嵌入式智慧家居系統的設計與實現

想象一下：在酷熱的夏天或寒冷的嚴冬，當您工作一整天后帶著疲憊的身軀在回家的路上時，空調已經開啟並調節到了舒適的溫度，柔緩的輕音樂已經為您播放，通風裝置已經接通，室內的光線已經調節好，把您預先準備好的食物用微波爐加熱。這樣，您一回來就可以享受到清新的空氣、美妙的音樂、舒適的環境，或許還有一杯熱茶……

這並不是在科幻電影裡面出現的場景。事實上這樣的生活已經近在咫尺。隨著 IT產業的發展和人們生活水平的提高，“智慧住宅”、“家庭自動化”等技術的發展正受到人們的密切關注，相關產品也在逐漸成熟。

一 設計概述

整個系統包含以下四個子系統：

安防子系統：該子系統中包括紅外發射端，紅外接收端。

家電控制子系統：該子系統中包括智慧燈光控制，家電控制，家庭重要設施控制。

家庭娛樂和總體控制子系統。

GPRS行動通訊子系統。

各個模組透過2。4G無線通訊，確保了資訊的可靠傳輸。

在嵌入式智慧家居系統中，具有代表性的節點是“GPRS模組” 、“空調控制器” 、“煤氣開關控制器”、“音響系統控制器”和“紅外安全控制器”。如下圖所示，透過空調控制器，可以對空調的開關進行直接控制；透過煤氣開關控制器，可以對煤氣的開關直接控制；透過音響系統控制器，可以對音響開關進行直接控制；透過無線紅外安防控制器，可以進行防盜監控；透過GPRS模組，可以實現對空調的遠端開關、對煤氣開關的遠端控制和查詢、對音響系統的遠端開關和防盜安全的遠端報警。

簡單的控制網路框圖

二系統工作原理：

控制終端（核心模組）除了協調控制每個模組以外其上面的LCD顯示屏可以顯示當前的時間資訊，智慧燈光控制功能可以根據手機簡訊電氣預報資訊自動調節燈光的亮度。終端自動讀取手機天氣預報簡訊的內容並將實時天氣情況顯示到LCD，紅外安防模組用來檢測是否有人非法入侵，當有人經過紅外發射端和接收端時紅外訊號短時間內被阻擋，接收端據此判斷有人入侵，立即將入侵資訊透過2。4G無線發到控制終端，控制終端收到入侵資訊後立即播放報警音，並簡訊報警告知主人。家電智慧控制功能可以實現家電的遠端開關。對安全性較高的家用設施，例如煤氣，可以遠端簡訊查詢它的狀態將其關閉，安全關閉後系統會簡訊告知使用者操作完成的資訊，以確保家居的安全性。系統還可以透過簡訊定時，讓系統定時執行相關的任務，例如早晨定時播放音樂，定時讓電飯煲煮飯等

三 硬體描述

整個系統的核心由處理器AVR32 AT32UC3A構成。

系統硬體結構圖如下所示：

VS1003模組用於硬體音訊解碼；SD卡用來儲存音樂檔案和系統所需檔案；GPRS模組主要完成使用者與系統的互動；無線模組實現各模組與控制終端之間的資料傳輸；紅外模組用於安全控制。

四 軟體描述

全部的應用程式採用C語言程式設計。

為了穩定性與實時性，本系統將移植開源的RT-Thread作業系統。

系統核心模組軟體框圖如下：