基于BOA和nRF24L01的智能家居系統(tǒng)

　　1 引言

　　人們生活水平的提高以及科技的進(jìn)步，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，智能家居將慢慢成為未來(lái)家居生活的發(fā)展方向。1984年在美國(guó)誕生了世界上第一座智能家居建筑，從此以后，世界上的各大公司和科研單位不斷加速在智能家居方面的研究，他們分別提出了自己的智能家居解決方案，其中以新加坡提出的技術(shù)方案最具代表性，他的智能家居系統(tǒng)包括三表抄送、安防報(bào)警、家電控制、家庭智能控制面板、監(jiān)控中心等功能，目標(biāo)在于將家庭中與信息相關(guān)的通信設(shè)備、家用電器和家庭安防裝置通過(guò)總線技術(shù)連接到家庭智能化系統(tǒng)上，從而進(jìn)行集中或遠(yuǎn)程控制和管理。在未來(lái)，智能家居不僅要為用戶(hù)提供健康、舒適安全和安全的生活環(huán)境，而且用戶(hù)還能夠

　　遠(yuǎn)程控制家庭電器設(shè)備和監(jiān)控自己的家居狀態(tài)。因此，本系統(tǒng)家從遠(yuǎn)程要滿(mǎn)足這樣的需求，一方面需要把家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)，因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)已經(jīng)滲透到我們生活的各個(gè)角落，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)可以隨時(shí)隨地的遠(yuǎn)程控制家庭電器設(shè)備和監(jiān)控自己的家居狀態(tài)；另一方面在家庭內(nèi)部采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這樣可以提供更大的靈活性、流動(dòng)性，更符合家庭網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)潔性、靈活性、模塊化、擴(kuò)展性及獨(dú)立性的通信特點(diǎn)。因此本系統(tǒng)將從網(wǎng)絡(luò)化和無(wú)線化兩方面著手來(lái)構(gòu)建智能家居系統(tǒng)。

　　2 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

　　為了讓智能家居控制系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信，以及為了方便以后擴(kuò)展外圍模塊去實(shí)現(xiàn)更多的功能，本設(shè)計(jì)基于嵌入式智能家居監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)在擬采用模塊化設(shè)計(jì)，擬由4個(gè)子系統(tǒng)組成：ARM控制中心、協(xié)調(diào)器、節(jié)點(diǎn)1、節(jié)點(diǎn)2，其系統(tǒng)總體如圖1所示。

　　ARM控制中心主要完成的工作有：處理協(xié)調(diào)器發(fā)過(guò)來(lái)的信息，并且將相關(guān)的控制信息發(fā)送給協(xié)調(diào)器；其內(nèi)部安裝嵌入式 WEB服務(wù)器，主人可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)獲取各個(gè)節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)和控制各個(gè)節(jié)點(diǎn)的工作。此外，它還要處理火災(zāi)，盜賊闖入燈異常信息，然后通過(guò)GPRS模塊用短信把相應(yīng)的報(bào)警信息發(fā)送給主人。

　　協(xié)調(diào)器主要負(fù) 責(zé)ARM控制中心和各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的無(wú)線通信。一方面接收節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2的數(shù)據(jù)，然后通過(guò)串口送入到ARM控制中心進(jìn)行處理；另一方面可以把前端的控制指令轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。

　　節(jié)點(diǎn)1的功能：把傳感器采集到的溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的通過(guò)無(wú)線傳輸給協(xié)調(diào)器；當(dāng)有火情和盜賊闖入的時(shí)候，蜂鳴器立即報(bào)警并把相應(yīng)的信息通過(guò)無(wú)線發(fā)送給協(xié)調(diào)器；實(shí)現(xiàn)對(duì)點(diǎn)燈的控制。

　　節(jié)點(diǎn)2完成 “電器”的定時(shí)控制功能。定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間可以通過(guò)客戶(hù)機(jī)來(lái)設(shè)定，并且可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查詢(xún)定時(shí)器的剩余時(shí)間；在此，實(shí)現(xiàn)濕度的監(jiān)測(cè)。

　　3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

　　3.1 控制中心的設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)中采用的ARM芯片為 S3C2440，S3C2440是由三星公司生產(chǎn)的一種性?xún)r(jià)比很高的ＣＰＵ芯片，由于該芯片價(jià)格低、功耗低和體積小等顯著的特點(diǎn)，主要用于手持設(shè)備和一般類(lèi)型應(yīng)用的設(shè)備。

　　控制中心硬件電路主要有主控模塊（S3C2440）、存儲(chǔ)單元（64M SDRAN 和64M Nand Flash）、以太網(wǎng)接口、串行通信接口等，其硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　3.2 手機(jī)短消息模塊

　　系統(tǒng)采用的是SIM300模塊，該模塊是SICOM公司研制和生產(chǎn)的 ＧＳＭ／ＧＰＲＳ無(wú)線通信模塊，其可以實(shí)現(xiàn)的功能有 ＧＰＲＳ網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收發(fā)、語(yǔ)音通話(huà)、短信收發(fā)、彩信收發(fā)等［５］。本系統(tǒng)主要用到的功能是短信的發(fā)送，當(dāng)有火災(zāi)或者盜賊 闖 入 的 時(shí) 候，系統(tǒng)會(huì)議短信的方式告訴主人。

　　SIM300和S3C2440之間是通過(guò)串口通信的。其短信數(shù)據(jù)傳輸硬件組成如圖3所示。