基于嵌入式平臺的智能化家居系統設計

劉祥俊

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基于嵌入式平臺的智能化家居系統設計

劉祥俊

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時代在進步，經濟在發展，科技在進步，人們對于生活質量的要求也在逐年提高。伴隨著家居生活水平的不斷提高，室內設計也在向著多元化趨勢發展，智能家居的問世，讓人們看到了便捷、舒適、環保的室內設計風向，但現在智能家居在室內設計上的應用還沒有實現大眾化。基于此，本文將著重分析探討嵌入式平臺下的智能化家居系統設計，以期能為以后的實際工作起到一定的借鑒作用。

智能化；嵌入式平臺；家居系統

1 、智能化家居概述

智能家居是現代計算機信息技術與傳統家居體系結合的產物。家庭成員可以根據自身需要，通過計算機、網絡通訊技術將手機、遙控器與燈光、電視等設備相連，再通過網絡化綜合智能控制和管理，依照事先設定的指令完成一系列操作，從而方便生活。智能家居作為一個新興產業，隨著智能家居市場的推廣普及產業前景必然是光明的。國內優秀的智能家居生產企業越來越重視對智能家居市場的研究，特別是對企業發展環境和客戶需求趨勢變化的深入研究。一大批國內優秀的智能家居品牌迅速崛起，逐漸成為智能家居產業中的翹楚。智能家居從人們最初的向往，到今天真實的走進了人們的生活，經歷了近12年的發展，經歷了一個艱難的過程。

2 、智能化家居系統設計

本系統采用的是模塊化的設計。模塊化設計方法是以結構模塊為單位進行系統設計，通過各個結構模塊的組合，實現產品的整體方案設計。采用模塊化的目的是為了降低系統復雜度，使系統設計、調試和維護等操作簡單化。這既符合本系統的特點，又可根據用戶實際需求適當增刪相應的功能模塊，設計靈活，適用性強。

圖1 智能家居系統框架

如圖1所示系統架構。紅外防盜報警、火災報警、煤氣泄漏監測、防雨自動窗、室溫控制、家用電器控制等模塊通過無線電，將家居信息數據采集并傳送到LPC2210中央控制器，然后LPC2210中央控制器再將這些信息通過GSM網絡傳送到用戶手機，或通過Internet傳送到遠程PC，實現用戶對家居的遠程監測。當然，反過來，用戶也可以用手機通過GSM網絡或者通過遠程PC和Internet將控制指令發送到LPC2210中央控制器，再由LPC2210中央控制器通過無線電將控制指令傳送到各模塊終端。

智能家居系統中利用無線電進行通訊的設備不止一個，想要這些設備之間實現相互交錯通訊，就需要所有模塊的無線通訊均采用相同的頻率進行編碼。但這引發了一個問題，到底誰跟誰通訊？因為無線電波的傳播是沒有方向性的，任何一個模塊發送的數據，都會被任何一個其它接收模塊所接收。為解決這個問題，程序編寫時為每一個模塊設定一個地址，通訊的時候就靠這個地址來標識發送端與接收端的身份。約定數據串的前幾位為地址碼，發送模塊發出的是廣播信號，可以被每一個接收模塊接收，但終端響不響應或者說繼不繼續往下接收數據就取決于對前面幾位地址位的判斷。這實質上是在模仿IIC總線的處理方法，但從通訊距離來看相比IIC就有顯著的優點。

一般人體都有恒定的體溫，一般在37度，所以會發出特定波長10UM左右的紅外線，被動式紅外探頭就是靠探測人體發射的10UM左右的紅外線而進行工作的。人體發射的10UM左右的紅外線通過菲尼爾濾光片增強后聚集到紅外感應源上。紅外感應源通常采用熱釋電元件(如圖2所示)，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發生變化時就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，電后續電路經檢驗處理后即可產生報警信號。主要是由一種高熱電系數的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2*1mm的探測元件。在每個探測器內裝入一個或兩個探測元件，并將兩個探測元件以反極性串聯，以抑制由于自身溫度升高而產生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉變成微弱的電壓信號，經裝在探頭內的場效應管放大后向外輸出。為了提高探測器的探測靈敏度以增大探測距離，一般在探測器的前方裝設一個菲涅爾透鏡，該透鏡用透明塑料制成，將透鏡的上、下兩部分各分成若干等份，制成一種具有特殊光學系統的透鏡，它和放大電路相配合，可將信號放大70分貝以上，這樣就可以測出10～20米范圍內人的行動。

圖2 熱釋電紅外傳感器

總而言之，目前，智能家居的形式正在被人們所了解和接受，越來越多的裝修公司在做室內設計時會采用到智能家居設計。智能家居形式不斷發展，智能化的設計在房屋裝修設計過程中的應用不盡相同，因此對智能家居在室內設計中應用的研究具有鮮明的現實意義。這就要求我們在以后的實際工作中必須對其實現進一步研究探討。

[1]李昔華,杜偉,代曉紅. 基于嵌入式平臺的智能化家居設計[J]. 重慶工商大學學報(自然科學版),2007,01:76-78.

[2]李海濤,田偉. 基于嵌入式平臺的智能化家居系統設計和應用[J].低壓電器,2007,22:15-18.