智能家居控制系統
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智能家居控制系統范文第1篇
隨著智能化時代的到來，對于人們的生活方式來說發生了許多改變。而智能家居系統更是豐富著大眾的生活，使大眾的生活方式朝著舒適、安全、多樣化不斷發展。本文主要是對基于PLC技術和GSM技術的智能家居PLC控制系統，以此來實現PLC對智能家居設備控制、家居環境的實時檢測、安全防護等一些基本性的功能的智能化，以更好的提升家居的穩定性和便捷性。
【關鍵詞】智能家居 PLC控制系統 硬件 軟件
1 智能家居中PLC控制系統的總體設計
1.1 系統設計的總體框架
隨著現代科技的不斷進步和發展，智能時代已經到來。智能化已經運用到各行各業，而智能家居正在滿足這消費者的需求。消費者在家居中逐漸追求實用性、多功能性等等，這也是智能家居提高競爭力的關鍵。對于消費者的這些需求，作為智能家居中PLC控制系統正好能夠滿足這些需求。智能家居中PLC控制系統主要包括：智能家居設備控制、家居環境的實時檢測、安全防護等一些基本性的功能。智能家居中PLC控制系統也就是將用戶家中的電器、門窗、空調系統、供暖系統等等整合為一體，通過遠程遙控。當用戶開動遙控時，家用電器會自動打開、門窗會打開，室內溫度會自動調節，若發生危險時，報警系統會自動響應。
對于智能家居中PLC控制系統來說是為了滿足用戶的智能化需求，采用可編程控制器PLC技術和GSM短信息技術，在運用SMS進行信息的交互，主要包括自動控制、信息采集和遠程控制三個部分。
1.1.1 自動控制
這主要是將PLC作為主要的控制器，通過電器的開合控制交流電動機的正反轉來進行控制。比如以智能門為例，當用戶發出開門的信息時，這時PLC接收到信號，并給PLC一個輸入端，通過交流電機完成開門動作。
1.1.2 信息采集
也就是傳感器的信息采集，主要包括室內溫度濕度、煙霧、煤氣等，并將這些信息傳遞給PLC，PLC根據室內實際的情況，做出相應的指令，以保證室內的溫度、濕度的合理，安全性更加高。
1.1.3 遠程控制
用戶發出相應的指令傳感器傳給GSM信息模塊，以實現與PLC的信息交互，PLC通過用戶發出的指令，對家居狀態進行解讀，然后把信息傳遞給移動終端，如果檢測到危險信號，會立即把相關信息傳遞個PLC主控制器，主控制器接到信息，迅速與GSM進行串聯，再有GSM傳遞給用戶終端，發出報警信號，提高室內家居的安全系數。
1.2 系統中的硬件的設計
智能家居中PLC控制系統中的硬件設計主要是智能防盜門的硬件設計、傳感器系統的硬件設計和遠程監測系統的硬件設計。
1.2.1 智能防盜門的硬件設計
主要分為三個部分。第一，電源中硬件設計，主要采用單相橋式整流電路，增加兩個二極管連為一體的結構，實現交流電向中直流電的交換。第二，控制硬件系統，通過PLC控制電動機的運作，在輸出端需要小型的繼電器接入控制電路，使PLC控制正反向的輸出點，轉換并接觸到電機的控制。
1.2.2 傳感器系統的硬件設計
這一硬件設計中主要包括PLC、溫濕度傳感器、煙霧傳感器等構成。當室內的環境出現異常時，出現異常的端口會執行相應的信息做出相應的預警信號。
1.2.3 遠程監測系統的硬件設計
遠程監控系統是通過PLC串口通訊方式與GSM進行信息的交互，并擴展為一個通訊的板塊，安裝在選件的板槽位中，并將PLC與GSM信息板塊與串口線連接，以此能夠更加便捷的與相應的PC機、單片機以及其它的主控制器相連接。
1.3 系統中的軟件的設計
智能家居中PLC控制系統中的軟件設計主要是智能防盜門的軟件設計、傳感器系統的軟件設計和遠程監測系統的軟件設計三部分組成。
1.3.1 智能防盜門的軟件設計
智能防盜門中實現的軟件功能是：首先自動門受到用戶發出的相應信息是否開啟、關閉，在接受信息的過程中會遇到相應的阻礙，智能防盜門會根據相應的阻礙向相反的方向運作，如果遇到的障礙是比較危險的，那么智能防盜門會啟動強制停止的功能，避免危險的發生。
1.3.2 傳感器系統的軟件設計
傳感器系統中的軟件的設計主要是通過各種傳感器對家居環境進行相應的檢測，當檢測到的值超過限定值時，PLC就會做出相應的判斷，執行中斷的程序。同時，PLC也會檢測GSM的信息模塊是否接到了信息，如果接到了信息會將室內的環境信息傳遞給用戶終端。
1.3.3 遠程監測系統的軟件設計
遠程監測系統的軟件設計主要包括AT命令、PLC中斷程序的設計。AT命令是通過配置MODEM和相應的軟件共同工作以此來實現遠端系統完成相應的信息。在PLC串口中斷程序的設計中，通過相應的指令設計，然后通過指令給予相應的功能，這樣可以大大減輕PLC編程的影響。
2 結語
隨著現代科技的不斷發展，智能家居系統不斷豐富著人們的生活方式，越來越多的消費者享受智能家居帶來的便利，但對于智能家居的要求也越來越高，對于智能家居的穩定性和安全性成為主要的關注點，雖然在本文涉及到的PLC控制系統能夠提升智能家居的穩定性和安全性，但是內部也存在一些問題，這需要未來科技和更多的人才進行解決，以滿足更多消費者的需求。
參考文獻
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作者簡介
郭建英，男，山西省沁縣人。大學本科學歷，現為攀鋼集團有限公司技改與設備部助理工程師。主要研究方向為設備管理與維護，PLC控制，電氣（作者所學的專業是機械設計制造及其自動化）。
智能家居控制系統范文第2篇
[關鍵詞]智能化；控制系統；智能家居
1.別墅智能化的發展現狀和必要性
家庭智能化的出現已經有了將近20年的歷史，最早從比爾·蓋茨的豪宅開始，如今，那個高度科技化就如幻想故事片般，神奇的令人向往的智能生活已經開始逐步走入了一些在觀念上同步于世界潮流，在生活上引領世界潮流的高品位時尚人士。
別墅通過智能化建設，以家庭綜合布線為基礎，以計算機網絡和無線通信網絡為橋梁，全面實現了家庭智能化生活。為了美化生活環境，同時為了清除消防隱患，保障家人的安全，有必要運用現代化的高科技手段，加強住宅區的基礎建設，實現住宅區的信息自動化。
家居智能設計長久以來一直堅持的原則：健康性、安全性、舒適性、時尚性！
2.別墅智能家居設計帶來的具體優勢
2.1安全：人身安全——安防系統；用電安全——強弱電分離。
智能化系統與安防實現聯動，給物業管理提供集中式管理的便利，提高緊急事故的快速處理能力，這將大大提高別墅的安防水平。（如，家里發生緊急安防事故時，能自動電話報警。）
2.2健康：飲水健康、自然清新空氣、用眼健康。
在我們的日常生活中，空調循環的基本上是室內空氣，晚上就寢臥室的空氣、車庫的空氣等密封空間的空氣，其實非常混濁。而且怎么才能讓衛生間在每次進入時均保持自然清新空氣？智能控制系統讓排風扇對室內的污濁空氣進行定時更新，時刻保持室內清新。
系統還可以對飲水機進行定時控制，避免水進行反復加熱，使得飲水更健康。
我們在看書時需要明亮照明，看電視電影時需要柔和的照明，讓燈光在需要的時候自動改變亮度，減少眼睛的疲勞，保護視力。這一切，在智能控制系統的控制下將不再是天方夜談。
2.3舒適：所有電器、照明，無論身處何處，均可一鍵控制。
進行智能化設計后，您可以采用遙控器、電話、手機、電腦等多種操作模式對家里的燈光、飲水機以及電飯煲等家用電器進行控制，這將為您的日常生活提供很大的方便。忘記帶鑰匙，也無須擔憂；老人小孩在家，盡可放心；客人來訪，也無須起身開門，充分享受到高科技帶給您的一份寧靜與舒心。
2.4節能：減少不必要的電能損耗。
智能燈光控制系統下，自然合理的分配燈光照明，減少不必要的照明電能損耗。還可以根據外界光的強度值設定時段，自動調節燈光亮度。它還能夠在我們不需要使用的時候自動切斷電器電源，減少電器不必要的靜態能耗。這樣既符合您舒適的感覺，又能起到節能的作用。
2.5先進的技術，未來三十年均不需要重新投資，一次投入，長久享用。
結合了EIB集中控制技術與傳統智能家居產品的智能控制技術。它是將兩種技術進行完美的結合，并針對兩者的優缺點進行技術突破和改造，達到和諧統一的集中控制系統。該系統上主要產品可根據不同需要，進行不同的組合和功能擴展槽的串接，不需經過重新布線便能通過簡單的多元化升級，以達到功能拓展的目的。與傳統的安裝方式相比，可達到一次安裝30年受益的效果。
3.別墅智能家居控制系統設計的具體解決方案
智能家居控制系統可提供智能家電控制、智能照明控制、環境控制以及安防控制等多種控制方式和手段。只需要經過簡單的設置，就可以實現遙控、場景控制、遠程控制、家居安防等各項功能。根據不同客戶的具體情況，設計不同的智能家居控制系統，為傾心打造一個安全舒適高檔的居住空間而努力。
3.1聰明聽話——智能家電控制系統
家電是我們日常生活中的重要組成部分，對這些家電設備進行智能控制后，將會為您帶來更加完美和諧的生活。比如：上班途中，突然想起忘了關家里的燈或電器，打個電話就可以把家里想要關的燈和電器全部關掉：冬天下班，打個電話把家里的熱水器先預熱，等回到家，馬上就可以洗個熱水澡，夏天下班，可以提前打開家中的中央空調，回到家里便能立刻享受清涼。也可以讓新風換氣系統、電飯煲、飲水機等等家電提前開始工作……，還可以在您跨入庭院的一剎那，您的庭院自動澆花系統、噴泉系統、庭院景觀燈光系統等自動打開……
3.2流光溢彩——智能照明控制系統
智能照明控制系統貫穿著別墅的每一個地方，房間、過道的燈光都可以通過智能開關與智能控制主機相連接。您可以在別墅內任一個房間內控制所有燈光開關，免除勞苦地來回走動。同時，可以通過設置場景記憶模式來控制燈光開關、亮度等，隨心所欲地控制客廳、餐廳、書房、過道的燈光照亮模式，同時燈光還可以與其它設備（如幕布、窗簾、電視／音響等）配合組合成復雜的場景。如 會客、讀書、聽音樂、晚餐模式、影院模式等等百變場景。
3.3健康環保——環境控制
（1）環保節能系統
在不需要使用電器的時候自動切斷電器電源，減少電器不必要的靜態能耗，并能減少人為遺忘切斷電器的電能損耗。還可以根據外界光的強度值設定時段，自動調節燈光亮度，自然合理的分配燈光照明，減少不必要的照明電能損耗。這樣既符合住戶舒適的感覺，又能起到節能的作用。
（2）窗簾控制系統
清晨，也許不再需要那片刻間令人煩躁的鬧鐘將你吵醒，而靠的窗外的鳥語花香和柔和的自然陽光讓您從睡夢中自然醒來。窗簾控制系統總是會最恰合時宜的開啟窗簾，讓室外清晨的花香飄入，讓您懶洋洋的沐浴陽光。
配合燈光的場景，窗簾的自動開合，有時也能釀造出另一份浪漫的氣氛。只需輕點遙控，它便能為您的隱私起到第一層保護。
（3）空氣調節系統
酷暑炙熱的夏天驅車回家，當您停車入庫后，車庫內換氣系統可以通過（遙控）手動或自動定時控制將汽車的尾氣和汽油的味道清除干凈。等到次日清晨，自動定時的換氣系統會將室外清晨空氣中花香的味道注入車庫，讓你在享受晨曦的味道的時候，絲毫感覺不到汽車尾氣的異味給您帶來的不悅。
（4）自動澆花、給排水系統
別墅的陽臺上種植了一些植物和花木，澆水也是可以進行智能化管理的，用遙控器就能直接啟動澆花的電磁閥門。自動澆花系統的定時功能，讓您完全不用擔心因為工作的忙碌而忘記了你的花草寶貝。同時，系統還可以對游泳池的給排水進行控制，定時自動的對游泳池內的水進行更換，時刻保持水質的優良。
3.4隱形衛士——安防系統
（1）指紋鎖
別墅門口裝設指紋門鎖，在您和家人非授權的前提下，任何人都無法隨意進出您的家庭。
（2）門磁、紅外探測器
事先設置好防區，即可把整個別墅的安全置于無線安防報警系統之中。如果門窗被非法打開，立即通過無線警號現場聲光報警并按預先設置好的報警電話號碼發送警訊給主人，并上傳警訊到報警中心。
（3）煙感探測器
該探頭為消防安防裝置，若房中因火災發生的煙霧濃度達到一定系數時，便立即報警，并通過智能控制主機發送警訊給管理處和主人，并立即啟動火災滅火系統來處置險情。
（4）燃氣探測器
若室內燃氣發生泄露，并達到一定濃度時，主機接收到訊號后可自動切斷住戶家中的電源，并報警至消防監控中心，立即通過發送警訊給管理處和主人，并立即啟動排氣扇通風。
智能家居控制系統范文第3篇
關鍵詞：智能家居 控制系統 嵌入式
中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（b）-0032-01
智能家居也叫智能住宅，英文叫 Smart Home。也可以叫做網絡家庭、電子家庭、家庭自動化等等。智能家居首先由美國、歐洲等經濟比較發達的國家提出來的。其目標就是：“通過家庭內部的一個智能系統，將各種信息家電連接起來進行集中的或異地的監視控制”。
本文智能家居系統的設計，穩定可靠的硬件是基礎，也是系統的重要組成部分。我們做系統硬件設計的時候，要考慮到它實現我們需要的各項功能，還要考慮到系統升級所需要的多端口和空間；還有，在設計智能家居系統的時候，硬件設計還要兼顧到軟件設計的方便和易開發等條件。
本文設計的智能家居系統分為主機和分機兩個部分。主機采用ARM9芯片S3C2440作為CPU，分機采用ARM9芯片CC2430作為控制器。系統整體框圖如圖1所示。
主機MCU S3C2440采用了ARM920t 的內核，0.13 um的CMOS標準宏單元和存儲器單元。它低功耗，簡單，全靜態設計非常適合于對智能家居這樣低成本、低功率設計的應用。它采用了新的總線架構 （AMBA）。S3C2440的優點是核心處理器（CPU），是一個由Advanced RISC Machines 有限公司設計的16/32位ARM920T的RISC處理器。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。S3C2440為智能家居系統提供一套完整的通用系統外設，減少整體系統成本和盡可能少的配置額外的組件。
本智能家居系統主機MCU S3C2440的設備有人機接口LCD觸摸屏，用來發送指令或處理接受到的分機的指令；USB攝像頭是智能家居系統的監控單元，能實時的監控周圍的環境，由于USB攝像頭監控的視頻畫面所占存儲空間較大，所以我們還需外加存儲器來存儲視頻畫面。
本智能家居系統主機與分機間的聯系采用Zigbee無線通信。Zigbee是無線傳感器網絡的新技術。Zigbee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗個域網協議。這個協議規定的都是短距離、低功耗的一種曲線通信技術。Zigbee具有距離近、復雜度低、自組織、功耗低、數據低、成本低的特點。一般會被自動控制和遠程控制等領域使用，可以嵌入各種設備。總之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網通訊技術。
本系統采用的Zigbee技術有自動組網的功能，比如每人持有一個Zigbee網絡模塊終端，只要他們彼此間在網絡模塊的通信范圍內，通過彼此自動尋找，很快就可以形成一個互聯互通的Zigbee網絡，由于人員的移動，彼此間的聯絡還會發生變化，對原有網絡進行刷新，所以本系統的主機與分機在一定范圍內可完成實時通信；ZigBee網絡采用動態路由的方式，動態路由，就是指網絡中數據傳輸的路徑，并不是預先設定的，而是傳輸數據前，通過對網絡當時可利用的所有路徑進行搜索，并決定它們的遠近，然后選擇其中的一條路徑進行數據傳輸。在實際工業現場，往往預先確定的傳輸路徑，隨時都可能發生變化，或者因各種原因路徑被中斷了，或者過于繁忙不能進行及時傳送，動態路由結合網狀網拓撲結構，就可以很好解決這個問題，從而保證數據的可靠傳輸；Zigbee技術使用網狀網通信方式，網狀網通信實際上就是多通道通信，在實際工業現場，由于各種原因，往往并不能保證每一個無線通道都能夠始終暢通，就像城市的街道一樣，可能因為車禍，道路維修等，使得某條道路的交通出現暫時中斷，此時由于我們有多個通道，車輛（相當于我們的控制數據）仍然可以通過其他道路到達目的地，而這一點對智能家居系統非常重要。
CC2430是一個真正的系統芯片（SoC）CMOS解決方案。這種解決方案能夠提高性能并滿足以ZigBee為基礎的2.4 GHz ISM波段應用，及對低成本，低功耗的要求。它結合一個高性能2.4 GHz DSSS（直接序列擴頻）射頻收發器核心和一顆工業級小巧高效的8051控制器。CC2430在單個芯片上整合了ZigBee射頻（RF）前端、內存和微控制器。
CC2430使用的是基于低-中頻結構之上的接收器，經過低噪聲放大器將從天線接收的RF信號放大并且下變頻變為2 MHz的中頻信號。中頻信號通過濾波、放大，然后經過A/D轉換器轉變成數字信號。自動增加控制，信道過濾，在數字領域完成解調，這樣會獲得高精確度，增加空間利用率。工作在2.4 GHz ISM波段的不同系統可以在集成模擬通道濾波器下良好共存。
位映射和調制在發射模式下的完成是按照IEEE 802.15.4的規范進行的。利用數字方式完成調制（和擴頻）。進過D/A轉換器的被調制的近代信號再經過單邊帶調制器的低通濾波和直接上變頻，轉變為射頻信號。最后，片內功率放大器會把高頻信號發達到可以設計的水平。
參考文獻
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智能家居控制系統范文第4篇
關鍵詞： ZigBee； CC2530； 智能家居； 無線通信
中圖分類號： TN911?34； TH811.2 ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； 文獻標識碼： A ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； ； 文章編號： 1004?373X（2014）23?0009?04
Abstract： A new smart home control system is designed in this paper. In this system， CC2530 is used as the master control chip， and the communication between a master machine and a slave machine is realized through ZigBee wireless technology. The slave machine gathers indoor parameters on temperature， humidity and work condition of household appliances by various kinds of sensors， and sends them to the master machine. The master machine analyzes the data from slave machine and turns electrical appliances on or off by issuing a control signal to the relay control module. Furthermore， the data from slave machine can be transmitted through a serial port to PC for storage and display. The practical test indicates that the system can realize fast detection of temperature and humidity， as well as monitoring and control of household appliances. This system with low?cost and high?practicality has good promotional value.
Keywords： ZigBee； CC2530； smart home； wireless communication
0 ； 引 ； 言
智能家居控制系統就是在住宅中融合自動化控制系統、計算機網絡系統和網絡通信技術于一體的網絡化智能化的家居控制系統，能為用戶提供一個更簡單更便捷的接口來操控家庭電器。比如，通過PC、手機甚至是語音控制家中的電器設備，而且可以設置一些場景規則，使多個設備基于同一場景模式進行協同工作[1?2]。另一方面，智能家居系統中的各種設備都是聯網的，可以相互通信，利用多個設備協同工作，形成一個閉環的自動控制系統。用戶只需要對其簡單設置將其初始化，便可以自動運行，這給用戶帶來最大程度的高效、便利、舒適與安全[3?4]。
基于智能家居具有非常強的實用價值，本文設計了一套基于ZigBee無線通信技術的智能家居控制系統。該系統能收集家中溫度、濕度以及家用電器的工作狀態等參數，從而實現對家用電器的智能控制。系統用兩個CC2530無線單片機模塊組成上下位機。下位機連接各種傳感器，負責收集溫度、濕度和電器工作狀態等參數并發送給上位機；作為系統的控制中樞，上位機連接繼電器控制模塊，負責接收和處理下位機傳過來的數據，并把控制信號下達給繼電器控制模塊來控制電器通斷。另外，上位機還能將接收的數據通過串口傳輸到PC進行顯示和保存。
1 ； 系統設計和工作原理
本系統使用ZigBee無線傳輸技術，系統設計框圖如圖1所示，可分為傳感器信號發射端（即下位機）和信號處理端（即上位機）。下位機由傳感器和一個ZigBee無線單片機模塊組成，讀取傳感器的數據，然后將數據通過無線傳輸給上位機；上位機由一個ZigBee無線單片機模塊和繼電器控制模塊組成，處理和分析下位機發送來的數據，從而判斷打開或關閉自己所控制的工作電路，并且通過串口與PC進行通信。
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圖1 系統組成框圖
2 ； 硬件設計
2.1 ； ZigBee無線單片機模塊
CC2530是一款真正意義上的針對IEEE 802.15.4和ZigBee應用的片上系統解決方案，提供了一種可靠而又價格低廉的網絡節點構建方式。它集成了一種高性能的主流RF發射器、一款基于工業級的8051核心的微控制器、內置可編程閃存、8 KB RAM、不低于32 KB的ROM和許多其他強大的功能。CC2530有多種操作模式，以使系統更好地降低功耗，更好地滿足實際應用。操作模式間很短的切換時間也保證了非常低的能量消耗[5?6]。
2.2 ； 溫度測量模塊
目前常用的溫度傳感器主要有模擬式和數字式兩種。模擬式的溫度傳感器主要有PT100，它精度高，性能穩定[7]，工作溫度在-200～650 ℃之間。但是由PT100構成的溫度測量電路十分復雜，功耗和成本較大，而且普通測量對于溫度測量的精度要求并不是十分高，所以本設計選用電路較為簡單的數字式溫度傳感器DS18B20。該芯片是由美國Dallas半導體公司設計生產的一款數字式溫度傳感器[8]。溫度測量電路如圖2所示，采用DS18B20外部電源供電的方式，在DS18B20的數據總線上添加了一個4.7 kΩ的上拉電阻，這樣在這條數據線上接多個DS18B20時，也有足夠的電流驅動它們；而且其中一個DS18B20數據線短路時，該電阻也起到了限流保護電路的作用。
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圖2 溫度測量電路
2.3 ； 濕度測量模塊
濕度測量模塊感應部分為HS1101濕度傳感器。HS1101是一種基于獨特工藝的電容元件，濕度變化引起電容兩極板間介電常數發生變化，從而引起HS1101電容值的變化。濕度測量電路如圖3所示。555定時器構成的多諧振蕩器輸出信號的頻率，隨2端口與地之間的電容變化而變化。將HS1101接入555定時器的2端口與地之間，就將電容值轉換成了輸出信號的頻率值。利用單片機可以測出555多諧振蕩器輸出信號的頻率，根據頻率值，就可以反算出電容值以及相對濕度值。
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圖3 濕度測量電路
2.4 ； 電器工作狀態感應模塊
電壓感應器需要與家用電器串聯在220 V交流工作電路中，而家用電器的工作電流少則幾百毫安，大則幾安培，所以要先利用電流互感器將220 V家用電器電路的電流感應轉換為小電流。經過如圖4所示電路，輸入電流轉換為一個單片機可以測量的小電壓。設電流互感器比例系數為[m][∶][n，]二極管正向導通時兩端的壓降為[UD，]那么對于[R9]兩端電壓[U9]有以下關系：
[U9=Iin?mn?R7-2UD?R9R8+R9]
電路使用全橋整流將50 Hz交流電路轉化為直流電路，根據不同家用電器的工作電流，來調節電位器[R7]和[R9，]使得穩壓管D2處于擊穿狀態，從而獲得一個穩定的電壓[U9。]輸出端的電解電容進行了簡單的濾波，使輸出電壓更平穩。
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圖4 電器工作狀態感應模塊
2.5 ； 繼電器控制模塊
繼電器控制模塊電路設計如圖5所示。因為CC2530輸出電流很小，無法直接驅動電磁繼電器，因此在輸出端接了一個三極管，利用共射放大電路將電流放大后送給電磁繼電器。電磁繼電器后端做了一個簡易的工作電路，工作電路工作則LED亮起。
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圖5 繼電器控制模塊電路
2.6 ； 串口通信電路
串口通信模塊的電路圖如圖6所示。MAX232芯片的11腳和12腳分別接CC2530芯片的P0_3和P0_2端口，這兩個端口除了作為普通I/O端口，還是CC2530的USART0串口通信接口[9]。通過設置CC2530的USART0相關寄存器，即可與電腦進行通信。
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圖6 串口通信模塊電路
3 ； 軟件設計
本系統軟件也分上位機軟件和下位機軟件兩部分。
下位機主程序流程圖如圖7所示。與AT89S52單片機相比，CC2530 有多個晶振，啟動之初在CPU初始化中選擇適當的晶振，然后初始化射頻功能。CC2530可以在系統時鐘之外設置定時器時鐘，使之等于或小于系統時鐘，默認狀態為等于系統時鐘。由于濕度測量時要精確定時到1 s，必須通過很多次系統中斷來完成這個定時。如果減小定時器時鐘，減少1 s內所需中斷次數，能大大提高定時精度。
上位機初始化和下位機基本一致，只是多了一個串口初始化。上位機程序讀取繼電器控制的電器工作狀態，結合從下位機處收集的溫濕度數據對繼電器進行控制，比如溫度高時打開空調，濕度低時打開加濕器等，而后將控制動作發生前的所有數據以及采取的動作通過串口傳輸至PC顯示出來。如果在PC端編寫相應軟件則可通過PC做更加有效的報警。上位機流程圖如圖8所示。
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圖7 下位機主程序流程圖
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圖8 上位機程序流程圖
4 ； 實驗結果
經過軟、硬件調試，系統成功地實現了溫濕度的測量和家用電器的監視和控制。
用手按住DS18B20，PC端超級終端的溫度顯示情況如圖9所示，顯示的溫度值增加。由于DS18B20是數字式芯片且可靠性非常好，工作電壓為3～5.5 V，所以在正確驅動DS18B20之后，讀取溫度值一般即為比較準確的溫度值。
<；E：＼2014年23期＼2014年23期＼Image＼40t9.tif>；
圖9 PC端超級終端溫度顯示
將濕度傳感器接入電路，朝濕度傳感器哈一口氣改變環境濕度值，PC超級終端接收到的濕度值變化情況如圖10所示，哈氣之后濕度值變高。
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圖10 PC端超級終端濕度顯示
將圖4中[R7]設定為1 kΩ，[R9]設定為50 kΩ在Multisim軟件中進行仿真，仿真結果如圖11所示。正弦波為[R7]兩端電壓波形，另一個波形為[R9]兩端電壓也就是最終輸出CC2530的電壓，從仿真結果可以看出，電路輸入0.5 s后輸出端電壓穩定于3 V左右，可以被CC2530讀取。雖然輸出電壓0.5 s的上升時間有點長，但普通家用電器不需在短時間內反復開關，所以本電路基本能達到智能家居控制系統的要求。
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圖11 仿真結果
5 ； 結 ； 語
為了實現家居的智能管理，本文設計了一種監控家庭溫度、濕度以及家用電器工作情況等參數的系統。實驗證明，該系統能夠準確及時獲得溫度、濕度以及電器工作狀態各項參數，并且通過處理這些參數實現對部分家用電器的自動化控制。本系統基本完成了智能家居控制系統的設計要求，其他參數的傳感測量、控制和本系統中的溫度、濕度等有很大的相似之處，附加相應的傳感器即可。隨著物聯網技術的進一步發展，無線傳感芯片性價比進一步提高，智能家居必會帶動家用電器領域的革命，使得家居生活更加便捷、美好。
參考文獻
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智能家居控制系統范文第5篇
關鍵詞：物聯網；智能家居；控制系統設計
中圖分類號： S611 文獻標識碼： A
引言
隨著現代化科學技術的快速發展，通信技術、自動控制和計算機技術被廣泛的應用在各個領域，不僅明顯地提高了企業的運營效率，而且在很大程度上改變了人們的生活方式。如今的人們更加注重家居環境的舒適、便捷、健康和安全，嵌入式智能家居可控制系統使傳統家居發展為數字化、智能化和網絡化的新型家居。本文分析了基于物聯網智能家居控制系統的設計問題。
一、物聯網與智能家居
1、物聯網的內涵
物聯網是在互聯網的基礎上，通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等數據通信為一式，按約定的協議，將萬物互聯或連接在一起進行信息和通信交換的一種網絡概念。物聯網將人與人、人與機、機與物、物與物相互連接，把感應器嵌人到一切日常牛活的物品中，使這此物品可識別。物體之間的互聯不再單純依靠互聯網，而是強調將互聯網、無線傳感網和移動通信網等網絡融為一體。通過這此物體網絡連接組成物聯網，以此為一便人類的工作和牛活，形成一個高度智能化的網絡、
2、智能家居的定義
智能家居是指將家庭中各種與信息有關的通信設備、家用電器和安防設備通過HBS（Home Bus system，家庭總線技術）連接到家庭智能系統上進行集中監視、控制和管理，以建立舒適、安全與和諧的住宅環境、隨著國民經濟和科技的快速發展，僅僅舒適安全的普通家居已經不能滿足人們的期望，人們渴望的是一個其有智慧的家庭環境，于是，智能家居應運而牛、比爾?蓋茨在《未來之路》中提到，在不遠的未來，沒有智能家居系統的住宅會像今天不能上網的住宅一樣不符合潮流。現階段，物聯網技術已成為智能家居重要的核心技術支撐，而智能家居則是物聯網技術在家庭中的最好體現為方式。面向物聯網的智能家居應用，是兩者功能特點與技術優勢的有機結合。
二、系統的方案設計
本文主要從系統的低耗性、經濟性、簡單性、適用性和易維護性等出發，結合現有物聯網核心技術，提出該基于物聯網的智能家居遠程控制系統設計與實現方案。本智能家居系統由ARM模塊，ZigBee模塊，以太網模塊，GSM模塊組成，其中ARM模塊為中心控制單元，通過各個傳感器采集室內各信息，將數據通過互聯網實時反饋到客戶終端及手機終端。同時，用戶可經過客戶終端及手機終端遠程操作家居，可達到實時監控與操作的目的。系統總體設計圖如圖1所示。
本系統主要實現功能：
（1）遠程警報
當家庭突發火災或是煤氣泄漏時，相應傳感器將檢測到情況，立刻通過室內的ZigBee無線網絡，將采集到的信號發送到ARM主控制器，再經過控制器處理，最后將警報信息通過GSM模塊以短消息的方式發送到主人的手機上，從而實現了家庭的遠程警報功能。
（2）遠程控制
當我們需要遠程控制家用電器的開關時，只要用手機發送指定命令的短信息，通過GPRS模塊的接收，井將短信息翻譯成為可以識別的命令傳輸給ARM控制器，控制器經過處理，通過ZigBee模塊的無線傳輸將命令發送到與家電相連接的ZigBee智能開關上，以實現了對家電的控制。
（3）遠程監控
當朋友或是陌生人來訪時，門禁系統開始工作，攝像頭采集來訪者的頭像信息，并傳至ARM控制器，經過控制器處理，通過以太網模塊傳至云端，主人可以訪問因特網查看來訪者的信息；同時房子內部也可以安裝攝像頭，主人在外出時，通過電腦或是手機可以實時查看房間的情況，從而實現物聯網的遠程監控。
三、系統硬件總體設計
本文采用S3C2440微處理器芯片作為家庭網關AMR模塊的控制器，其主要特點是低價格、低功耗、高性能，提供大量的寄存器，指令執行速度更快。在穩定性、通用性、完備性、可擴展能力等特點方面具有一定的優勢。家庭網關模塊是整個物聯網智能家居系統的核心部分，它是家庭外部通訊網絡（Internet、GSM）和家庭內部控制網絡（ZigBee）之間一個橋梁。因此，家庭網關必須滿足以下兩方面的要求：第一，要實現Internet遠程訪問，家庭網關必須支持TCP/IP協議并且能夠提供Web服務。第二，要實現內部控制網絡對物聯網智能家居中的智能終端設備進行監控和管理，家庭網關必須支持內部控制網絡和家庭外部通訊網絡之間的協議和信息等轉換功能。家庭內部控制網絡模塊使用的是ZigBee作為其通信模塊。ZigBee模塊采用CC2430，其優點是低成本、靈敏度高、抗干擾能力強、功耗低；在ZigBee網絡中存在三種邏輯設備類型：Coordinator（協調器），Router（路由器）和End-Device（終端設備）。以太網是物聯網智能家居系統中一個很重要的功能模塊，可以實現系統的遠程登錄，系統的資源分享和管理，以及完成系統的更新下載等功能。本系統以太網模塊采用DM9000芯片完成網絡接口的功能，其優點是DM9000是一款完全集成的和符合成本效益的專用的以太網MAC控制器，它支持8位、16位、32位的接口來訪問內部存儲器，以滿足不同處理器的需求。DM9000物理協議層接口完全符合IEEE802.3u規格，并且還支持IEEE802.3x全雙工流量控制，GSM模塊采用高性能TC35芯片，模塊符合GSM0705和GSM0707標準，能夠通過AT指令來進行控制，提供標準的RS232接口，提供安全穩定的雙頻（GSM900/GSM1800）短消息數據通信，TC53芯片主要由GSM基帶處理器、GSM射頻部分、電源電路和FLASH存儲部分組成。系統硬件結構圖如圖2所示。
四、系統軟件設計
系統具體工作流程為，首先系統各模塊初始化，傳感器對各種參數進行采樣。通過數模轉換將其送入數據處理模塊進行判斷。若超出標準范圍，判斷故障類型，則由ARM控制中心控制蜂鳴器進行報警并發送警報短信。當戶主接到發出的報警短信后，可以通過手機發送控制短信到GSM模塊，ARM控制中心發送讀取短信的AT指令到GSM模塊讀取收到的短信，并判斷短信的指令是否符合標準。若不符合標準，則提醒用戶重新發送，若指令正確，根據短信內容向ZigBee協調器發出相應的控制信息。協調器接收到信息后，將其傳送到指定的ZigBee節點，節點根據信息的指示做出控制或者獲取傳感器信息，并將控制結果或傳感器信息發送到協調器，協調器將其傳給ARM控制中心。ARM控制中心根據收到結果信息后，發送AT指令控制GSM模塊回復短信到用戶，對用戶的控制結果進行回復。ZigBee節點控制的煤氣和人體感應傳感器如果檢測到煤氣或有人入侵，會直接發送報警信息到協調器，協調器將報警信息傳送至服務器，服務器控制GSM模塊將報警信息發送到控制者的手機上。系統工作流程圖如圖3所示。
結束語
本文提出了智能家居系統的整體結構，討論了智能家居系統的設計與實現，采用ZigBee組網、GSM無線通信技術及嵌入式的網關服務器，實現了家居安防和家居遠程控制。通過本系統能夠隨時隨地控制家電開關、對火災和外人入侵進行報警，讓家居更安全方便。并具有實現簡單、性能穩定、成本低、適用范圍廣、安全可靠等優點，可以廣泛應用于家庭住宅中，具有廣泛的應用前景。隨著現代化科學技術的快速發展，通信技術、自動控制和計算機技術被廣泛的應用在各個領域，不僅明顯地提高了企業的運營效率，而且在很大程度上改變了人們的生活方式。如今的人們更加注重家居環境的舒適、便捷、健康和安全，嵌入式智能家居可控制系統使傳統家居發展為數字化、智能化和網絡化的新型家居。
參考文獻
[1]曾松偉，章云，邱偉強.基于物聯網的智能家居控制系統設計[J].現代電子技術.2011（09）.
