引論：我們為您整理了13篇智能家居設計范文，供您借鑒以豐富您的創作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發您的創作靈感，讓您的文章更具深度。

篇1

回到現實，現在家居行業的許多設計方案也越來越趨向于智能家居所給人的方便進行設計，尤其在家庭無障礙設計，半公開半私密設計中，還有在多功能空間設計中表現得更為明顯！例如某電視臺的一檔免費家裝節目中的一些知名設計師在解決一些小空間大功能以及老人，孩子和殘疾人使用的無障礙設計中都有利用到智能家居設備。由此可見智能家居在現實生活中的運用無疑增加了更多實際價值，解決問題的有效途徑乃至是帶動一個產業的新的活力點，增加新的利潤，開拓新的發展方向。暢想未來這種全面家居智能體系技術一旦成熟，并且普及到每家每戶，人們的生活方式都會隨之而改變，甚至改變整個世界！

智能家居從概念的提出到實踐已經有不少年頭了，然而同時在經歷了幾十年的發展后，智能家居也沒能讓大眾普遍認識，也許這也基于國內的智能家居產業的發展不是太景氣的原因。在過去的時間里國內智能家居產業商和網上銷售平臺也對智能家居設計這項領域產生過濃厚的興趣，尤其像國美，海爾，格力這樣的國內知名品牌，還有像京東這樣的銷售平臺，他們之間都有過不同程度的結盟與合作，但終歸由于國內智能技術的實際情況，投入的研究費用又過高，還有各自利益的考量，加之產品的成本價格也一直居高不下，從而使整體產業鏈結構松散，沒有形成一定規模，在國內也沒有造成太大的影響力，所以我們就更加所知甚少了。相比國內智能家居產業的發展，國外（美歐）就好的多了，一是國外最先提出家居智能化的概念并早已實踐，理論與技術經驗積累也相對較多，中國則接觸較晚，因此國外整體智能家居行業發展一定程度上很超前了。

篇2

1智能家居的國內外現狀及發展趨勢

隨著社會的快速發展，越來越多的智能化、人性化、自動化的科技產品服務于人們的生活，智能家居已經走進了我們生活。美國在這方面處于國際領先地位，如微軟開發的“夢幻之家”等智能系統。

2000年以來我國開始意識到智能小區建設的重要性，逐漸步入智能家居領域，涉及燈光窗簾控制、室內多媒體娛樂、設備安防報警、家居環境監測等方面。但是智能家居設備產品多為有線組網，它的布線設計、連接串口和擴展性能等諸多方面存在很多問題，而無線通信靈活性、使用方便特性和無需布線等，因此很受市場青睞，這表明了無線通信技術是智能家居發展的最終趨勢。

2 ZigBee協議體系結構

ZigBee協議的體系結構包括4層，即物理層、MAC層、網絡層、應用層。物理層主要功能：負責ZigBee無線發射機的激活、關閉；檢測當前信道的能量；接收鏈路服務質量信息指示（LQI）等。

MAC層包括數據服務和管理服務。數據服務：保證MAC協議數據單元在物理層數據服務中正確收發。MAC層管理服務：維護存儲MAC子層協議狀態相關信息的數據庫。

網絡層是ZigBee協議體系核心部分，其主要功能：組建網絡路由、實現路由查找及傳送數據，接收、拋棄其它的節點等。

ZigBee應用層包含ZigBee設備對象（ADO）、應用支持子層（APS）和技術相關設備制造商定義的應用對象。應用支持層APS用于維持綁定表，根據需求，在綁定的設備之間實現信息互傳。

3 智能家居設計系統硬件構成

3.1 系統硬件總體設計思路

本設計智能家居硬件部分主要包括五個部分系統模塊：S3C2440主控制器模塊、無線射頻收發模塊、溫濕度采集模塊、門窗安防模塊和GPRS模塊。用戶可通過GPRS模塊上的RS232接口與控制終端連接使用，監控家庭中的各種設備工作。

3.2 智能家居系統硬件服務器

3.2.1 家庭網關

家庭網關是該家庭網絡系統的核心設備，其主要功能：連接家居無線網絡與外部公共網絡連接口，實現兩個網絡數據信息的交互功能。本設計采用32位ARM處理器S3C2440，其具有2個通道SPI，3個通道UART，4個通道DMA控制器，LCD控制器，還具有MMU虛擬存儲器單元等，可用于支持多種主流式嵌入系統[4]。

3.2.2 無線通信收發模塊

本設計采用系統芯片CC2430的COMS解決方案，ZigBee無線射頻收發器集成在CC2430上。ZigBee無線射頻前端CC2430模塊，是一款低功耗、低成本、高性價比的射頻模塊，還可滿足ZigBee技術的2.4GHz ISM 波段的應用。

3.2.3 溫濕度傳感器節點

本設計采用SHT10溫濕度傳感器構建ZigBee傳輸溫濕度檢測節點。SHT10是一種數字式集成溫濕度傳感器，具有抗干擾能力強，成本低，體積小，適合家居室內溫濕度采集。

4智能家居網絡軟件設計

4.1 ZigBee協調器與網關模塊軟件設計

本系統的ZigBee協調器主要用于建立無線網絡，分配監控ZigBee節點的網絡地址，向監控節點發送控制命令和接收來自監控節點的環境信息和安防信息，并將接收到的數據全部上傳至ARM9微處理器S3C2440，最后通過移動網絡以短信的方式傳送到遠端的用戶端。

4.2 ZigBee終端節點程序

ZigBee終端節點是指ZigBee協調器控制的無線ZigBee節點，首先ZigBee終端節點的初始化，接著嘗試加入ZigBee網絡。加入網絡成功后，ZigBee終端節點將其注冊信息發送至ZigBee協調器，ZigBee協調器完成對ZigBee終端節點的注冊。ZigBee終端節點每隔一定時間采集一次環境信息，并將該數據信息上傳至ZigBee協調器。如果安防信息檢測模塊檢測到有可燃氣體泄漏或盜賊入侵，ZigBee終端節點則直接進入中斷處理流程，將警報信息上傳至智能家居控制器，實現告知用戶并啟動聲光報警裝置。

5 總結

本設計是采用將ZigBee技術與嵌入式ARM技術結合起來，通過在家居環境下模擬測試，進行有效地網絡信息數據交互通信，本設計系統主要特點有：

（1）采用無線網絡設計，結合嵌入式開發Web服務器的引用，使得用戶使用起來更加方便，更加人性化。

（2）功能強大，系統可外擴其他功能，可由用戶的家居環境的網關IP地址、家電數目、家電具體情況來具體定制。

（3）用戶可把家中多臺家電都連入到網絡中，接受家庭網關的檢測和監控。同時，控制終端設備也可在擴展，可把家中PC機、多臺移動手機、平板電腦等設備設置接入網絡中。

參考文獻

[1] 李文仲，段朝玉.2006無線網絡與無線定位實戰[M].北京：北京航空航天大學出版社，2008.

[2] Murphy，S.甜蜜的智能家居[J].電了技術應用，2012（03）：9-10.

[3] 馮凱，童世華.智能家居的由來及其發展趨勢[J].中國新技術新產品，2010（06）：7

[4] 金純，羅祖秋，羅鳳，陳前斌.ZigBee技術基礎及案例分析[M].北京：國防工業出版社，2008.

[5] 周武斌，羅大庸.路由協議的研究[J].計算機工程與科學，2009，31（6）：12-14.

篇3

0 引言

在人類科技發展的歷史上，互聯網的出現促使人們的生活向著信息化、網絡化發展，電子信息技術的進步更加推動了社會的信息化，也使人們的日常生活、學習不再局限于傳統的方式。隨著生活方式的逐步改變，人們對家居環境的追求也在不斷提高，對傳統家居提出了新的挑戰。智能家居是在通信技術、電子技術、自動化技術的基礎上進行研究，從而實現智能化操作與管理家庭設備，這樣一個舒適、便捷、智能、人性化的生活環境才是人類生活舒適化的最大追求，最初是由美國人提出。與傳統的家居環境相比，智能家居無疑將會使人們的生活質量有很大的提高，家庭內的設備將會被賦予智能，他們能夠主動監測家庭環境的變化，并同其他設備合作共同完成對家庭設備狀態的改變，以使家庭環境對人體更加適宜，使人們生活在一個更加藝術、更加人性化的環境中。

在人類經濟不斷正常的過程中，人們掌握了越來越多的經濟與社會資源。由于越來越多的資金積累，人們對生活的舒適性，便捷化、智能化、和人性化等方面提出了要求，出于對豐富的社會資源和先進的科學技術的利用，人們在通信技術、電子技術和計算機網絡技術的基礎上，研究了一套解決家庭生活智能化的統籌系統。系統通過人這一核心對家庭的各種小系統進行有機整合，從而促使生活環境更加舒適、便捷、安全。

采用了智能家居系統后，人們對家電產品的控制不再局限于傳統的近距離的控制方式，不論主人身處何地，只需一部手機或一臺電腦就能隨時隨地查看家用設備的狀態并能對其進行遠程控制。

1 家居系統的構成

家居系統通過互聯網與家庭成員之間的聯系，合理安排了人、網絡、硬件結構和家庭設備之間的相互關系，雖然由于個人的差異性導致結構的復雜程度大小不一，但是從大的方面來說，家居系統的目的和整體結構是一致的。都是為了建立一個集家庭安全防護系統、網絡反饋系統和家庭可調系統于一體的家庭綜合服務系統，為家庭提供可調節、可控制和自動化的人性化家居服務。在圖1中，將家居系統分為以下幾個方面：電源模塊部分、信息采集部分、人機互動部分、開關控制部分、安防報警部分、信息存儲部分和控制器控制管理部分。這7個部分以控制器為核心相互聯系，實現了信息采集、處理、存儲的一體化過程，滿足了家庭對安全、舒適、便捷的需求，方便了后續產品的升級更新。圖1為家居系統結構示意圖。

<E：＼123＼中小企業管理與科技?上旬刊201701＼1-197＼64-1.jpg>

圖1 家居系統結構示意圖

2 智能家居模塊設計

智能家居系統的模塊組成主要有控制器模塊、電源供給模塊、開關控制模塊和人機互動模塊。圖2中控制器模塊是核心模塊，負責信息的采集、處理、交換以及和人之前的互動。整個家居系統進行正常工作需要電源模塊提供所需的對應電壓。開關模塊有助于控制模塊實現家庭電器的通斷，保證了主人在外時家庭的電力安全問題。人機互動是家居系統極為重要的一部分，它是家居系統智能的體現。

2.1 控制器模塊

控制器能夠實現外部數據的采集、處理、存儲和通信交換等功能，是整個系統中最為關鍵的一環，它是系統智能化的決定性因素。為了更好地統籌資源與優化電路，控制器的型號選擇也極為重要。STM32F103C8T6是32位嵌入式微控制器，工作頻率打到72MHz，電源要求是2-3.6V，內部的FLASH程序存儲空間為512KB，運行內存RAM的容量為160KB。STM32F103C8T6強大的功能為家居系統的設計提供了高性能、高效率、低功耗的便利。

2.2 電源供給模塊

各個模塊的工作正常和維持都依靠電源模塊有效的電源輸入，這是家居系統有序工作的基礎部分。電源供給電路的設計是模塊高效、低干擾、低損耗的最佳保證。

圖2為電源輸入部分。

<E：＼123＼中小企業管理與科技?上旬刊201701＼1-197＼64-2.jpg>

圖2 電源輸入部分

2.3 開關控制模塊

開關控制模塊在整體系統中相當于人的四肢與大腦的延伸和支持，模塊會根據來自控制器STM32F1038T6給出的信息命令進行家庭電器的導通和關斷操作。開關控制模塊需要對控制器傳輸的高低電平有極高的辨識度，設計了以三極管為響應的開始部分。當低電平信號輸入時，三極管T1截止導致三極管T2截止，所以DO11、DO12都處于斷開狀態;當高電平信號輸入時，三極管T1飽和導致三極管T2導通，這樣DO11、DO12將處于通電狀態。

<E：＼123＼中小企業管理與科技?上旬刊201701＼1-197＼64-3.jpg>

圖3 開關控制模塊電路圖

2.4 人機互動模塊

為了讓主人能夠對家庭的電器使用狀況進行詳細地了解，在家居系統中添加了互動功能。通過GSM無線傳輸技術（全球移動通信技術）與信號接收器來幫助個人或者多人了解即時家庭電源通斷信息和更進一步的命令輸入通斷控制。GSM無線通信技術作為第二代移動通信技術，研發的目的是讓全球共同分享一個移動電話網絡標準，避免不同差異的移動通話標準之間的有差對接，增強了了通信信息的正確性和信息對接的方便性。這樣只要用戶擁有一部可插入GSM卡的移動手機就可以在全球范圍內進行信息的交流溝通。我國最早是在20世紀90年代引用了GSM無線通信技術標準，并在2001年關閉了之前一直使用的模擬移動網絡，進入了數字移動網絡的大家庭中。GSM無線通信技術的廣泛應用，加強了人們在對遙遠的家庭的控制管理。

3 結論

本文所設計的家庭智能安防控制系統，成功地應用了STM32F1038T6微處理器的強大功能、2.4GHz射頻通信和GPRS移動通信的優質傳輸性能，充分利用了計算機網絡技術、GSM無線通信技術和自動化控制技術，具有實時性好、可靠性高、功耗低、擴展方便等優點。該控制系統實現了家庭門禁控制、室內環境參數檢測、防盜報警、家用電器控制等功能，為普通家庭的安全防護控制提供了有效途徑。智能家居系統的不斷發展是人類對生活環境優越性的追求，是對科學技術的完美應用。隨著社會生活的發展和科學技術的發展，有理由相信家居系統會越來越智能化、舒適化和便捷化。

參 考 文 獻

篇4

 

由于通信技術、計算機技術、網絡技術、控制技術的迅猛發展與提高，促使了家庭實現了生活現代化，居住環境舒適化、安全化。這些高科技已經影響到人們生活的方方面面，改變了人們生活習慣，提高了人們生活質量，家居智能化也正是在這種形勢下應運而生的。智能家居控制系統的主要功能包括通信、設備自動控制、安全防范三個方面。

 

2 系統總體方案

 

總體方案的設計主要是根據被控對象的任務及工藝要求而確定的。設計方法大致如下：根據系統的要求，首先確定出系統類型。選擇檢測元件，在確定總體方案時，必須首先選擇好被測參數的測量元件，它是影響控制系統精度的重要因素之一。選擇執行機構，執行機構是微控制系統的重要組成部件之一。

 

本系統特點是體積小，成本低，功能強，功耗低，是微機應用產品化的最佳幾種之一，它已廣泛地應用在產品智能化和工業自動化上。而把單片機面向工控領域對象，嵌入到工控應用系統中，實現嵌入式應用的計算機稱之為嵌入式計算機系統，簡稱嵌入式系統。

 

3 硬件電路設計

 

S3C2440A是韓國三星公司推出的16/32位RISC微控制器，其CPU采用的是ARM920T內核。

 

特點：具有PLL時鐘發生器，主頻最高可達533M。內核1.2V供電最高400M，1.3V供電最高533M。存儲器支持1.8V、 2.5V、3.0V、3.3V。I/O均支持3.3V供電。s3c2440為單機器周期執行指令集。具有電源管理功能，可以使系統以普通方式、慢速方式、空閑方式和掉電方式工作，降低產品功耗。

 

GPRS模組介紹，GPRS模組采用SIM300通訊芯片(如圖 3.3)，利用無線移動網絡實現語音傳輸和點對點數據傳輸。同時，模組內具備TCP/IP協議棧，可以直接利用它實現無線上網。模組使用標準的UART串行通信接口(如圖3.4)與主芯片進行通信，可以與任何帶有通用UART串行通信接口的控制器進行連接。

 

GPRS模組使用標準串口與主控制器進行通訊。模組帶有一個10針的接口，該接口可以直接和MCU相連接?；蛘哂脩艨梢酝ㄟ^模組上的RS232接口和PC機直接相連接使用。

 

GPRS模組需通過J4的電源開關信號(PWRKEY)輸入引腳向GPRS模組輸入，上電時序GPRS才能被啟動，啟動后GPRS的信號指示燈會閃爍。也可以手動按下GPRS模組上的ON/OFF按鍵，大約2秒之后松開，GPRS模組亦可以被啟動。

 

GPRS模組啟動之后，即可通過UART接口發送AT指令來控制語音或數據收發。

 

電源電路設計，由于本控制系統單元電路較多對且對5V 電源的要求比較高，其中TC35 模塊的突發耗電電流峰值可達2.5A，故外加的穩壓器件必須達到足以提供TC35 和其他電路額定電流的條件。在本系統中，采用了芯片s3c2440 完成從12V 到5V 的轉換，必須特別注意的是， s3c2440芯片完成開關電源轉換需要大功率的電感(100uH)和電容，以提高儲能的能力，達到單元電路的耗電需求。s3c2440為5.0V3A 開關電源穩壓器。

 

4 軟件linux操作系統介紹

 

Linux是 Unix 的一種，它控制整個系統基本服務的核心程序 (kernel) 是由 Linus 帶頭開發出來的，“Linux”這個名稱便是以“Linus's unix”來命名，Linus 選擇用“大眾公有版權” (GPL)的方式來發行這份程序，這個版權允許任何人以任何形式復制與散布 Linux 的原始程序，換句話說，Linux 實際上是“免費的”，使用者在網絡上就可以抓到 Linux 的原始程序代碼，隨心所欲的復制與更改 Linux 的原始程序，在因特網的日漸盛行以及 Linux 開放自由的版權之下，吸引了無數計算機高手投入開發、改善 Linux 的核心程序，使得 Linux 的功能日見強大，所以今日我們可以在網絡上免費下載 Linux 使用，或者花很少的一點費用就可以取得 Linux 光盤，這都是因為 Linux 是 GPL 版權的緣故。

 

Boa服務器和普通Web 服務器一樣， 能夠完成接收客戶端請求、分析請求、響應請求、向客戶端返回請求結果等任務。

 

Boa服務器根據請求方法的不同， 做出不同的響應. 如果請求方法為HEAD， 則直接向瀏覽器返回響應首部; 如果請求方法為GET， 則在返回響應首部的同時， 將客戶端請求的URL 目標文件從服務器上讀出， 并且發送給客戶端瀏覽器; 如果請求方法為POST， 則將客戶發送過來的表單信息傳送給相應的CGI 程序， 作為CGI 的參數來執行CGI 程序， 并將執行結果發送給客戶端瀏覽器。 Boa 的功能實現也是通過建立連接、綁定端口、進行偵聽、請求處理等來實現的。

 

CGI是： “公共網關接口”(Common Gateway Interface)的簡稱，是HTTP服務器與其它程序進行“交談”的一種工具，其程序須運行在網絡服務器上。

 

CGI是一段程序，它運行在Server上，提供同客戶端 Html頁面的接口。

 

CGI的功能：

 

(1)通常情況下CGI程序被用來解釋處理來自表單的輸入信息，在服務器產生相應的處理，并將相應的信息反饋給瀏覽器。

 

(2)CGI程序使網頁具有交互功能。

 

CGI處理步驟：

 

通過Internet把用戶請求送到服務器。服務器接收用戶請求并交給CGI程序處理。CGI程序把處理結果傳送給服務器。服務器把結果送回到用戶。

 

CGI可以用任何一種語言編寫，只要這種語言具有標準輸入、輸出和環境變量。

 

5 結論

 

篇5

1 設計思路

系統設計目標和原則：本課題的設計目的是實現一個簡單的智能家居系統，能夠在普通家庭中得到應用，因此在設計的時候遵循以下原則：①簡單實用；②價格低廉；③穩定耐用；④可擴展性。文章所設計的智能家居系統由單片機和各種外設組成。單片機作為核心的處理芯片，通過其內部的豐富的接口，連接外圍設備，外圍器件通過輸入信號或輸出信號與實際的控制物品相連。其架構如圖1所示。

從控制的方式上來看，系統框架分為本地控制單元和遠程控制單元。本地控制單元的設計思路是通過接入觸摸屏，由觸摸屏上的人機交互界面實現；遠程控制單元的設計思路可以通過架設Web服務器，遠程網絡登錄網頁，來控制系統接入的外設，也可以通過GSM模塊，由移動終端通過短信的方式來控制。從功能上大致分為報警傳感器（溫度，濕度，火警，煤氣）、家電控制、開關控制，燈光控制，家庭安全監控。

2 無線照明控制模塊設計示例

無線照明在教學中是一個入門的很好經典實例，雖然還沒有用到協議棧，但它具有數據發送、接收和用協議棧，而且代碼容易學習，如果把這個模塊掌握了，到后面的協議棧就比較方便學習。在此需要掌握ZigBee有關內容，ZigBee節點所屬類別主要分三種，分別是協調器、路由器、終端。同一網絡中至少需要一個協調器，也只能有1個協調器，負責各個節點16位地址分配（自動分配）。理論上可以連上65536個節點，組網方式千變萬化。BasicRF軟件文件中主要內容有三部分，如圖2所示。

講授思路簡要敘述如下：

2.1 工程文件介紹

docs文件夾：主要內容是介紹BasicRF的特點、結構及使用，閱讀這個文檔就可以做Basic RF里面的實驗了。

Ide 文件夾：打開文件夾后會有三個文件夾，及一個cc2530_sw_1.eww工程，其中這個工程是三個實驗例程工程的集合，期中包含無線點燈的實驗工程。在IAR軟件環境中打開，在workspace看到Ide＼Settings文件夾：是在每個基礎實驗的文件夾里面都會有的，它主要保存有學生自己的IAR環境里面的設置。

2.2 啟動

①確保外圍器件沒有問題。②創建一個basicRfCfg_t的數據結構，并初始化其中的成員。③調用basicRfInit（）函數進行協議的初始化，在basic_rf.c代碼中可以找到uint8 basicRfInit（basicRfCfg_t* pRfConfig）。

函數功能：對Basic RF的數據結構初始化，設置模塊的傳輸通道，短地址，PAD ID。

2.3 發送

①創建一個buffer，把Payload放入其中。②調用basicRfSendPacket（）函數發送，并查看其返回值。pPayload指向發送緩沖區的指針length發送數據長度函數功能：給目的短地址發送指定長度的數據，發送成功剛返回SUCCESS，失敗則返回FAILED。

2.4 接收

篇6

一、智能家居

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[1]。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。

二、智能家居在室內設計中的應用

現代房屋裝修重點包括臥室、廚房、衛生間等，當然智能家居在這些方面的應用是有所差別的。

1、智能家居在臥室的應用

臥室作為家庭休息的必要部分，臥室的設計就要求其具有相當程度的舒適性。因此在臥室的智能化設計上需要充分考慮臥室內的照明情況和空氣質量。從室內照明這個角度出發，現代智能設計通常采用雙路開關來控制主臥和客臥的兩路燈光。在臥室燈光的設計上可以像現在大多數KTV一樣設置多種情景模式，比如看書模式、浪漫模式、睡眠模式、起夜模式、全亮模式等。如果家庭成員選擇在臥室內看書，只要按下床頭燈的看書模式，室內的燈光就會變得明暗適中；如果選擇浪漫模式，室內的燈光就會忽明忽暗，來回閃爍；如果選擇起夜模式，臥室通向衛生間的燈就會依次慢慢點亮，隨后再依次暗下來，回來時也一樣，直到你躺在床上按下睡眠模式，室內的燈就全部熄滅[2]。當然，說到室內光亮就不得不說到窗簾?，F在智能家居設計通常會采用自動窗簾對室內采光的強度、角度進行控制，窗簾由單片機控制、電動機驅動，住戶可以利用遙控裝置來設定窗簾拉合的時間，這樣就可以根據一天中太陽在各個方位的時間來設定遙控裝置，從而實現窗簾的自動拉合。從空氣質量這個角度出發，智能家居設計會采用在室內安裝控制系統的方式來提高室內的空氣質量。比如，借助遙控裝置，業主可以對待定時間段室內氧氣含量進行控制，到這個時間點室內的控制系統會自動輸送氧氣，從而實現臥室內空氣的持久清新。

2、智能家居在廚房的應用

隨著智能家居被廣泛認知，人們在對廚房進行裝修時也提出了新的要求，智能廚房開始的被人們所需求，廚房的智能化設計形式也在慢慢發生改變。廚房作為家庭享受三餐的必備房間，在對廚房的智能化設計上需要充分考慮到廚房衛生問題和廚房的安全問題。因此，從廚房的衛生角度出發，智能家居設計可以在廚房安裝一個垃圾處理器，通過條件設定，將垃圾進行分類回收?？苫厥辙D化的一類還可以安裝轉化裝置，將垃圾裝換成其他能源，實現節能環保[3]。從廚房安全角度出發，可以安裝智能檢測裝置，嚴格監控廚房內燃氣的泄露情況，一旦發現泄露情況立刻發出報警信號。同時，這種檢測系統也會嚴格檢測各個水龍頭的漏水情況，一旦漏水會立即向房主的手機發送短信通知。當然，智能家居對廚房食物烹飪的智能化是必不可少的。在廚房中使用智能電器，只要將做美食所需的食材按量放在智能電器里，輕按開關，即可坐享其成。

3、智能家居在衛生間的應用

依照今天人們對于生活質量的要求，衛生間不再是單純的用廁、洗澡的場所了，人們會越來越關注它的便捷、健康和舒適程度。從便捷的角度出發，在衛生間的智能化設計上通常會采用紅外線感應器和無線開關控制來設置燈光。這樣的設置方便用戶在使用衛生間的時候便利的燈光開啟，用戶不再需要親自觸碰開關，而是走進衛生間內，燈自動亮起，馬桶等一系列設備開始工作，而當紅外線感應器感受不到有人活動的跡象，燈光設備就會自定關閉[4]。健康的角度出發，對衛生間的智能化設計上可以安裝自動化設備。比如安裝智能馬桶，其功能的智能化十分強大，可以對如廁者進行溫水清洗處理，又可以對如廁者進行按摩，還可以對人體進行健康監測，遠程醫療診斷系統能實時檢測使用者的尿樣并進行數據傳送，監測健康情況。從舒適的角度出發，智能家居在對衛生間的設計上可以通過安裝智能控制音樂系統，這樣用戶在洗浴或如廁時可以播放音樂、收聽廣播，用以減輕疲勞，轉換心情。

三、智能家居在未來室內設計應用上的發展

現代人對智能家居有了越來越多的了解，以前只能在展銷會上看到的智能家居設計逐漸走進了我們的生活，就目前的發展情況來看，未來的智能家居在室內設計上的應用將更加靈活多樣[5]。未來的智能家居在室內設計上空間將更加靈活，在不同的條件下，可以產生不同的虛實變化。未來的智能家居在室內設計上也將更加注重環保，以不同的監控檢查設備對家庭的水、電、空氣、陽光等實現監測管理，減少不知不覺中的浪費，實現節能環保。未來智能家居將會呈現出感知更加智能化的趨勢。傳感技術不斷發展進步，智能家居傳感終端將對環境感應更加靈敏，加之以現代通訊技術的進步，未來的智能家居將通過4G手機完成可視對講，家電的遠程遙控。

四、結論

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，盡管現在智能家居在室內設計上的應用還沒有實現大眾化，但是我相信，在今天這個科技迅猛發展的時代，智能家居在室內設計上的應用總有一天會走進千家萬戶。

作者:包穎 單位:長春理工大學光電信息學院傳媒藝術學院

篇7

隨著各種新技術的應用與發展，智能家居的概念已經被很多從所熟知并接受，在進行室內裝飾裝修的時候，一些設計人員必然會將其應用到設計方案之中，以此來給用戶提供更多的智能化體驗。在室內設計中智能家居按照區域功能的不同有著一定的區別，下文就針對室內幾個不同區域中智能家居的應用展開論述，為相關人員提供參考。

1智能家居的相關理論分析

智能家居理論的提出是與當前計算機技術、網絡技術、信息技術密切相關的，結合傳統的家居設計而逐步形成。在智能家居中，用戶可以根據自身的需求，利用計算機、網絡通訊技術將遙控器與燈光、電視等電器設備相聯接，發送相應的指令完成對這些電器設備的自動化控制，這樣就可以為用戶的日常生活提供極大的方便。目前智能家居還屬于發展的前期階段，相關的專家學者與技術人員在不斷研發當中，在未來的家居市場中前景也非常廣闊。目前越來越多的家居產品生產企業加入到這一陣營當中，許多優秀的品牌在迅速崛起，比如海爾、杜亞、柯帝、京東微聯等眾多企業快速打入國際市場，成為智能家居的領軍企業，而智能家居產品也正在逐步走進人們的生活當中。

2智能家居在室內設計中的應用

2．1應用于臥室當中

臥室的主要功能是家庭成員的休息，在臥室設計中的重點是提高舒適性，所以說室內照明與空氣質量成為設計的關鍵。在室內照明智能化設計方面，一般可采用雙路開關的形式實現對主臥與客臥兩路燈光的控制，可以借鑒KTV中常用的設計方法設置多個情景模式，按照人們的不同需求設計成看書模式、浪漫模式、睡眠模式、起夜模式、全亮模式等等，這樣就可以滿足人們的各種情景下的不同需求。當用戶需要讀書的時候只要將開關轉換到看書模式，室內的燈光就會變成明亮適中的亮度;當用戶轉換到浪漫模式的時候，室內燈光就如霓虹燈般閃爍，給人營造一種浪漫的氛圍;假如用戶在睡夢中醒來，可以選擇起夜模式，這時室內的燈光會沿著衛生間的方向依次點亮，然后再依次暗下來，當回到臥室的時候也是這樣，然后再開啟睡眠模式，全部燈亮都會熄滅。在室內亮度調節中窗簾也是一個非常重要的部分，在當前智能家居設計中設計師也會采用自動窗簾實現對室內亮度的控制，所利用的主要是單片機、電動機等驅動設備，用戶可以使用遙控裝置進行控制，可以設定窗簾開合的時間，按照每天太陽所在的不同方位合理設置，從而實現對窗簾的自動化控制。空氣質量也是智能家居需要解決的一個重點問題，可以安裝專業的控制系統來實現。例如用戶可以按照室內各個時間段室內對氧氣的需求量來設置遙控裝置，控制系統就會按照設置對室內自動輸送氧氣，以保證室內空氣清新。

2．2應用于廚房當中

廚房當然也是人們生活的主要場所，智能廚房的發展也在逐步改變著人們的生活。在廚房設計中重點應關注廚房的衛生與安全問題，基于這方面考慮，首先應配置一個垃圾處理器，通過相應的設置使廚房垃圾得到分類處理或者回收，在智能家居設計中還應安裝可回收垃圾轉化裝置，將可回收垃圾進行轉化后轉變成可利用能源二次利用，這也完全符合當前節能環保的發展理念。在廚房安全方面可以加裝智能檢測裝置，主要用來對廚房內燃氣與水的使用情況進行監測，比如監測到燃氣泄露和水管漏水的情況，就可以及時發出警報，可以直接發送到用戶的手機端，有助于用戶及時排除危險或故障，防止發生事故。還有就是當前一些智能電器在家庭生活中應用越來越普及，比如想享用什么美食就可以將食材放入智能電器，設定好程序，隨時滿足個人需求。

2．3應用于衛生間當中

智能家居中的衛生間功能已經完全脫離了傳統廁所的概念，不再單純的只是如廁與洗澡，人們更加關注的是衛生間的便捷、健康與舒適。在便捷方面，智能家居可以采用紅外線感應或者無線開關來實現對衛生間電力系統的控制，當用戶進入的時候不需要直接觸碰開關，而是燈光自動亮起、馬桶自動運行等等，當感應裝置檢測不到人的活動時就會自動停止運行。在健康方面，智能家居可以使用自動化的設備或是電器，比如智能馬桶就是其中之一，智能化水平非常高，可以完成很多細節問題，比如為如廁者進行溫水清洗、按摩，為用戶健康狀況做出診斷。在診斷過程中通過遠程診斷系統對尿樣進行相關的檢測與數據傳輸，使用戶時刻關注自身健康狀況。在舒適方面，智能家居可以對音樂系統進行智能化控制，為身處內部的人提供音樂方面的服務，也可以提供廣播或視頻。

3智能家居在室內設計中的發展分析

隨著科學技術的發展與進步，近幾年智能化技術已經進入了尋常百姓家，原來只有在展銷會上所見到的各種智能化產品已經進入了千家萬戶，帶給人們各種意想不到的極致體驗，在未來的發展中智能家居在空間方面將更加靈活，可以為用戶提供各種不同場景變換，給人以不同的虛實感受。在今后的發展中，智能家居也將更加注重環保的理念，通過監測裝置減少人們日常生活中的各種浪費，比如對水電、光照、空氣等調節，達到環保節能的目的。在未來發展中智能家居的智能化水平將不斷提高，比如傳感技術的感應將更加靈敏，數據傳輸也會更加快速、便捷，相信隨著通訊技術的發展，用戶可以直接通過手機就能實現對家的遠程控制。

4結束語

我們處在一個科學技術高速發展的時期，智能家居的發展為人們帶來各種極致的體驗，提升了人們的生活品質，使人們時刻處于便捷、舒適、健康、環保的環境當中。雖然說當前智能家居在室內設計上還沒有實現大眾化，但是我們應相信，隨著現代科技的快速發展，智能家居在室內設計應用中會很快融入到千家萬戶當中。

篇8

引言

智能家居系統是以住宅為平臺，通過計算機網絡把安防系統、家電、娛樂設施及照明設備實現現場或者遠程控制等現代智能化家居環境。針對現代家居中譬如家用電器種類繁多，操作繁瑣以及難以科學管理等問題，本文結合無線電通信技術和計算機控制等技術，探討一種無線智能家居控制系統的設計，使該系統實現對家用電器協調統一地控制。

一、概述

現代科技迅猛發展，隨之而來的智能家居日漸強勢，以其新穎優異的特性為當今社會的人們的家庭起居帶來了極大的方便和全新的理念，它注定代表著一種引領未來的趨勢。設計者開發的家庭總線技術將把家用電器、通訊設備以及家庭保安裝備等多種和信息相關聯的智能家居連接到一個智能系統上，然后對其采取集中的或多分散地監控與家務性質的管理，同時還要保證這些智能的家庭設施跟現實中的居住環境相協調。其實，這些功能的實現主要依賴于智能家居控制系統中的家庭網絡控制器，家庭總線系統屬于這種家庭網絡控制器，并通過它來為使用者提供各種優質服務，同時居住地之外的外部環境也與之相通連。換言之，智能住宅的核心就是智能家居系統，因此，智能家居系統在智能家庭中處于異常重要的地位。

有線方式和無線方式是智能家居系統控制的兩種解決方法。因為大多智能家居系統在工程布線方面十分麻煩，因此很多智能家居公司就著眼于解決這個問題來研發新的系統。伴隨著它的問題是較差的保密性、接入設備甚為昂貴、很難滿足音頻與視頻信號的傳輸等，雖然這些難題直到目前還沒有得到真正的、完美的解決，但是它終將伴隨著4G網絡技術的逐漸成熟而得到更好的改善和應用。即便價格稍微高一些，無線方式確實能很好地解決布線工程繁瑣的問題，并且隨著網絡技術的進步必能滿足音頻信號與視頻信號的基本傳輸。接下來將以2.4G射頻技術作為基礎，介紹一種性價比較高的、性能相對完善的智能家居控制系統。

二、設計方案探討

2.1 系統總體結構及工作原理

智能家居系統包含各家電設備和接口設備、主機和從機，主機和從機都具有一個無線收發芯片，主從機間通過收發無線數據來構建一種范圍較小的的無線智能網絡。網絡協議、系統軟件和系統硬件是無線智能家居控制系統總體設計的三個主要組成部分。

設計電路時的原則是要采用通用性、模塊化設備，關于網絡協議時參考OSI模型，同時結合nRF24L01芯片的特質。用一個系統主機來構建，本系統是以單片機為核心的，中心處理單元（CPU）的作用是處理系統的信號，選用集中控制技術作為控制方式，系統設備需要進行硬件功能的劃分，各硬件模塊都具有雙向交互通信的能力、互換性和互相操作性，統一設計、統一接口，它們的控制部件都可以進行編程，從而保證了模塊的實用性和通用性，有利于系統安全穩定。

nRF24L01（一種新型單片射頻收發器件），提供物理層數據服務和物理層管理服務，定義了物理無線信道和MAC子層之間的接口。nRF24L01是一種2.4GHz單片射頻收發芯片，包含頻率調制器、合成器、晶體振蕩器等功能，采用FSK調制，可實現點對點或是1對6無線通信。程序可以配置nRF24L01的輸出功率和通信頻道，有125個可選工作頻道，可用于跳頻，頻道切換時間短，通過跳頻可以減少干擾。對nRF24L01進行信道參數配置是通過MCU通過串口實現的，由nRF24L01來實施配置任務，然后發送大量數據包的指令由主機完成，最后從機接收數據信息，整個過程從機和主機是借用空中接口來發送與接收數據信息包的，執行MCU的指示任務，故才能完美地控制家電。圖l為系統總體框圖：

2.2 串口通信單元設計

STC12C5A60S2增強型51芯片有一組串行口接口，3根通信線連接便能實現較普通的串行通信，發送是TXD串行數據，接收是RXD串行數據，還有GND信號地線。

2.3 硬件電路設計

在2.4G網絡中控制中心節點如同協調器節點，擁有節點的管理，2.4G網絡的建立等任務的功能。在本系統中，控制中心節點對接受的數據進行處理，并通過RS-232串口與PC機連接通信以及通過，以及鍵盤輸入和液晶顯示。

2.4 無線收發模塊

結合硬件設計要求的多種因素，在智能家居設計中，采用的射頻片nRF2401是工作在2.4GHz頻段的。

把功率放大器，頻率合成器，調制器以及晶體振蕩器這些功能模塊放置在芯片內，使射頻片nRF2401在2.4～2.5GHzISM頻段內工作，通過程序配置通信頻道和輸出功率。工作電流在接收時才18mA，在以-5dBm的功率發射時也僅為10.5mA，芯片的能量損耗不高，多種低功率工作模式很大程度上方便了節能方面的設計。nRF2401可以在使用同一天線的情況下，能夠兩個不同頻道的數據都能被同時接收，這是因為DuoCeiverTM技術使它具有了這樣的優點。

2.5 傳感器電路設計

時鐘模塊、電源模塊、傳感器模塊、無線模塊構成了主要的傳感器節點硬件。各個傳感器節點所發送過來的信息是由控制中心節點通過nRF24L01無線模塊接收的，并通過串口模塊，把信息發送到上位機，使用的人直接從上位機的軟件界面上獲取所有數據。

三、結語

本文總體設計了一種無線智能家居控制系統，系統節點控制器選用硬件電路中簡單的增強型STC芯片，系統的安全性以及效率得到有效提高，數據傳輸是靠無線網路芯片nRF24L01來完成的。這個系統成本較低，使用方便，功耗超低，有良好的拓展性而且使用效率高、穩定可靠，集便于攜帶、更加開放、便于協作、交互性強等優秀特點于一身。

參考文獻

[1] 黃盛.智能配電網通信業務需求分析及技術方案[J].電力系統通信，2010（6）：10-12；

[2] 木樹娟，黃銘，余江，等.智能電網通信標準分析及關鍵技術探討[J].電力系統通信，2011，32（7）：76-80；

篇9

完成時間：2013年6月

功能設計：智能照明控制、智能調光控制、智能窗簾控制、空調及電視的智能控制、可視對講系統、背景音樂系統、無線控制系統。

項目簡介

項目位于浙江省東陽市的某別墅小區，項目業主需要打造一個全新的智能化樣板房空間，其中包括智能照明控制、智能調光控制、智能窗簾控制、空調及電視的智能控制、可視對講系統、背景音樂系統、無線控制系統。

業主重點做的空間為客廳和餐廳，因為這兩個區域是來訪客人所能接觸到的最多的地方，也是訪者對智能家居的效果體驗最合適的地方。所以著重設計這兩個區域的智能家居控制。業主所選用的家居和家具的裝修風格整體為歐式簡約風格，顏色偏深色。根據現有的智能家居產品，為業主配置了黑色5寸觸摸面板，白色三聯按鍵面板，將這兩個面板安裝于客廳和餐廳內，實現對家居的燈光照明和空調、電視等設備的智能控制，既不影響裝修的美觀，又能彰顯尊貴豪華的氣質。

在客廳和餐廳分別配備了兩個吸頂式天花喇叭，結合背景音樂播放主機，業主無論是在客廳還是餐廳都可以隨意的選擇自己喜歡的歌曲，享受居家生活的樂趣。

方案概述

客廳

在客廳安裝5寸TFT觸摸面板1個，觸摸面板是一個具備場景控制、空調控制、背景音樂控制、燈光控制、窗簾控制、電視控制、安防控制的集中控制平臺，場景控制可以實現，如“會客模式”、“公共空間模式”、“影院模式”、“Party模式”、“休閑模式”、“游戲模式”、“電視模式”、“清潔模式”、“閱讀模式”、“全關模式”等智能場景模式。

餐廳

在餐廳安裝5寸TFT觸摸面板1個、三聯按鍵面板1個、控制燈光、空調、電視以及電動窗簾等。燈光設置多個場景：“家庭模式”、“聚餐模式”、“Party模式”、“清潔模式”、“全開模式”、“全關模式”等。

背景音樂

背景音樂系統主要包含吸頂式天花喇叭、背景音樂播放主機、背景音樂播放主機電源。K—BUS控制系統，可通過RS232模塊對背景音樂主機進行聯動控制?？梢噪S時隨地播放主人喜歡聽的音樂，讓您無論身在家中的何方，都可以伴隨著悅耳動聽的音樂，洗滌心靈，享受一天的好心情！

無線控制

在配電箱內安裝一個IP轉換器，并且安裝無線AP，結合K—BUS智能家居安卓手機軟件，無論在家中的任何地方都可以通過手機或是平板電腦對家中的空調、電視、窗簾、燈光等進行一鍵智能控制，方便快捷又智能節能。

施工步驟

項目施工步驟分為三部：

第一：前期和業主洽談和強電設計方對接，將所有的強電回路都拉到統一的配電箱內，并確定開關面板及天花喇叭等的安裝位置。

第二：選購EIB總線，將需要拉到開關面板處的總線由配電箱引至此處。

第三：將產品按照安裝方式安裝在配電箱內。

調試心得

篇10

Key words： smart home；FPGA；ZigBee；wireless sensor node

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）18-0068-02

0 引言

智能家居系統的概念起源于上世紀70年代的美國，隨后，傳播到歐洲、日本等國并且得到了很好的發展。在我國，智能家居這一概念推廣較晚，約在90年代末家居智能化系統才得以進入國內，但發展速度驚人。隨著物聯網技術的不斷發展，根據人們需求而開發設計的智能家居系統擁有更加優越及復雜的配置，可以將家庭中各種通信設備、家用電器以及家庭保安裝置通過物聯網技術連接起來，實現環境控制、養魚養花、燒水煮飯、多媒體控制及安全報警等功能，并可以異地監控、管理、報警，為住戶提供安全舒適、高效便利的學習生活及工作環境。

由于智能家居系統還缺乏統一明確的國際標準，許多公司開發出的產品都是基于自己組網和信息交換協議，很多產品是針對特定的組網環境開發的，部分核心技術沒有對外公布，技術復雜，直接導致了使用范圍的局限性。再者，缺乏對應的第三方產品，各個接入設備之間不能兼容，互操作性差，不利于產品的擴充，因而進一步局限了產品的發展。再加上有的系統成本過高，嚴重影響了產品的普及。本文通過FPGA構建了一個嵌入式控制處理平臺，利用FPGA技術低功耗、定制性高、擴展性強、接口靈活等優點，實現了物聯網智能家居控制部分的設計，能夠滿足家居需要。

1 FPGA在物聯網智能家居中的應用

目前常見的智能家居系統大多基于ARM的嵌入式系統，這類系統并不能同時支持多種無線通信協議。通過整合多種無線通信控制方式，來實現基于FPGA的物聯網智能家居控制器，為智能家居的控制領域探索了一種新可行性的方法。利用FPGA芯片可自由定制以及接口靈活性的特點，設計智能家居控制器各個模塊，相比ARM單片機支持串口少的短板，可以使系統在同一時刻支持多種通信方式，從而使系統具有更高的適應性和可擴展性，能夠同時控制多達31個家用電器，基本滿足日常家居需要?；贔PGA的物聯網智能家居在設計實現的過程中，使用了Quartus II等集成開發環境，以及ModelSim專業仿真工具，利用Verilog HDL硬件描述語言，在Altera公司的DE2開發板上進行開發設計。

2 基于FPGA的物聯網智能家居設計

2.1 系統功能

基于FPGA的物聯網智能家居系統能夠最大限度地使家居更加智能化，其三大關鍵功能是通過網絡信息終端進行信息的獲取、處理以及，進行信息的及時反饋；對相應的單元以及一些機構進行控制，實現實時監測；兼容性一定要足夠強大。該系統特色功能具體如下：

①環境控制系統：對室內溫度、濕度、亮度進行實時測量，通過人設模式控制空調、加濕器、窗簾、燈光等設備達到宜居的室內環境；②智能養花系統：通過測量相關參數，提供澆水、施肥、遮蓋陽光等功能，可以遠程監控養花，或者自動養花；③智能養魚系統：通過測量相關參數，提供補氧、喂食、控溫、換水等功能，可以遠程監控養魚，或者自動養魚；④智能餐飲系統：通過控制燒水壺、微波爐、電飯鍋等設備電源及煤氣開關，完成燒水、蒸煮、烹飪等功能，可以遠程監控完成或自動完成；⑤多媒體系統：通過開關控制，可以遠程操控電視、音響、電腦等設備；⑥完全報警系統：通過測量相關水電氣參數或者紅外感知參數，對室內實時監控，如有危險提示則報警。

2.2 系統架構

該系統是以單個家庭為單位進行安裝，智能家居控制臺采用大唐移動公司研制的智能家居控制試驗箱，ZigBee中心節點采集環境信息。FPGA相當于智能家居系統中的管理中心，其核心是采用Altera公司推出的32位高性能軟處理器nios2與每個子節點連接。管理中心通過串口可根據接收到的ZigBee中心節點數據進行處理，并通過家庭總線系統與其他節點設備進行關聯操作，實現家庭環境的監測與管理，從而為用戶提供安全、舒適的生活或工作環境。智能家居控制器系統結構圖如圖1所示。

2.3 硬件結構

2.3.1 FPGA部分

系統的核心控制部分由FPGA實現，其設計思路是：采用Altera公司DE2-70開發平臺來完成系統設計，從ZigBee網絡傳輸過來的數據經過串口后存儲到DE2-70開發板上的SDRAM中，在FPGA控制平臺上，由Altera的IP核構成Nios II軟核，并植入FPGA芯片中，然后通過軟件編寫來實現FPGA控制平臺的功能，然后系統從SDRAM中讀取數據后將溫度、濕度等信息顯示在LCD液晶屏上。FPGA系統的Nios II軟核結構如圖2所示。

2.3.2 無線傳感器節點

無線傳感器模塊由ATMEGA128和CC2420組成，CC2420通過SPI總線連接到ATMEGA128。CC2420是Chipcon As公司推出的首款符合2.4GHz IEEE802.15.4標準的射頻收發器，該器件包括眾多額外功能，是第一款適用于ZigBee產品的RF器件。該模塊能夠在低電壓低頻率模式下開始工作，同時能夠進行低功耗操作，還能夠支持許多種不同的低功耗模式，例如睡眠模式以及深度睡眠模式等，都是可以實現的，從而達到系統更加智能化的目的。無線傳感器模塊如圖3所示。

2.3.3 ZigBee中心節點

ZigBee中心節點使用大唐移動公司研制的智能家居控制試驗箱配套產品，模塊內嵌工作頻率2.4GHz基于IEEE802.15.4標準的ZigBee通信協議，支持最新的RS232串行模式，在此標準通信協議下，經測試，ZigBee中心節點每次接力通信都能在75m范圍內提供250kbps的速率，能在網狀或多次跳接無線網絡內支持串行數據路由，速率最高可達38.4kbps，能夠達到目前國內產品的最好性能，完整體現了最新ZigBee網絡層的強大功能。

3 結論

本系統通過FPGA構建了一個嵌入式控制處理平臺， 利用FPGA技術低功耗、定制性高、擴展性強、接口靈活等優點，實現了物聯網智能家居控制部分的設計。最終通過Altera公司的DE2開發板驗證，本控制系統在板載50MHz的時鐘頻率下穩定運行，實驗結果達到了預期目標。該系統中的部分模塊已在我學院SMT實訓基地自主開發研制并生產。另外以該系統項目為例，通過翻轉課堂教學模式激發了學生的實踐操作能力、創新能力，對在研課題具有較好的理論價值和實際意義。

參考文獻：

[1]韓德強.嵌入式家庭控制器系統的設計與實現[J].電子技術應用，2008（3）：23-25.

篇11

1 物聯網智能家居實訓系統組成和內涵

物聯網智能家居實訓系統由智能照明、智能安防、人臉識別門禁、智能音響、智能冰箱、能耗監測、環境監測、智能窗簾等子系統，及物聯網應用上位機管理軟件組成，各子系統通過連接電纜進線連接，采用 ZigBee、wifi、3G 多種網絡技術傳輸傳感及控制信息。系統支持智能家居設計、安裝、調試以及應用編程等多種方式來鍛煉師生的技術水平，是一套既能展示物聯網智能家居應用，又能掌握相應技能和知識的實訓系統。

本開發平臺實現對物聯網三層（感知層，網絡層，應用層）的全方位技術運用，比較全面的兼顧了物聯網所涉及的各類技術，包括無線傳感器硬件、嵌入式軟件系統、Wifi、Internet 端應用軟件開發教學，設計提供了智能家居多個子系統的應用實訓，該系統所涉及到的技術主要包括：電子電路、2.4GHz 高頻通訊、ZigBee 無線網絡、無線傳感器、無線 SoC、嵌入式 ARM、UHF RFID 射頻識別、3G、Ethernet、服務端軟件開發。

開發平臺提供了功能強大的以 ARM 處理器為內核的網關硬件和自主研發的網關核心軟件，不僅能完成多種無線網絡管理，傳感器和射頻識別信息處理，而且可以通過不同無線和有線網絡路徑，將數據傳輸到上位機管理平臺，并存入數據庫，支持遠程訪問，并運用虛擬技術仿真智能家居場景及設備解決場地及設備制約因素。

2 系統功能

針對職院學生，主要鍛煉的是學生的動手能力和實際操作的技能。學生可以根據自己的設計想法改變模擬房間內環境，也可以通過一體式計算機通過因特網訪問房間內自動化服務器，對智能設備、視頻監控等遠程控制、訪問。該裝置能進行智能家居系統設計、線路的設計與連接、調試、故障排除、系統配置等實驗和實訓。

在打分環節考慮到人為因素對比賽結果的影響，在系統中，特別設計了自動評分功能，對各個系統網絡連通性、電源接線、軟件配置進行自動化檢測，為實訓成績提供客觀的依據。

2.1 智能照明

包括智能照明管理軟件模塊、燈控模塊/調光模塊、通信模塊、燈具，通過和網關通信，支持本地控制和管理軟件遠程控制，本地可以設置感應開/關閉，并和光敏檢測模塊聯動，實現自動化。

2.2 智能安防

包括智能安防管理軟件模塊、窗磁、煙霧感應器、主動紅外入侵探測器、攝像機、雙鑒探測器對非法入侵、火情、煙塵等監測，針對突發事件做出緊急處理，與 GSM/GPRS 短息貓聯動，當發現有異常時攝像機自動截取畫面并發送消息至指定手機或報警。

2.3 人臉識別門禁

人臉識別門禁系統由主人臉識別門禁機、門禁控制器和電鎖組成（聯網時外加電腦和網絡通訊設備），使用方式屬非接觸方式，出入人只要在人臉識別門禁機附近（30-80 厘米）晃動一次，人臉識別門禁機就能將識別結果發送到門禁控制器上，然后由門禁控制器進行檢查核對合法性，決定是否進行開門動作。整個過程只要在有效的使用范圍內均可實現門禁管理功能。人臉識別門禁機安裝門邊墻內外，而不影響其工作。

人臉作為每個人身體的一部分、不能復制、安全可靠。并通過網絡與電腦進行實時監控（可由電腦發指令開/關所有門，并可實時查看所有門的狀態）、數據處理、查詢、報表輸出等。

2.4 智能音響

包括智能音響管理軟件模塊、情景音樂系統主機、高保真音箱，通過軟件平臺來控制音樂的播放。

2.5 智能冰箱

包括智能冰箱管理軟件模塊、RFID 讀寫器、食物冷藏柜。通過 RFID 技術實現食物管理功能，通過 PC管理平臺訪問，配合食品圖示，能看到冰箱內的食物信息，食品提醒設置，一旦冰箱內食物短缺或過期，就會發送短息到指定手機。

2.6 能耗監測

包括能耗管理軟件模塊、智能插座、能耗統計模塊。通過智能插座實現所有電器通過數據采集終端，無線網絡，實現無線抄表、管理功能?？梢远ㄖ平y計分析功能，并通過監控系統控制臺、智能手機實現可視化查看和管理，體現綠色節能理念。

2.7 環境監測

本系統包括環境監測管理軟件模塊、溫濕度、光敏無線通信模塊。實現溫度、濕度、光敏等監測，針對環境參數設備智能開啟相關設備自動調節環境溫濕度或與其他系統進行聯動，對突發事件做出緊急處理。

2.8 智能窗簾

本系統包括智能窗簾管理軟件模塊、窗簾控制器、電動窗簾，通過和網關通信，支持本地和管理軟件遠程控制， 本地可以設置感應開/關閉，并和光敏檢測模塊聯動，實現自動化。

2.9 上位機管理軟件

系統包括照明、窗簾、能耗、電器、安防、環境監測、實訓評估模塊，本實訓管理平臺是以上各個系統的一個綜合性、集中管理平臺。內容包括：系統的實時狀態查看、遠程控制、數據存儲、統計分析、參數設置、預警。如圖1所示。

3 系統特色

真實的家居環境需要投入大量的人力物力，從實訓的角度來說，需要耗費大量的時間和經歷建造樣板房，投入巨大。因此，設計采用模擬家居環境的智能家居系統，將涉及到的應用及控制模塊和設備安裝部署在可收縮的網孔板機柜上，減少對空間的占用，并可應用于以后的實訓教學中。

智能家居實訓系統安裝在一個網孔板機柜上，可以收攏展開，展開后尺寸為 2.4m*0.8m*1.9m（長*寬*高），收攏后尺寸為 0.8m*0.8m*1.9m（長*寬*高），實訓設備可以自由安裝，具有很大的靈活性。

各系統的控制模塊均安裝在 86 盒內，可靈活部署在網孔板的任意位置，方便師生根據自己的設計完成施工。

4 總結

本文介紹了一個物聯網智能家居實訓系統的設計與實現，系統中模擬了智能家居中的部分場景，并在實驗室環境中做了大量的模擬測試，程序運行良好?？傊?，進行基于 ZigBee 技術的物聯網智能家居系統的設計分析，有利于提升基于物聯網智能家居系統設計水平，促進在實際中的推廣應用，具有積極作用和價值意義。

參考文獻

[1]，朱昊，胡靜，宋鐵成.物聯網智能家居系統演示平臺的設計與實現[J].南京師范大學學報（工程技術版），2013（01）.

[2]向忠宏.智能家居[M].北京：人民郵電出版社.2002.

[3]陳龍濤，羅桂娥，周衛等.基于ZigBee 技術智能家居系統的研究與設計[J].微型機與應用，2010.29（20）：100-102.

作者簡介

篇12

隨著微電子技術與計算機技術的發展，智能家居正逐漸成為人們生活中必不可少的一部分。智能家居能夠將計算機網絡通信技術、嵌入式技術和傳感控制技術與家庭生活有關的各種子系統有機地結合起來，通過統籌管理，使家居生活可以更加舒適和方便。目前智能家居是物聯網的一個重要研究方向，有著非常優秀的發展前景。

Windows IoT是微軟公司推出的一種嵌入式系統。它包含企業版（IoT Enterprise），移動版（IoT Mobile Enterprise）和核心版（IoT Core）。其中核心版本可以用于低內存和存儲空間的小型設備，目前開發者可以免費使用。Windows IoT通過為智能設備提供智能化的物聯網的解決方案，簡化了物聯網。Windows IoT能將Windows的各種功能帶到物聯網設備。包括更新設備，使用強大的工具保護和管理這些設備，并將設備連接到云，并且適用于各種協議和平臺。

當今時代，智能手機，平板電腦以及路由器等智能設備的普及給了智能家居的發展提供了各種可能性。本文將利用Windows IoT設計一種智能家居系統，使人們在日常生活中可以非常方便的方式進行多成員、遠程和實時的智能家居體驗。

1 系統總體設計

本系統由三部分組成，包括受控端、服務端以及控制端。其中受控端由受控器和家居設備兩部分組成。本系統的控制端與受控端通過服務端而連接。

1.1 控制端

控制端可以是智能手機、平板電腦或者其他各種智能設備。智能手機和平板電腦通過網絡實現與服務端的連接，并且通過客戶端通過Web層面對服務端發送數據和添加命令。

1.2 服務端

服務端采用云計算技術，是受控端和控制端之間的橋梁。它可以把控制端的命令和數據傳送給受控端，從而實現控制端對受控端的控制，以及對受控端數據的發送。

1.3 受控端

受控端包含受控器和家居設備兩部分。受控器中安裝Windows 10 IoT Core系統，并與家具設備連接。家具設備可以是各種家用電器。Windows 10 IoT Core可以運行在多款物聯網開發板中。在本設計中，以樹莓派3（Raspberry Pi 3）為受控器，來控制燈的開關。

2 Windows IoT的安裝

2.1 下載工具

在電腦上下載Windows 10 IoT Core的安裝工具，工具可以在微軟的官方網站上下載到。

2.2 安裝系統

打開Windows 10 IoT Core的安裝工具，將SD卡插入電腦，點擊安裝新設備，從下拉列表中選擇樹莓派3。輸入要連接的設備名稱和密碼。然后點擊安裝，此時會彈出一個顯示進度的窗口。這一步可能需要幾分鐘，具體時間取決于SD卡的速度如何。

安裝完成后，就可以把SD卡插入樹莓派3并且運行了。

2.3 連接開發板至互聯網

進入“我的設備”，找到開發板的名稱，然后單擊“配置設備”。樹莓派3本身帶有WiFi適配器，可以直接連接至WiFi網絡。

2.4 配置開發板

進入“我的設備”，在列表中選擇開發板，可以進行其它的各種設置。

3 系統軟件設計

在軟件設計之前，需要配置服務器。本系統需要建立兩個程序。一個程序在開發板上運行，接受服務器發來的信息并且控制燈的開關，完成信號收發的功能。另外一個是發送信號的程序。

Windows IoT可以使用Visual Studio Community 2015進行軟件開發。建立一個UWP工程，選擇“Windows IoT Extensions for the UWP”。

首先定義連接燈的GPIO控制器和PIN，然后配置服務器的屬性，構造函數中，啟動GPIO控制器和連接燈的PIN。

4 系統測試

系統設計完成后，經過各種充分的實驗，系統工作非常穩定。點擊開關按鈕，燈隨著按鈕的開關點亮。

5 結語

本文設計了一種基于Windows IoT的智能家居系統，其中介紹了系統的整體框架和軟件的設計。相對于其他智能家居系統來說，本系統可以降低系統的操作難度、降低了用戶的成本，而且實現了跨平臺間的簡單操作。采用基于Windows IoT的智能家居系統， 不僅可以實現各種功能，開發還相對簡單，使得智能家居的發展更加平民化。

【參考文獻】

[1]江寧，桂斌.基于嵌入式的智能家居網關設計[J].科技視界，2016（23）：343-344.

[2]劉忠群.Android智能家居節能提醒自動化系統的算法設計[J].電子測試，2016（24）.

篇13

智能家居就是以住宅為平臺，兼備建筑、網絡通信、信息家電、設備自動化，集系統、結構、服務、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環保的居住環境。它是通過采用先進的計算機、通信、布線和控制技術，建立一個由家庭安全防護、網絡服務和家庭自動控制等系統組成的家庭綜合服務與管理集成系統，從而實現全面的安全防護、便利的通信網絡以及舒適的居住環境的家庭住宅。

二、ZigBee技術簡介

ZigBee技術是一種重要的短距離、能實現雙向無線通信的技術，由于它具有低成本、低速率、低功耗、低復雜度這些特點，通常被用于自動控制和遠程控制領域。ZigBee協議框架結構主要包括物理層、媒體訪問控制層、網絡層、安全服務層、應用層等五個部分。

ZigBee技術自組網的網絡拓撲結構主要有星型、樹型和網狀三種，在組網時可以根據項目自身的實際需要來選擇其中一種或多種網絡拓撲結構。與普通網絡一樣，每個ZigBee網絡至少有一個類似于路由器功能的器件——協調器，和若干個終端節點，這樣就能建立網絡并對網絡施行協調功能。

三、智能家居實訓系統設計

（一）系統功能需求

根據實現原理及功能來劃分，共包含智能網關板、LED燈光控制板、輕觸開關控制板、485信號控制板、溫濕度光敏采集板、報警監測控制板、節點配置模塊、窗磁報警器控制板等八種。系統通過物聯網應用上位機管理軟件可實現智能照明、智能安防、人臉識別門禁、智能音響、智能冰箱、能耗監測、環境監測、智能窗簾等子系統的功能。

（二）系統總體設計

智能家居實訓系統是以ZigBee技術為基礎，綜合網線網絡通信技術、建立起來的一套完整的家居控制系統。本系統需要在家居設備之上安裝與之功能相對應的節點模塊，這些節點模塊包括了傳感器、執行器和通信模塊。各個節點模塊將各自采集的信息經過處理之后通過家庭控制子網傳輸到家庭控制中心，家庭控制中心將信息上傳到家庭網關，家庭網關響應用戶遠程提交的查詢指令通過Internet將結果反饋到用戶手中的移動終端之上。用廣的控制指令按照相同的路徑傳輸給節點模塊執行設定操作。

本系統實現對物聯網三層（感知層，網絡層，應用層）的全方位技術運用，比較全面的兼顧了物聯網所涉及的各類技術，包括無線傳感器硬件、嵌入式軟件系統、Wifi、Internet端應用軟件開發教學，設計提供了智能家居多個子系統的應用實訓。

系統提供了功能強大的以ARM處理器為內核的網關硬件和自主研發的網關核心軟件，不僅能完成多種無線網絡管理，傳感器和射頻識別信息處理，而且可以通過不同無線和有線網絡路徑，將數據傳輸到上位機管理平臺，并存入數據庫，支持遠程訪問，并運用虛擬技術仿真智能家居場景及設備解決場地及設備制約因素。

（三）系統詳細設計

系統主要包括ARM11 處理器S3C6410和Zigbee模塊組成的家庭網關 、無線路由器、Zigbee 終端設備（ 如紅外探測器、門磁開關和火災探測器和煙感燃氣探測器等）。

系統的內部結構呈 Zigbee 星型網絡結構，由傳感器獲取的相關數據以及各種電器狀態的信息，從終端節點模塊傳送至家庭網關，用戶和家庭網關鏈接到同一個無線路由器，這樣用戶就可以通過internet用戶界面管理家中電器狀態。

1.系統主控制器

智能家居主控制器接收由協調器傳輸來的各類傳感器返回的狀態信息，通過事先由用戶設定好的各個指標如溫度、濕度、光照條件等信息的閾值進行綜合智能判斷，并采取對應的控制措施發出各類家電控制指令。

家庭網關是以ARM11處理器為核心開發的，管理整個系統的終端節點。實訓系統中協調器管理與控制整個Zigbee 無線傳感網絡，每個終端節點設備都加入網絡，并通過此網絡進行數據的保存和處理。

2.終端節點

系統中的終端節點采用集微處理器和RF收發芯片一體的SoC芯片 CC2530 作為主要硬件平臺，模塊不僅具有ZigBee 收發模塊，還有一個MCU 內核的單片機，通過繼電器采集傳感器信息、轉發命令和控制設備的運行狀態。

系統中的終端節點包括三表計量節點、環境溫度濕度監測和控制節點、報警信號采集節點、家電控制節點、燈光控制節點等。主要進行環境中溫度、濕度等各種數據的采集、非法闖入、火災或有毒氣體等意外災難情況的探測以及對各種家電設備的控制。

四、總結

本文在深入了解智能家居系統的基礎上，設計出了基于無線傳感器網絡的智能家居實訓系統“設計包括了智能家居系統的硬件設計和軟件設計兩方面”。與傳統的基于綜合布線技術的智能家居系統相比，存在一些優勢，但智能家居實訓系統通信質量及穩定性和可靠性的好壞及用戶操作的便利性直接影響了智能家居的品質，因此，我們需要進一步完善系統。

參考文獻

[1]滿莎，楊恢先，彭友，王緒四.基于ARM9的嵌入式無線智能家居網關設計[J].計算機應用，2010.

[2]李強.基于ZigBee技術的智能家居設計方案[A].天津市電視技術研究會2012年年會論文集[C].

[3]趙雨境.物聯網時代的智能家居系統[J].物聯網技術，2013，5.