基于嵌入式系统的智能家居控制技术研究

２００７年第９期　

中图分类号：ＴＰ３９３．０３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００９—２５５２（２ＯＯ７）０９—０１４０—０２　

嵌入式智能家居研究　

唐　凯　

（大庆无线电监测站，大庆１６３３１１）　

摘要：阐述了一个完整的智能家居设计方案，详细说明了该方案的设计思想，并阐述了其功　

能、特点、创新点。同时主要对ＣＡＮ总线节点的通信程序、家电通用控制器和数据采集模块进　

行了详细设计，并最终在开发环境下演示运行。　

关键词：嵌入式系统；智能家居；ＣＡＮ总线；通用控制器；家庭网关　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ￣ｍｂｅｄｄｅｄ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｈｏｍｅ　

Ｉ１ＡＮＧ　Ｋａｉ　

（￣ａｑｉｎｇ　Ｒａｄｉｏ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｃｅｎｔｅｒ，￣ａｑｉｎｇ　１６３３１１，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｅｌａｂｏｒａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｐｒｏｐｏｓａｌ　ｏｆ　ｉｎｔｅｌｌｉｑｅｎｔ　ｈｏｍｅ，ｔｈｅ　ｔｈｏｕｇｈｔ　ｏｆ　ｐｌａｎ　ｂｕｔ　

ａｌｓｏ　ｅｌａｂｏｒａｔｅｓ　ｉｔｓ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ．Ａｎｄ　ｉｔ　ｄｅｓｉｇｎｓ　ｔｈｅ　ＣＡＮ　ｆｉｅｌｄ　ｂｕｓ　ｎｏｄｅ　ＣＯＩＴＩＩＩＩＨ－　

ｎｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｏｄｕｌｅ　ｏｆ　ｄａｔａ　ｇａｔｈｅｒｉｎｇ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌｓ，ａｎｄ　ｆｉｎａｌｌｙ　ｒｕｎｓ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｕｎｄｅｒ　

ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｓｙｓｔｅｍ；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｈｏｍｅ；ＣＡＮ　ｆｉｅｌｄ　ｂｕｓ；ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ　ｇａｔｅ—ｗａｙ　

１　嵌入式系统的构成　

嵌入式系统的构成包括硬件和软件两部分。　

２０１１年第８期　（总第１４４期）　大众科技　ＤＡＺＨＯＮＧ　ＫＥ　Ｊ　Ｎｏ．８。２０１１　（Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｌｙ　Ｎｏ．１　４４）　

基于嵌入式的无线智能家居控制系统设计　

熊少义’朱凯２　

（１．电子科技大学电子工程学院，四川成都６１１７３１；　

２．中国移动通信集团河南有限公司商丘分公司，河南商丘４７６０００）　

【摘要】家居智能远程控制已经备受关注，在现场级使用无线取代有线已经成为必然的发展趋势，文章主要针对现在社　会的需要以节能灯为例，设计了一种基于ＺｉｇＢｅｅ的无线自组网络的通信方式，利用协调器收集无线自组网节点的信息并将信息　

通过ＡＲＭ搭建的ｗｅｂｓｅｒｖｅｒ进行网络传输，从而实现通过［ｎｔｅｍｅｔ来查看和控制节能灯的目的，并对于设计中的关键技术ｚｉ邸ｅｅ　协议、ＬＥＤ灯驱动、ｗｅｂｓｒｖｅｒ的搭建、以及ＴＣＰ／ＩＰ协议进行详细分析，提出了目前家具智能控制中存在的不足，具有一定的　参考价值和使用价值。　

【关键词】无线控制；自组网；ＬＥＤ驱动；ＺｉｇＢｅｅ协议；ＴＣＰ／ＩＰ协议　【中图分类号】ＴＰ３９３　【文献标识码】Ａ　【文章编号】１００８—１１５１（２０１１）０８—００２５—０４　

Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ＯｆＳｍａｒｔ　Ｈｏｍｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｈｏｍｅ　ｉｎｔｅｎｉｇｅｎｔ　ｒｅｍｏｔｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｃｏｎｃｅｍｅｄ　ｇｒｅａｔｌｙ，ｉｔ　ｉｓ　８１１　ｉｎｅｖｉｔａｂｌｅ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｈａｔ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｒｅｐｌａｃｉｎｇ　ｗｉｒｅｄ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｌｅｖｅ１．Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｗｈｉｃｈ　ｆｏｃｕｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｎｅｅｄｓ　ｏｆ　ｓｏｃｉｅｔｙ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ａ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ＺｉｇＢｅｅ—ｂａｓｅｄ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｌｆ－ｏｒｇａｎｉｚｉｎｇ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｆｏｒｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ　ｌａｍｐ　ｎｅｅｄ．Ｉｔ　ｕｓｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｏｒ　ｔｏ　ｃｏＵｅｃｔ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＺｉｇＢｅｅ—　ｂａｓｅｄ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｌｆ－ｏｒｇａｎｉｚｉｎｇ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｎｏｄｅ　ａｎｄ　ｔｒａｎｓｍｉｔｓ　ｔｈｅ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｗｅｂｓｅｒｖｅｒ　ｂｕｉｌｔ　ｂｙ　ＡＲＭ　ｔＯ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｔｈｅ　ｐｕｒｐｏｓｅ　ｏｆ　ｖｉｅｗｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｔｈｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓａｖｉｎｇ　ｌａｍｐ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　Ｉｎｔｅｍｅｔ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｔ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｏｆ　ＺｉｇＢｅｅ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ，ＬＥＤ　ｌａｍｐ　ｄｒｉｖｅｒ，ｗｅｂｓｒｖｅｒ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａＳ　ＴＣＰ／ＩＰ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ　ａｎｄ　ｐｒｏｐｏｓｅ　ｔｈｅ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｆｕｒｎｉｔｕｒｅ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｃｏｎｔｒｏ１．Ｔｈｉｓ　ｉｓ　ｏｆ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｖａｌｕｅ　ａｎｄ　ｕｓｅ　ｖａｌｕｅ．　

智能家居控制系统设计与实现探析

在信息化时代背景下，家居设计已被提出了更高层次的要求，智能控制设计是不可忽视的重要方面，传统家居设计方法手段弊端不断显现。同时，物联网技术优势特征鲜明，能够有效满足家居在智能控制方面的具体要求，要在联系实际基础上围绕现代化家居设计理念、要求、原则，通过多样化路径科学应用物联网，促使设计的智能家居控制系统高效运转，在实现多层次功能作用中同步提高设计与应用经济效益。

1物联网下智能家居控制系统的整体架构设计

智能家居要美观、方便、舒适，开发、维护两大层面成本要低，使用与维护要方便等。设计者要全面、深入把握当下不同人群对智能家居的具体化要求以及物联网技术的应用要求，在坚持智能家居设计原则基础上明确设计目标、思路、要点、方法等，优化物联网作用下的智能家居控制系统整体架构设计，合理设计系统的硬件、软件的同时实现智能化控制，比如，自动处理异常情况、查询异常警告、记录各方面操作信息、监控智能家居终端状态，实时满足用户对智能家居的具体化要求。

2物联网下智能家居控制系统的设计以及实现

2.1系统的硬件设计

在物联网作用下，智能家居控制系统的硬件设计主要体现在外网、内网两大层面。在外网设计过程中，设计者要合理设计其组成要素，即高性能的处理器、无线收发系统，在二者间科学设计RS232这类串

口通信。SIM900模块应用到无线收发系统中，在AT指令作用下实现自动化控制，能够提高系统的集成度。在内网设计过程中，设计者要规范化设计组成要素，比如，作用到信息采集方面的传感器，有着较高性能的处理器。PANCoordinator这类网络协调器和ZigBee无线模块相互作用，应用到信息采集中的传感器借助CC2430芯片，随时动态发送、接收关于家居的各方面数据信息，和网络协调器顺利通信。

2.2系统的软件设计

物联网作用下的智能家居控制系统的软件设计体现在动态监督控制、异常告警等方面。在监督控制设计中，设计者要针对系统的整体架构以及硬件设计，进行规范化软件设计，能够随时动态化、全方位监督控制家居的终端状态，以远程手机终端为切入点，及时向系统中的处理器发送关于监控家居状态的命令。处理器接收相关指令之后，精准、快速解析命令，根据命令多方面信息，比如，类型、编号、特征、内容，监控当下家居设备运行数据信息，再将监控结果传送给远程的手机终端。如果家居设备运行状态发生变化，家居终端能够第一时间向处理器传输相关的数据信息，确保处理器及时更新关于家居设备运行情况的数据信息。在此基础上，设计者要根据系统软件的设计要求，优化异常告警与智能处理设计环节，自动化、系统化监督控制的同时实现异常告警。一旦出现异常情况，其中基于信息采集的传感器能够及时向处理器传输精准的告警数据信息。处理器针对智能化处理预案，准确定位异常情况出现位置的同时自动化处理，确保家居设备稳定运行的同时最大化降低家居系统设备维护成本，处理异常的同

基于嵌入式系统的智能家居设计及应用

随着智能科技的不断发展，越来越多的人开始使用智能家居来更加方便和舒适地生活。而嵌入式系统则是智能家居的重要组成部分，它可以通过连接智能家居设备，实现自动化控制和智能化管理。本文将介绍基于嵌入式系统的智能家居设计及应用。

一、智能家居的嵌入式系统

嵌入式系统是指应用于特定目的的计算机系统，通常被嵌入到其他设备中，不能直接通过键盘和显示器等输入输出设备进行交互。在智能家居中，嵌入式系统可以控制和管理家居设备的运行。

智能家居的嵌入式系统通常由硬件和软件两部分组成。硬件部分包括微处理器、存储器、传感器、执行器等，软件部分则包括操作系统、应用程序等。通过这些部件的互联和交互实现智能家居的功能。

二、智能家居的应用场景

智能家居具有多种应用场景。以下是一些常见的场景：

1. 智能照明：通过嵌入式系统控制灯光的开关、亮度和色彩等，使室内照明更加智能化和节能。

2. 安防监控：通过嵌入式系统连接监控摄像头和传感器等设备，实现对家居安全的监控和报警，提高家居安全性。

3. 智能娱乐：通过嵌入式系统连接音响、电视、投影仪等设备，实现家庭影院和多媒体娱乐功能。

4. 智能空气净化：通过嵌入式系统连接空气质量传感器和空气净化器等设备，实现智能空气净化和监测。 5. 智能家电控制：通过嵌入式系统连接家电设备，实现遥控和定时启动等功能，提高排程效率和节能。

三、智能家居的设计原则

智能家居的设计需要遵循以下原则：

1. 实用性：智能家居应该具有实用性，使用户更加方便和舒适地生活。

2. 可靠性：智能家居的嵌入式系统需要稳定可靠，保证设备的正常运行和安全性。

3. 互联性：智能家居需要实现设备之间的互联和交互，实现自动化控制和智能化管理。

4. 可扩展性：智能家居的嵌入式系统需要具有可扩展性，可以根据用户需求灵活增减设备功能。

5. 易用性：智能家居的应用程序和用户界面需要简单易用，方便用户操作和管理。