引言

　　隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們對生活要求的不斷提高，實現(xiàn)家庭智能控制已經(jīng)成為必然的趨勢,。國家建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)化促進中心提出住宅小區(qū)要實現(xiàn)六項智能化要求，其中包括實行安全防范自動化監(jiān)控管理：對住宅的火災(zāi),、有害氣體的泄漏實行自動報警,；防盜報警系統(tǒng)應(yīng)安裝紅外或微波等各種類型報警探測器；系統(tǒng)應(yīng)能與計算機安全綜合管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),；計算機系統(tǒng)能對防盜報警系統(tǒng)進行集中管理和控制,。

　　在智能家居系統(tǒng)中，將無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于家庭網(wǎng)絡(luò)已成為勢不可擋的趨勢,。這不僅僅是因為無線網(wǎng)絡(luò)可以提供更大的靈活性,、流動性，省去花在綜合布線上的費用和精力,，而且更因為它符合家庭網(wǎng)絡(luò)的通訊特點,。隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進一步發(fā)展，必將大大促進家庭網(wǎng)絡(luò)智能化的進程,。

　　本文介紹的智能家居控制系統(tǒng)采用ARM 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計,，利用ZigBee 通訊模塊構(gòu)建智能家居無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，跟各個子控制模塊進行通訊,。系統(tǒng)通過藍牙接口與手機或PC 連接,，使用手機作為用戶操控終端。當(dāng)前手機的功能相當(dāng)強大,，大多數(shù)手機已經(jīng)內(nèi)置Java 虛擬機,，利用Java 開發(fā)工具設(shè)計功能非常強大管理軟件，與傳統(tǒng)的鍵盤加液晶屏的人機界面相比,，操作更靈活,、方便。系統(tǒng)通過藍牙接口,，搜索用戶手機,，判斷用戶是否在本地，而自動進行布防和設(shè)防已及切換到GPRS 網(wǎng)絡(luò),，進行遠程監(jiān)控,，防止用戶忘記布防而令監(jiān)控系統(tǒng)失去作用。

　　1 智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計

　　1.1 系統(tǒng)功能

　　本文介紹的家居系統(tǒng)具備以下功能,。家用設(shè)備的數(shù)據(jù)采集：采集家用設(shè)備包括室內(nèi)溫度,，燈具家電,，防盜門等設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，經(jīng)控制器處理后反饋給用戶,。本地控制：用戶通過人機界面,，對家用設(shè)備進行監(jiān)控。遠程控制：遠程用戶可以通過發(fā)送手機短信或通過互聯(lián)網(wǎng)對家庭系統(tǒng)進行控制和查詢,。自動報警：當(dāng)控制器檢測到非法闖入或溫度超高等報警信號時,，及時觸發(fā)室內(nèi)報警裝置,，并通過發(fā)送報警短信等方式及時通知用戶,。門禁系統(tǒng)：手機內(nèi)置藍牙模塊都具有全球唯一識別碼，利用它識別用戶身份,。用戶再不需記密碼,，或帶其他的IC卡。家電控制：接收用戶命令,，通過紅外發(fā)射電路控制電視,、空調(diào)等紅外可控的家電設(shè)備。其它燈具等開關(guān)量控制：接收用戶命令控制燈具等開關(guān)量設(shè)備,。

　　1.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　本控制系統(tǒng)分兩部分：主控制器,，各控制終端。系統(tǒng)框圖如圖1 所示：

　　主控制器相當(dāng)于家庭網(wǎng)關(guān),，由GPRS,、藍牙、ZigBee 通訊模塊構(gòu)成,。負責(zé)接收各控制終端的數(shù)據(jù),，經(jīng)處理后傳給用戶手機，同時接收用戶手機發(fā)出的指令,，經(jīng)解析后分發(fā)到各個控制終端,。

　　1.3 主控制器的硬件設(shè)計

　　主控制器的CPU 采用NXP 微控制器LPC2378，它使用了一個高性能的32 位ARM7 內(nèi)核,，可以在高達72MHz 的頻率下操作,。LPC2378含有高達512KB 的片內(nèi)Flash 和58KB 的片內(nèi)SRAM 存儲器，而且有4個16C550UART（1個帶有IrDA）,、3 個I2C總線接口,、3 個SPI/SSP接口和1個I2S 接口。多個串行通信接口增強了設(shè)計的靈活性,，提供了更大的緩沖區(qū),，并且具有更高的處理能力。

　　GPRS通信模塊采用西門子公司的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊MC35i,，支持數(shù)據(jù),、短信,、語音和傳真業(yè)務(wù)。MC35i是新一代GSM/GPRS 雙模模塊,，完全兼容上一代的MC35,、TC35i；采用緊湊型設(shè)計,，為用戶提供了簡單,、內(nèi)嵌式的無線GPRS 連接。

　　MC35i的GPRS 永久在線功能提供了最快的數(shù)據(jù)傳輸速率,。

　　ZigBee 無線網(wǎng)絡(luò)通信模塊采用赫利訊的IP_Link1270 模塊,。ZigBee（IEEE802.15.4）技術(shù)是最近發(fā)展起來的一種近距離、低功耗,、低數(shù)據(jù)率,、低成本的雙向短距離無線通信技術(shù)，被業(yè)界認為是最能應(yīng)用在工控場合的無線方式,。

　　藍牙模塊采用Ericsson公司的ROK 101 007/1,該藍牙模塊集成度高,，功耗小，完全兼容藍牙協(xié)議V1.1,，可嵌入任何需要藍牙功能的設(shè)備中,。該模塊包括基帶控制器，無線收發(fā)器,，閃存等部件,，可提供高至HCI（主機控制接口）層的功能。此外,，該模塊還提供有USB,、UART 和PCM 接口，因而能方便地與主機（host）進行通信,，另外,，該模塊還同時支持藍牙語音和數(shù)據(jù)傳輸，且其輸出功率能滿足藍牙2 級操作的要求,。

　　1.4 主控制器的嵌入式軟件設(shè)計

　　家庭智能主控制器軟件是對遠程和本地通訊協(xié)議的解析執(zhí)行及實時控制整個系統(tǒng)有序工作,。主要部分包括對各個控制終端的數(shù)據(jù)采集，經(jīng)處理分析后,，提供給用戶查詢,。并且實時監(jiān)測各模塊的報警信息，實施聯(lián)動控制,。軟件通過藍牙接口,，定時搜索用戶手機，判斷用戶是否在本地,，而自動進行布防和設(shè)防已及切換到GPRS 網(wǎng)絡(luò),，以便及時通知用戶系統(tǒng)信息,。

 　　1.5 基于手機的控制終端軟件設(shè)計

　　目前大部分手機已經(jīng)內(nèi)嵌Java 虛擬機，支持Java 程序開發(fā),。手機所以非常適合作為家居系統(tǒng)的控制終端,。本軟件采用SUN 公司提供的通用的開發(fā)包J2ME Wireless ToolKit 2.2。本軟件主要部分包括要是顯示系統(tǒng)的各種信息,，包括溫度數(shù)據(jù),、各電器、照明設(shè)備的使用狀態(tài),、各種報警信息,。設(shè)置系統(tǒng)各種參數(shù)，如定時開關(guān)電器,、防盜報警的設(shè)防和撤防,、消防報警聯(lián)動,。

　　發(fā)指令控制各種電器,、照明設(shè)備。

　　1.6 控制終端設(shè)計

　　控制終端需要根據(jù)家居裝修布局的情況來具體設(shè)計,?？刂平K端的功能要求比較單一，安裝比較分散,。如家庭電器/ 照明控制,、煤氣/ 煙霧探測、防盜報警等,。因此采用無線通訊可以大大節(jié)省精力和費用,。控制終端一般需要實現(xiàn)脈沖量數(shù)據(jù)采集,，可采集水,、電、氣三表數(shù)據(jù),；安防傳感器開關(guān)量數(shù)據(jù)采集,，可進行設(shè)防/ 撤防報警、安防報警（紅外幕簾,、門磁,、窗磁、玻璃破碎等）,；模擬量數(shù)據(jù)采集,；模擬量數(shù)據(jù)輸出；繼電器觸點輸出,；CPU可以采用通用8 位的單片機即可,，根據(jù)具體控制要求靈活配置,。而ZigBee 通訊接口模塊則統(tǒng)一使用赫立訊公司的IP_Linkl270。

　　2 結(jié)語

　　本文介紹智能家居控制系統(tǒng)使用多種先進的無線通訊技術(shù)：ZigBee,、藍牙和GPRS,。主要是充分考慮家庭內(nèi)部的特點，提供更大的靈活性,、擴展性,，省去花在綜合布線上的費用和精力。使用手機作為的操作終端,，是本系統(tǒng)的一大特色,。用戶只需用手機就可以隨時隨地監(jiān)控整個系統(tǒng)。利用手機的強大功能,，系統(tǒng)可以增加更多人性化的設(shè)計,，應(yīng)用前景廣闊。