號(hào)控制家電的啟動(dòng)和停止，并通過12864液晶輸出顯示讀到的數(shù)據(jù),從而實(shí)現(xiàn)智能化控制。
二、遠(yuǎn)程控制原理
TC35是Siemeils公司推出的新-代無線通信GSM模塊。TC35模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊(ASIC)、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組成。GSM基帶處理器是整個(gè)模塊的核心，它由一個(gè)C166CPU和一個(gè)DSP處理器內(nèi)核控制著模塊內(nèi)各種信號(hào)的傳輸、轉(zhuǎn)換、放大等處理過程。GSM射頻部分是一個(gè)單片收發(fā)器SMARTI，它由一個(gè)外差式接收器、上變頻調(diào)制環(huán)路發(fā)送器、一個(gè)射頻鎖相環(huán)路和一個(gè)全集成中頻合成器4個(gè)功能塊組成，共同完成對(duì)射頻信號(hào)的接收和發(fā)送等處理。TC35數(shù)據(jù)輸入/輸出接口實(shí)際上是一個(gè)串行異步收發(fā)器，它符合ITU-TRS232接口標(biāo)準(zhǔn)，支持標(biāo)準(zhǔn)的AT命令集。通過這一接口可以用AT命令切換操作模式，可以使它處于語音、數(shù)據(jù)、短消息或傳真模式。[1]TC35模塊的工作電壓為3.3—5.5V,可以工作在900MHz和1800MHz兩個(gè)頻段,所在頻段功耗分別為2w(900M)和1w(1800M)。通過獨(dú)特的40引腳的ZIF連接器,實(shí)現(xiàn)電源連接、指令、數(shù)據(jù)、語音信號(hào)、及控制信號(hào)的雙向傳輸。通過ZIF連接器及50Ω天線連接器,可分別連接SIM卡支架和天線。模塊有AT命令集接口,支持文本和PDU模式的短消息。自帶RS232通訊接口,可以方便地與PC機(jī)、單片機(jī)連機(jī)通訊?？梢钥焖?、安全、可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)、語音傳輸、短消息服務(wù)(ShortMessageService)和傳真。圖2是TC35的外觀和接口。
三、硬件與軟件設(shè)計(jì)
1．單片機(jī)與TC35模塊的連接：?jiǎn)纹瑱C(jī)STC89C52與TC35模塊不能直接相連，需要通過MAX232與RS232再與TC35模塊相連，進(jìn)行通信。TC35模塊通過MAX232與MCU(STC89C52)的連接電路如圖3。
2．程序設(shè)計(jì)流程如下。
四、系統(tǒng)的調(diào)試與實(shí)現(xiàn)
1．TC35模塊的網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)和調(diào)試TC35模塊使用12V/1A的電源，TC35模塊上有兩個(gè)LED燈，一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)指示燈，另一個(gè)是電源指示燈，還有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)按鍵。在使用TC35模塊時(shí)，將SIM卡插在TC35模塊的SIM卡卡槽，首先對(duì)模塊進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)注冊(cè)，注冊(cè)時(shí)峰值電流會(huì)在1.3A~2A[4V],如果少于1A的電源供電時(shí)，模塊將不能正常注冊(cè)入網(wǎng)。接通電源，電源指示燈亮。第一次按下網(wǎng)絡(luò)啟動(dòng)按鍵，網(wǎng)絡(luò)指示燈一亮一滅,表示網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)未成功或網(wǎng)絡(luò)正在注冊(cè)中,等待大約1分鐘，如果網(wǎng)絡(luò)指示燈出現(xiàn)短滅常亮的狀態(tài)，表示網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)成功，TC35模塊進(jìn)入正常工作狀態(tài)。
關(guān)鍵詞：建筑智能化、智能家居
Abstract: intelligent household create safe and comfortable environment protection and energy saving the good household life.
Keywords: the intelligent building, intelligent household
中圖分類號(hào)： TU2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
隨著住宅品味的日益提高，住戶對(duì)房屋功能的要求越來越高，所謂智能化建筑或智能化住宅成為當(dāng)今先進(jìn)建筑的必然。傳統(tǒng)的電氣安裝技術(shù)已難以滿足現(xiàn)代化建筑的需要。在此背景下，EIB智能安裝系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，發(fā)源于歐洲的EIB（Electrical Installation Bus，電氣安裝總線）是將目前計(jì)算機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域最新的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)的電氣安裝領(lǐng)域的新技術(shù)，它將傳統(tǒng)的面板開關(guān)、窗簾、插座等電器智能化，有效地實(shí)現(xiàn)了對(duì)照明、調(diào)光、百葉窗、場(chǎng)景控制、用電負(fù)荷控制、安保、供熱系統(tǒng)的智能控制，達(dá)到安全、節(jié)能、人性化的效果，并能在今后的使用中方便地根據(jù)用戶的需求進(jìn)行變更，成為真正靈活智能的電氣安裝系統(tǒng)。它的優(yōu)勢(shì)是傳統(tǒng)電氣安裝所無法比擬的。
EIB系統(tǒng)現(xiàn)已成為一個(gè)世界性的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，總線協(xié)議完全開放，采用ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織的OSI模型，并使用其中的5層協(xié)議，目前世界各地有近200家電器制造商在圍繞EIB產(chǎn)品進(jìn)行研制、開發(fā)，不同廠家的EIB產(chǎn)品完全無縫兼容。
EIB系統(tǒng)主張建筑電氣設(shè)計(jì)和建筑外觀設(shè)計(jì)的統(tǒng)一與協(xié)調(diào)，努力為用戶提供舒適、方便并且具有生命力的EIB智能控制總線系統(tǒng)。
在現(xiàn)代化的建筑物中，EIB智能總線控制系統(tǒng)，可以將燈光、空調(diào)、窗簾、電氣設(shè)備等，通過一個(gè)開關(guān)集中控制或遙控；可以通過亮度感應(yīng)器，自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)燈光，保持最佳照度狀態(tài)；通過場(chǎng)景設(shè)置，可以將多個(gè)單獨(dú)功能通過一個(gè)按鍵實(shí)現(xiàn)，同時(shí)調(diào)節(jié)燈光的照度值、窗簾的位置、空調(diào)的開關(guān)等，按需要組成多種場(chǎng)景；在樓梯、走廊等公共部位，可以使用移動(dòng)感應(yīng)器控制燈光，同時(shí)在非工作時(shí)間作為報(bào)警裝置，防止非法闖入。
家居智能控制系統(tǒng)，包括燈光控制，窗簾/百葉簾控制，場(chǎng)景設(shè)置，電源總開總關(guān)功能，紅外遙控，電話遠(yuǎn)程控制等在其電氣設(shè)計(jì)中預(yù)留足夠的擴(kuò)展回路，如果需要擴(kuò)展功能或控制回路只需要添加模塊即可。
方案選用INSTABUS EIB系列產(chǎn)品，充分發(fā)揮該產(chǎn)品在功能、性能和外觀設(shè)計(jì)中的優(yōu)勢(shì)，滿足家庭智能控制的各種需求，配合家庭裝飾，力求盡善盡美。
根據(jù)不同的功能區(qū)域，選用不同的EIB設(shè)備。
一、控制模塊主要安裝在配電柜中，根據(jù)每戶的控制回路不同選用相應(yīng)的控制模塊，盡量滿足控制需要又充分利用各產(chǎn)品的資源和特點(diǎn)。
二、EIB控制面板的選用主要根據(jù)不同的功能區(qū)域，選用最合適的設(shè)備，達(dá)到最佳的效果。例如：
1．玄關(guān)門廳
在玄關(guān)門廳的PLANTEC/LCD多功能控制面板能讓你在進(jìn)/出門的時(shí)候方便的控制整個(gè)房間，它在控制臨近范圍的燈光的同時(shí)，配置了全開與全關(guān)，以及當(dāng)客人來到時(shí)的一個(gè)WELCOME場(chǎng)景，燈光將整個(gè)客廳照亮。在玄關(guān)配置的多功能控制面板，其強(qiáng)大的功能顯得尤為重要。
2．餐廳
在餐廳配置全玻璃觸摸式的智能控制面板，在感受世界上第一款全玻璃控制面板晶瑩透明的質(zhì)地，高貴典雅的設(shè)計(jì)同時(shí)，只需輕輕觸摸一下，燈光場(chǎng)景隨之轉(zhuǎn)變。可實(shí)現(xiàn)燈光控制，窗簾自動(dòng)控制，各種場(chǎng)景設(shè)置，如會(huì)客場(chǎng)景、用餐場(chǎng)景、休息場(chǎng)景等。
3.客廳
客廳作為一個(gè)與眾不同的亮點(diǎn)，應(yīng)該顯示出主人的品位和個(gè)性。配上一個(gè)PLANTEC系列帶紅外接收口的多功能控制面板，它金屬的外殼也恰當(dāng)?shù)木S持了客廳的氛圍。配以紅外遙控器，使你坐在沙發(fā)上就能隨心所欲地改變燈光場(chǎng)景。使用EIB紅外遙控器的AV控制設(shè)備自動(dòng)學(xué)習(xí)各種電器設(shè)備的控制，可以實(shí)現(xiàn)電視機(jī)，DVD，功放，音響等控制，繼而實(shí)現(xiàn)家庭影院中的一體化和聯(lián)動(dòng)控制。
4.主臥、起居室
在公寓的主臥、起居室等處，安裝智能溫控面板，特有LCD顯示功能，可以顯示溫度、狀態(tài)。各個(gè)區(qū)域的空調(diào)和地?zé)峥梢酝ㄟ^結(jié)合在溫控面板上的溫度感應(yīng)器自動(dòng)調(diào)節(jié)，也可以人工手動(dòng)調(diào)節(jié)，并能根據(jù)業(yè)主的具體要求和使用習(xí)慣、個(gè)性化需求進(jìn)行溫度值的設(shè)定，可以直接在溫控面板上進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置。
5.過道、樓梯、衛(wèi)生間
過道、樓梯、衛(wèi)生間等處配置了移動(dòng)感應(yīng)器，人到哪里，燈亮到哪里；人走燈滅。同時(shí)過道、樓梯的燈光還可以用多個(gè)房間里的智能開關(guān)進(jìn)行控制，設(shè)置一定的延時(shí)關(guān)閉功能。
6.書房
帶紅外接收的多功能控制面板，無需另外配置場(chǎng)景模塊，與雙值輸出模塊和窗簾控制模塊配合，最多可設(shè)置8個(gè)場(chǎng)景。該設(shè)備在書房、活動(dòng)室等處，實(shí)現(xiàn)各種場(chǎng)景和燈光、窗簾控制。比如：休息場(chǎng)景，臥室燈光自動(dòng)調(diào)暗，窗簾自動(dòng)關(guān)閉等。
7.主臥
在主臥床頭設(shè)置LCD顯示控制面板，它不僅能顯示整個(gè)房間每一個(gè)接入EIB總線設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行狀況，還能手動(dòng)選取用電設(shè)備進(jìn)行開關(guān)操作，快速、便捷。使業(yè)主再也不用在臨睡前一一檢查住宅的每一個(gè)角落，察看是否有用電設(shè)備遺忘關(guān)閉，一切都將反應(yīng)在LCD面板上，人性化的設(shè)計(jì)讓業(yè)主能真正享受到智能家居帶來的便捷生活。
8．臥室
各臥室的多功能控制面板都可以控制公共區(qū)域的燈光，比如客廳、餐廳等，便于主人晚上起來或工作得太晚。設(shè)定起夜場(chǎng)景按健，輕輕按下，從臥室到衛(wèi)生間的燈光依次點(diǎn)亮，柔和的燈光照亮整個(gè)走道。
9．電話遠(yuǎn)程控制
可以用EIB的電話控制模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，通過電話或手機(jī)遠(yuǎn)程開啟燈光、窗簾、空調(diào)等設(shè)備。使業(yè)主不進(jìn)家門都能輕松地控制家中的家電設(shè)備。
10．INTERNET遠(yuǎn)程控制
選用IC1 EIB 互聯(lián)網(wǎng)控制模塊可與帶有TCP/IP協(xié)議的無線觸摸屏進(jìn)行連接。同過對(duì)IC1 互聯(lián)網(wǎng)控制模塊局域網(wǎng)IP地址的訪問，可以使用可視化得網(wǎng)頁界面控制相對(duì)應(yīng)的EIB設(shè)備，最多可支持256個(gè)接入EIB總線的設(shè)備，其中可包括燈光、窗簾、報(bào)警器、接入的家電設(shè)備等等。
11．室外光感
使用室外光感探測(cè)器，通過模擬兩輸入模塊將光感信號(hào)接入EIB系統(tǒng)，通過編程實(shí)現(xiàn)燈光、窗簾對(duì)應(yīng)于室外光線的自動(dòng)控制：天黑時(shí)光感自動(dòng)打開庭院、路燈，天亮?xí)r光感自動(dòng)關(guān)閉室外燈光。
12．定時(shí)控制
使用季節(jié)定時(shí)器，進(jìn)行定時(shí)控制，可編制多個(gè)時(shí)間段運(yùn)行模式，并且設(shè)定冬/夏令時(shí)的不同操作模式，區(qū)分工作日與周末的定時(shí)操作。每當(dāng)晚上12點(diǎn)時(shí)，可以自動(dòng)關(guān)閉庭院燈光，并定時(shí)打開臥室窗簾。在主人外出旅游離開時(shí)，定時(shí)器仍然能按設(shè)計(jì)的時(shí)間進(jìn)行定時(shí)控制，造成有人在家的假象，起到良好的防范效果。
13．安防聯(lián)動(dòng)
使用窗磁，門磁等安防設(shè)備，通過連接模塊或者雙值輸入模塊將信號(hào)接入EIB系統(tǒng)。同時(shí)也可以設(shè)定紅外移動(dòng)感應(yīng)器的安防功能，從而構(gòu)成最安全的安防布局。一旦觸發(fā)安防設(shè)備，信號(hào)通過EIB系統(tǒng)將開始一系列的聯(lián)動(dòng)措施：打開室內(nèi)全部燈光，鳴響接入EIB的蜂鳴報(bào)警器，并且電話模塊與互聯(lián)網(wǎng)模塊同時(shí)開始工作，向外界撥打報(bào)警電話和向設(shè)定的郵箱發(fā)送警報(bào)E-MAIL。
14．自由的面板選型
