基于ARM7的遠程智能住宅控制裝置的研制

摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們對生活要求的不斷提高，實現(xiàn)家庭智能的遠程控制已經(jīng)成為必然的趨勢。本文采用嵌入式系統(tǒng)、GPRS通訊技術(shù)和RS485總線技術(shù)相結(jié)合的方式，研制了一種操作簡單且成本較低的遠程智能家電控制系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)，可以將家中的電器、防盜系統(tǒng)、水電系統(tǒng)有機的結(jié)合起來，實現(xiàn)對家用電器和各個子系統(tǒng)的智能管理。同時能通過短信等方式，實現(xiàn)對家庭系統(tǒng)的遠程監(jiān)控。
關(guān)鍵詞：家庭控制裝置；ARM7；89C52

1 總體方案設(shè)計
　　如圖l所示。智能家電控制系統(tǒng)由家庭智能控制模塊、家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、以及GPRS模塊等幾部分構(gòu)成。

　　(1)家庭智能控制器：該部分是系統(tǒng)的核心。采用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計，能夠自動運行、處理數(shù)據(jù)，通過RS485總線管理和控制家庭系統(tǒng)。并且控制器通過GPRS模塊，實現(xiàn)家庭系統(tǒng)與外部網(wǎng)絡(luò)的通訊，使用戶可以通過短信和互聯(lián)網(wǎng)等方式實現(xiàn)家庭系統(tǒng)的遠程控制，同時，控制器還通過鍵盤和顯示屏為用戶提供人機界面，方便用戶實現(xiàn)本地控制。
　　(2)家庭系統(tǒng)：家庭系統(tǒng)通過單片機組成若干小的控制系統(tǒng)控制各家用設(shè)備，并通過統(tǒng)一的控制總線將這些小的控制系統(tǒng)組成網(wǎng)絡(luò)，連接到家庭智能控制器，受家庭智能控制器控制。
　　家庭智能控制器系統(tǒng)的具體功能包括：
　　(1)家用設(shè)備的數(shù)據(jù)采集：采集家用設(shè)備包括室內(nèi)溫度、燈具家電、防盜門等設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，經(jīng)控制器處理后反饋給用戶。
　　(2)本地控制：用戶通過控制器上的鍵盤和顯示屏，對家用設(shè)備進行監(jiān)控。
　　(3)遠程控制：遠程用戶可以通過發(fā)送手機短信或通過互聯(lián)網(wǎng)對家庭系統(tǒng)進行控制和查詢。
　　(4)自動報警：當控制器檢測到非法闖入或溫度超高等報警信號時，及時觸發(fā)室內(nèi)報警裝置，并通過發(fā)送報警短信等方式及時通知用戶。
　　(5)溫度查詢：用戶可以通過控制器查詢室內(nèi)溫度。
　　(6)紅外家電控制：接收用戶命令，通過紅外發(fā)射電路控制電視、空調(diào)等紅外可控的家電設(shè)備。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
2．1 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　本文選用三星公司S3C4480芯片作為控制器的中心控制模塊，負責和GPRS通信模塊、家庭系統(tǒng)模塊、數(shù)據(jù)存儲、鍵盤、顯示屏等模塊進行通訊以及系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和處理。主要分為家庭智能控制器和家庭系統(tǒng)兩部分。
2．2 智能住宅家庭控制裝置的硬件設(shè)計
　　控制器的電路設(shè)計部分主要分為如下幾個模塊：
　　(1)ARM處理器S3C44B0的外圍電路模塊：包括電源管理、鍵盤、顯示屏以及SDRAM、Flash等數(shù)據(jù)及程序存儲設(shè)備。
　　(2)GPRS通信模塊及其外圍電路設(shè)計：GPRS模塊用于實現(xiàn)遠程用戶與控制終端的數(shù)據(jù)傳送，本文選用了西門子公司的MC35I模塊。其外圍電路設(shè)計主要完成了MC35模塊的供電部分，數(shù)據(jù)傳送、模塊啟動和關(guān)閉及工作模式指示等部分的電路設(shè)計。
　　(3)串口擴展：GPRS modem撥號上網(wǎng)需要處理器為其提供完整的9線串口，而S3C4480只提供了3線串口。因此本文通過外接雙通道的通用異步收發(fā)器ST16C2550擴展了完整的9線串口擴展。
　　(4)RS485轉(zhuǎn)換器：通過TI公司的RS485接口芯片75LBCl84，實現(xiàn)了S3C4480(單片機)串行口的TTL電平與RS485電平之間的轉(zhuǎn)換，該芯片的輸入阻抗為RS485標準輸入阻抗的2倍(≥24kΩ)，故可以在總線上連接64個節(jié)點。
2．2．1 ARM處理器的外圍電路設(shè)計
2．2．1．1 開發(fā)板資源的使用
　　開發(fā)板提供了豐富的外部資源，下面對除了電源、時鐘源、復(fù)位電路等必要配置外，系統(tǒng)使用到的部分資源作簡要介紹：
　　外部存儲器配置：2MB Flash、8MB SDRAM，為系統(tǒng)數(shù)據(jù)、程序和操作系統(tǒng)內(nèi)核的存儲和運行提供存儲空間。
　　擴展網(wǎng)口：10M網(wǎng)口，RTL8019AS，該部分用于從PC機上下載操作系統(tǒng)內(nèi)核和應(yīng)用程序。
LCD接口(帶LCD顯示屏)：320×240，STN，16級灰度，最大可接640×480256色。
鍵盤：鍵盤和LCD接口用于為用戶提供本地控制的人機交互界面。
串口：兩個標準RS232接口。用于和PC機連接，通過超級終端進行系統(tǒng)調(diào)試。
JTAG接口：利用JTAG仿真器可以通過JTAG邊界掃描口進行在線仿真。目前JTAG有兩種標準，即14針接口和20針接口，開發(fā)板采用的是標準14針JTAG接口，支持ARM7全系列處理器，支持STD，并口連接，支持網(wǎng)絡(luò)調(diào)試功能。