基于嵌入式智能家居监控系统设计

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1、基于嵌入式智能家居监控系统设计摘要：提出一种以嵌入式为平台的远程监测与家居控制的设计方案。选用ARM9作为系统控制中心的处理器，利用GSM/GPRS实现智能化家居控制系统的远程通信。该平台从GSM/GPRS接收远程的命令，通过射频模块nRF905实现对控制终端的通信，从而实现远程监控居室环境和智能化管理居室设备的预想。此系统具有低功耗、高性能和可二次开发等特性，在智能家居控制设计中具有广泛的应用前景。关键词：智能家居；嵌入式；Linux内核；GSM/GPRS中国分类号：TP212文献标识码：A文章编号：10

2、053824(2013)030091040引言随着电子科学技术的高速发展和社会经济条件的日益改善，人们在生活上对精神享受和物质享受的要求也越来越高，这其中包括了对家庭居室安全防护与智能化居室管理的意识也越来越强。一个强大的居室控制系统随之悄悄地走进我们的生活。系统设计要能够满足家庭居室安全防护、智能化居室管理、节能和方便等要求。使用嵌入式系统设计的居室控制系统已成为现代生活的首选。智能家居控制系统的理念：在电子计算机中选用嵌入式控制系统，综合居室布线设计和现代通信网络科技，融合符合人体特性的需求，将居室内各

3、种家用电子设备和家居生活的各个子系统装置统一联系起来［1］,最后组合为一个居室控制中央总系统。例如，将居室中的安全监测控制子系统、居室光感应自动控制子系统、家电管理设备控制子系统、居室地热监测控制子系统和煤气监测控制子系统等通过无线射频与中央主控制系统通信实现监测与控制，同时还能通过远程GSM/GPRS无线通信网络监测和控制中央系统，从而实现远程监测居室环境，智能控制居室安全防护设施，以及智能化管理居室设备。1基于嵌入式的智能家居系统构成根据智能家居的概念［2］,基于嵌入式的智能家居控制系统包括三部分：远程

4、监控终端、家居控制中心和家居控制子系统，功能结构如图1所示［3］。家居控制中心以Mini2440开发板为核心，当远程监控终端（手机或PC机）通过GSM或GPRS发送命令时，家居控制中心利用S3C2440处理器的串行口读取来自远程终端的GSM/GPRS的数据（控制指令）并判断数据内容，控制无线射频模块nRF905向家居子系统模块发送相应的控制命令，家居子系统接收到命令后，根据命令的不同，实现所要求的功能，从而完成远程监测居室环境和远程控制居室设备子系统。在软件设计应用方面，通过Qtopia2.2.0设计GUI

5、系统操作界面，界面内容主要是显示实时时钟、移动远程终端发送的手机号码及其控制指令，并完成按键控制居室设备等。图1嵌入式智能家居系统功能结构框图2家居监控系统的硬件设计2.1家居控制中心硬件设计家居控制中心的硬件以三星公司推出的ARM9处理器S3C2440为核心。S3C2440的功耗低，体积小，且静态设计特别，非常适合于对成本和敏感性有特殊要求的实际嵌入式开发应用。人机交互采用触摸屏和LCD,扩展了GSM/GPRS模块和nRF905模块［4］。GSM/GPRS模块采用CIMCOM的SIM900B模块，支持GS

6、M/GPRS服务，工作频率可为GSM/GPRS850/900/1800/1900MHz,采用工业标准接口设计，可实现低功耗语音、SMS、数据和传真信息的传输，内嵌TCP/IP协议，扩展的TCP/IPAT命令让用户能够容易使用TCP/IP协议，为用户进行数据传输提供了方便。供应电压必须大于3.4V,否则会自动关机。为保证数据准确，电流要求为2AoSIM900B硬件原理图如图2所示。图2SIM900B硬件原理图SIM卡槽电路设计如图3所示。图3SIM卡槽硬件电路图射频nRF905能完成近距离无线数据收发，具有实

7、时性好，功耗低，可以免费使用433/868/915MHz3个频道等特点，可3.3V供电。主系统控制器Mini2440开发板与设备nRF905发送模块的硬件连接如图4所示。图4Mini2440与nRF905的电路连接图2.2家居控制子系统选用宏晶科技的STC12LE5A60S2单片机作为家居控制子系统的控制器［4］。其优点：功能齐全，应用可靠，抗干扰能力强，简单方便，工作电压为3.3V,能提供更好的兼容性。子系统硬件电路完成单片机控制，nRF905射频收发模块读取控制指令做出判断，同时向继电器模块发出控制命令

8、，实现对家居设备电源打开和关闭等操作。硬件设计电路如图5所示。图5家居控制子系统硬件电路图3智能家居监控系统软件设计软件设计包括硬件驱动的设计、家居主控制系统GUI应用程序的编写、家居子系统控制nRF905接收数据及继电器开关电路工作状态3个部分。3.1硬件驱动硬件驱动大体可以分为以下几类：网络界面驱动、字符设备驱动和块设备驱动［5］。字符设备是指按字节来访问的设备，字符驱动就负责驱动字符设备，这样的驱动通常实现