基于物聯網的智能家居控制系統設計

于長江　洪炎　蘇靜明　朱超　楊東東

【摘 要】本文結合了ZigBee無線通信技術、物聯網技術、人工智能技術、傳感器技術以及人臉識別技術等提出了基于物聯網的智能家居控制系統的軟硬件設計方案，并實現了智能化家居系統主要任務。

【關鍵詞】智能家居；ZigBee無線通信；CC2530

0 引言

隨著經濟的飛速發展，科技的不斷進步，人們對于生活水平的要求逐步提高，對于家居環境的舒適度特別是家居的智能化程度提出了越來越高的要求。

1 系統整體結構

系統主要分五個部分組成，供電部分：供電部分為智能家居控制系統室內系統部分供電。系統遠程通信部分：系統遠程通信部分主要是通過Internet進行遠程控制家居設備。中央控制器：中央控制器是智能家居控制系統的核心部分，中央控制器接收由各個功能子模塊采集到的數據信息然后對采集到的數據信息進行處理分析，并根據分析的數據做出相應的指令。功能子模塊：每個功能子模塊實現自己特定的功能。系統室內通信部分：系統室內通信部分主要是各功能子模塊與中央控制器之間的通信，選擇的無線組網技術是ZigBee無線技術。

2 系統的硬件設計

2.1 中央處理器型號

中央處理器采用CC2530芯片，CC2530所使用的是一個單周期的8051兼容性CPU內核。

2.2 LCD液晶顯示屏接口硬件電路

本設計中人機交互界面選擇LCD液晶顯示屏，采用以ST7920控制芯片的12864。

2.3 溫度傳感器硬件節點設計

智能家居控制中室內環境的溫度是我們進行控制的主要因素之一。利用溫度傳感器進行室內溫度的采集，將采集到的結果傳送到中央處理器，根據當前溫度值做出相應的處理，控制空調等設備進行溫度的調整。本設計采用DS18B20溫度傳感器進行溫度的采集。DS18B20的電路原理圖如圖3所示：

2.4 濕度傳感器硬件節點設計

智能家居控制中室內環境的濕度同樣也是我們進行控制的主要因素之一，利用濕度傳感器進行室內濕度的采集，將采集到的結果傳送到中央處理器，根據當前濕度值做出相應的處理，控制加濕器進行濕度的調整。本設計濕度傳感器模塊中采用的濕敏電阻是HR202，HR202是采用有機高分子材料的一種新型的濕度敏感元件。

2.5 煙霧傳感器硬件節點設計

在智能家居控制中，天然氣的泄漏以及火災的發生都是系統檢測的重要因素，本設計中檢測所采用的傳感器是MQ-2氣體傳感器，該傳感器所使用的氣敏材料是二氧化錫（SnO2），它具有在清潔空氣中電導率較低的特性。

2.6 光敏傳感器硬件節點設計

室內光線的明暗采集需要光敏傳感器采集，除此之外智能陽臺控制系統中同樣也用到光敏傳感器進行光線亮度的采集。

2.7 紅外測溫傳感器硬件設計

在廚房用煤氣灶燒水時由于離開廚房去做其它事情，往往會忘記正在燒水而引起事故，本設計中利用紅外線采集模塊實時采集水壺中水的溫度，當水的溫度達到設定值時，會發出報警聲，如果在一定的時間沒有人過來關閉燃氣灶，系統會自動切斷燃氣灶的燃氣供應。不僅僅是燒水，煲湯、蒸煮時可以根據不同的飯菜蒸煮的時間手動設置好時間，時間到后系統同樣會發出報警聲，如果一定時間內沒有人來，系統會自動切斷燃氣。本設計中采用非接觸MLX90614 紅外線測溫模塊進行對水壺中水溫的測量。

2.8 人臉識別模塊硬件設計

在我們的日常生活中由于小孩好奇誤操作燃氣灶而引發的事故屢見不鮮，本設計中就針對這樣情況進行了廚房燃氣灶的專門設計，本設計中引進了人臉識別技術，只有當人臉圖像識別成功后才能開啟安裝在燃氣管道上的燃氣電磁閥，進而開啟燃氣灶。

3 結束語

本文設計的基于物聯網的智能家居控制系統通過手機可以隨時隨地隨心所欲的實現對家居的控制，使人們的居住環境變得更加舒適、安權、智能。

【參考文獻】

[1]鄭純軍，張軼.多方式接入智能家居系統的研究與實現[J].微計算機信息，2011（5-2）：55，169.

[2]齊躍峰，劉宇鵬.基于ARM的智能家居視頻監控系統[J].電子技術設計與運用.

[責任編輯：朱麗娜]