基于ARM的智能家居远程监控系统设计

基于ARM的智能家居远程监控系统设计姓名：余康为学号：S13050558专业：计算机技术概述智能家居(SmartHome)也称智能住宅，是以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的居住环境。智能家居系统，利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术，与家居生活有关的各种子系统，有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加节能，安全和舒适。传统智能家居的缺点在传统智能家居系统设计中,智能家居控制中心与终端(家电设备、安防设备、三表等)之间多采用基于总线的有线连接方式,连接方式布线复杂、线路易腐蚀、维护不方便、影响室内美观等缺点。远程用户与智能家居控制中心之间的通信多采用电话线和网线的通信方式,未能将目前日益成熟的移动通信技术应用其中。智能家居控制中心多采用单片机作为控制核心,随着用户功能需求的增加,由于单片机软硬件资源有限,给系统的升级、维护及调试带来极大困难。系统组成智能家居终端、智能家居控制中心、客户端智能家居终端智能家居控制中心客户端蓝牙GPRS本文主要对安防报警系统的设计做了详细说明WIFI智能家居无线技术概述GPRS技术简述通用分组无线业务以分组交换技术为基础,采用IP数据网络协议,使现有GSM网的数据业务突破了最高速率为916Kb/s的限制,最高数据速率可达17112Kb/s。GPRS具有永远在线、高速传输、按流量计费、减少无线资源浪费及通信成本低等优点。蓝牙技术简述蓝牙技术主要目的是在全世界建立一个短距离的无线通信标准。它使用214～215GHz的ISM频段传送语音和数据。运用成熟、实用、先进的无线技术来代替电缆,它提供了低成本、低功耗的无线接口,使所有固定和移动设备通过微微网PAN(PersonalAreaNetwork)连接起来。嵌入式Linux介绍嵌入式Linux指对桌面版Linux经过小型化裁剪之后，能够固话在容量只有几K或者几M字节的储存器芯片中，适合于嵌入式系统特点的嵌入式操作系统。主要优点：1.硬件支持广泛2.内核高效稳定3.源代码开放，软件丰富4.良好的用户界面5.完善的网络通信和文件管理机制嵌入式Linux的基本架构系统的主要功能与总体结构设计主要功能用户通过手机或Internet实现对家电控制，门禁、安防等基础设施的远程实时监视与控制。总体结构设计系统核心：嵌入式Web服务器家居设备与Internet网络通信方式：浏览器/服务器模式（B/S）户主可以在任何地方，通过互联网或是手机，在浏览器中输入自己家庭网关的WEB服务器IP地址，打开智能家居的监控界面，对家庭环境进行监控。嵌入式Web服务器为使用户能够随时随地的通过网络浏览器监控家居中的各种情况，实现远程视频监控和家居设备的管理，需要构建嵌入式Web服务器和家居设备管理程序。因此，嵌入式Web服务器的构建和具有动态交互功能的家居设备管理程序设计是现实远程监控的关键问题。嵌入式Web服务器嵌入式Web服务器是指应用于嵌入式系统的Web服务器，功能类似于PC中的Web服务器，是嵌入式技术与网络技术融合的结果。目前，越来越多的嵌入式设备，如网络通信设备，信息家电设备，监控系统，工业控制系统都实现了内置Web服务器的远程设备，访问Web服务器提供的专用网页，实现对设备运行状态的检测盒控制。这里采用的是Boa服务器，Boa服务器的可执行代码只有60多KB，占用资源少，代码精简，小巧，运行速度快，应用广泛。Boa体系结构如下图嵌入式Web服务器嵌入式Web工作流程嵌入式Web服务器和普通PCWeb服务器一样，能够完成接受客户端请求，分析请求，响应请求，向客户端返回请求结果等任务，它的工作过程主要包括：完成Web服务器的初始化工作，如创建环境变量，创建TCP套接字，绑定端口，开始帧听，进入循环，以及接收浏览器的连接请求。当有客户端连接请求时，Web服务器负责接收客户端请求，并保存相关请求信息。在接受到客户端的请求之后分析客户端请求，解析出请求方法，URL目标和可选的查询信息及表单信息，同时根据请求作出相应的处理。Web服务器完成相应处理后，向客户端浏览器发送响应信息，关闭连接。Boa流程结构Internet智能家居控制中心电话网GPRS网络蓝牙无线传输网络手机用户安防智能终端1安防智能终端n…异地管理计算机（客户端）家电智能终端系统总体结构图蓝牙4.0传输距离更远60M，功耗更低纽扣电池数年，最高速最高速度24Mbps系统的软硬件设计系统软件采用多线编程技术实现，此设计主要针对GPRS网络，通过手机短信来监控家电及安防系统。主程序流程图开始串口初始化GPIO初始化GPRS初始化创建远程控制线程创建报警线程完成否恢复串口结束NY系统控制中心硬件设计智能终端以MCU为核心，外扩蓝牙从模块及其他外设接口智能家居控制中心硬件：嵌入式微处理器、外部存储器、数据通信接口、人机接口及调试接口MCU家用电器、安防设备蓝牙从模块RS232接口1RS232接口2A/D接口以太网接口USB接口GPRS接收蓝牙主模块环境因子传感器CS8900USB摄像头嵌入式微处理器（ARM）DRAMFLASH键盘LCDJTAG家电控制创建远程控制读串口数据命令解析关热水器开空调查看家电状态查看室温关空调开取暖阀关取暖阀开热水器复位火警复位家居报警启动家居报警发短信发短信采集家电状态采集室温系统在收到手机对家电控制命令后，在S3C2410X对应的GPIO口产生控制信号，该控制信号经放大后驱动继电器动作，从而实现家电的启停控制。安防报警读取报警短信分析报警信号盗警关闭中文短信火警关闭中文短信烟雾YN有人无YN原理流程图如下所示温度测试温度传感器采用DS18B20数字温度传感器测量范围为-55℃~+125℃，可编程为9～12位转换精度，通过RO与RI组合进行设置，当温度在-10℃～+85℃之间时测量误差位0.5度。本程序模块是根据DS18B20的温度检测程序来编写的，主机控制DS18B20完成温度转换必须经过3个步骤；每次读写之间都要对DS18B20进行复位，复位成功后发送一条温度转换指令，最后读取温度数值指令，这样可以实现对室温的数据采集。监控监控系统设计了中文命令集，命令集分两类指令：家电操作指令数据采集命令信息显示系统设计中的通信方案采用SIMCOM公司生产的SIM100-EGPRS模块：插入SIM卡后接入到中国移动或者中国联通网络。用户通过短信发送系统中文操作指令就可以方便地了解家中各种电器的工作状态并加以控制，同时在系统报警条件被触发时自动以中文短信的方式将报警信息发送到用户手机。开始DS18B20复位发送读取序列命令字读取并计算温度读取序列号DS18B20复位发送温度转换命令字结束室温采集流程图与传统智能家居系统相比，该系统控制中心硬件采用基于ARM920T内核的32位嵌入式微处理器S3C2410X微处理器作为控制核心，该芯片本身集成了包括存储器接口、通信接口(USB,RS232),A/D,JTAG等在内的丰富的硬件资源,可简化外围设备与微处理器的硬件连接程度,提高系统的稳定性、可靠性。软件采用Linux作为系统的嵌入式操作系统，该系统具有简单易行、成本低、可随时操作、易被用户接受的特点。该系统控制中心与智能终端之间采用蓝牙无线传输方式,避免了有线连接方式布线复杂、线路易腐蚀、维护不方便、影响室内美观等缺点。用户可以在GSM网络覆盖的任何范围内自由活动，发生入室盗窃或火灾迹象时会接收到报警信息，当需要时可观看各个监控点的情况，完全实现家电的手机远程遥控，在实际应用中具有一定的借鉴意义。结束语