基于ARM9的無線智能家居控制（智能監控）系統設計

王守順,王文卿

（山東科技職業學院,山東濰坊,261041）

基于ARM9的無線智能家居控制（智能監控）系統設計

王守順,王文卿

（山東科技職業學院,山東濰坊,261041）

無線通信設備、信息傳感設備與嵌入式控制系統目前已廣泛應用于智能家居產品上，實現家居的智能化，提升家居的安全性、便利性、舒適性。本文設計了一種基于ARM9的無線智能家居控制系統，實現家居電器控制與安防監控功能。希望本論文的研究工作能夠為對智能家居方面的應用及發展提供一點借鑒意義。

無線通信設備；信息傳感設備；嵌入式系統；智能家居

1　無線智能家居控制系統總體結構及功能

1.1系統總體結構框圖

基于ARM9的無線智能家居控制系統總體結構如圖1所示。該控制系統主要包括ARM9核心控制模塊、傳感器檢測模塊、語音報警模塊、GPRS無線通信模塊、ZigBee模塊、LCD液晶顯示模塊、計算機以及電源模塊等。該控制系統能夠實現家居電器控制與安防監控功能。

圖1　系統總體結構框圖

如圖1所示，ARM9單片機是控制系統的核心，通過GPRS和ZigBee構成的無線通信網絡收發控制指令，實現對家居電器、家居環境、家居安防的檢測控制與報警等操作。為保證家居控制系統運行的安全性系統提供了防火墻功能，阻止外界或者黑客對家庭內部設備造成攻擊與非法訪問。

控制系統利用ZigBee無線通信模塊與GPRS無線通信模塊，實現智能家居本地和遠程檢測與控制功能。GPRS通信模塊實現人與控制系統的遠程無線通信，接收家居電器、環境、安防信息，實現對家居電器的遠程控制。ZigBee無線通信模塊實現控制系統與家居電器、環境、安防的本地通信，從而達到對家居的檢測與控制。采用ZigBee無線通信模塊，家居的布局更加具有靈活性，滿足人們個性化的需求。通過無線遠程控制，人們能夠隨時隨地掌握家居電器、環境、安防情況，滿足了人們對生活品質的要求。

1.2控制系統功能介紹

（1）自動報警功能。如果控制系統檢測到家居環境不符合人們日常生活的需求，如溫度、濕度、煙氣等超標就會自動進行報警，以便主人能夠及時了解情況；另外，如有陌生人進入室內或者強行開啟門窗的情況，系統也會自動報警，以告知主人有異常情況發生。

（2）家居電器綜合監控功能。該功能不僅能夠對家居電器進行開關控制，也能夠對相關的工作參數進行設置，同時也能夠對工作狀態進行檢測。

（3）室內環境信息采集功能。該功能能夠實現對家居電器的環境溫度、濕度信息等一些自然環境進行采集和檢測，也能夠對煙氣、煤氣等相關有毒氣體進行檢測。

（4）遠程控制功能。通過使用該功能，用戶能夠隨時隨地對家居電器情況進行掌控，用戶通過隨身移動設備對家居電器進行遠程控制，或者對系統的相關工作狀況進行查詢。

（5）本地控制功能。通過使用該功能，用戶能夠在本地就可以通過觸摸屏或者互聯網實現對家居電器進行監控。

（6）安全及防盜功能。由于家居中所有與控制系統進行連接的家居電器都能夠實現與主人進行實時通信，假如設備運行出現故障、小偷進入室內，系統會立即把相關信息反饋給主人，這樣便可以達到安全防盜的目的。

2　系統硬件設計

無線智能家居控制系統的硬件主要包括ARM9微處理器、LCD觸摸屏、GPRS通信模塊、ZigBee通信模塊、傳感器檢測模塊、語音報警模塊以及電源等。

2.1ARM9微處理器

ARM9（S3C2440）微處理器是三星公司的產品。S3C2440是一款性能非常高的32位微處理器，采用ARM920T內核和0.13um的CMOS標準宏單元及存儲器單元，最高頻率能夠達到400MHz，能夠提供多款液晶屏的相關配置。ARM920T 實現了MMU，AMBA BUS和Harvard 高速緩沖體系結構，這一結構具有獨立的16Kb 指令Cache和16Kb 數據Cache，每個都是由具有8 字長的行組成。采用該種系統不需要再進行額外組件的配置，主要原因在于它是一套非常完整的通用設備，這樣能夠在某種程度上減少整個系統的成本，另外，對于一般類型的應用以及小型設備，它提供了一種價格低、功耗低、性能高的一種小型微控制器解決方案。

2.2無線通信網絡

GPRS網絡具有性能優良、覆蓋范圍最廣，數據糾錯能力強的特點，能夠保證數據傳輸的有效性和實時性。ZigBee技術所構成的無線傳感器網絡結構簡單，體積小，成本低。通過采用GPRS通信網絡與ZigBee技術組成的無線通信網絡，能夠滿足人們對數據的通信需求。

2.3傳感器與顯示模塊

傳感器主要包括人體紅外探測器、有毒氣體檢測傳感器器（如對煤氣、CO、煙霧等進行檢測）、光照傳感器、溫度及濕度傳感器等，所有傳感器檢測的數據都與無線傳輸模塊進行連接，構成無線傳感器網絡，與控制系統實現實時通信。

顯示模塊采用低電壓、低功耗的5吋 WSM240128-1液晶顯示屏，能夠實現中英文的顯示。該液晶顯示屏能夠顯示當前日期、時間、溫度、濕度、家居電器運行狀態等相關信息，能夠對煤氣等有毒物質超標進行報警提示等。

3　系統的軟件設計

本論文所設計的智能家居控制系統，主要是以ARM9微處理器來作為核心，ARM9微處理器支持C語言以及匯編語言編程，本家居系統的軟件設計采用C語言和匯編語言。人機交換系統主要是采用Linux嵌入式實時操作系統來實現；對外接口采用C語言編程；低層驅動，采用匯編語言編程。

控制系統軟件設計主要分為家居電器檢測控制程序、家居環境檢測控制程序、家居安全檢測控制程序等三部分。其中，家居電器檢測控制程序完成電視機、冰箱、空調、熱水器、洗衣機、微波爐、燈光等家用電器的檢測控制；家居環境檢測控制程序完成煤氣、煙氣、溫度、濕度、亮度等檢測與控制；家居環境檢測控制程序完成設備運行狀態、門窗狀態、防盜等狀態檢測控制。下圖2為軟件系統設計的流程圖。

4　結束語

本論文針對基于ARM9無線智能家居控制系統進行了相關的研究及設計，包括硬件及軟件方面的設計，希望本論文的相關研究工作能夠為無線通信智能家居方面的設計及發展提供一定的借鑒意義。

圖2　系統軟件設計流程圖

[1] 高安邦等.基于DSP智能家居控制系統設計[J].計算機安全，2011，（2）：162-167.

Design of wireless intelligent home control (intelligent monitoring) system based on ARM9

Wang ShoushunWang Wenqing
（Shandong Vocational College of Science and Technology Weifang Shandong 261041）

Wireless communication device, information sensing device and embedded control system has been widely used in intelligent Home Furnishing products,intelligent Home Furnishing Home Furnishing,enhance safety,convenience and comfort.In this paper,a wireless intelligent home control system based on ARM9 is designed,which can realize the control of home appliances and the function of security monitoring.Hope that the research work of this paper can provide a little reference for the application and development of intelligent home.

wireless communication equipment;information sensor;embedded system;smart home