基于ARM的智能家居控制通信控制站的設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：設(shè)計一個基于嵌入式Linux的智能家居系統(tǒng)，核心為嵌入式Linux系統(tǒng)，硬件平臺為ARM S3C2440，系統(tǒng)主要由GSM模塊SIM900A、DS18 B20、QM-2氣體傳感器、DHT11濕度傳感器、光敏傳感器、帶觸摸屏的LCD模塊等構(gòu)成。系統(tǒng)初始化正常工作后，定時采集傳感器數(shù)據(jù)，若采集數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，則對室內(nèi)的相應(yīng)設(shè)備進行控制使其達到指定指標，并將所得數(shù)據(jù)選擇性通過GSM發(fā)送或者報警達到有效控制室內(nèi)設(shè)備的目的，也可通過短信方式控制室內(nèi)設(shè)備運作。實物實驗證明本系統(tǒng)運行穩(wěn)定，符合設(shè)計要求。
關(guān)鍵詞：智能家居；ARM9；Linux；GSM模塊

0 引言
物體信息化是現(xiàn)代社會信息化建設(shè)的“催化劑”和“增倍器”。只有走集成整合信息技術(shù)以及信息數(shù)據(jù)之路，企業(yè)的信息化建設(shè)才能真正發(fā)揮作用，才能進一步推動信息建設(shè)上水平。現(xiàn)代物體信息化的發(fā)展，直接刺激了新生事物的生長，物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，讓IT業(yè)充滿了挑戰(zhàn)。
智能家居控制系統(tǒng)可以定義為一個過程或者一個系統(tǒng)。利用先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)、將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)，有機地結(jié)合在一起，通過統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間。還將原來的被動靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ?，提供全方位的信息交換功能，幫助家庭與外部保持信息交換暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時間，增強家居生活的安全性，甚至為各種能源費用節(jié)約資金。設(shè)計是基于嵌入式Linux的智能家居系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由GSM模塊SIM900A、DSl8820、QM-2氣體傳感器、DHT11濕度傳感器、光敏傳感器、帶觸摸屏的LCD模塊等構(gòu)成。系統(tǒng)初始化正常工作后，定時采集傳感器數(shù)據(jù)，若采集數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，則對室內(nèi)的相應(yīng)設(shè)備進行控制使其達到指定指標，并將所得數(shù)據(jù)選擇性通過GSM發(fā)送或者報警達到有效控制室內(nèi)設(shè)備的目的，也可通過短信方式控制室內(nèi)設(shè)備運作。實物實驗證明本系統(tǒng)運行穩(wěn)定，符合設(shè)計要求。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)由ARM芯片S3C2440為控制中心，控制硬件和傳輸信息。硬件包括各式傳感器如氣體，光照，溫度，濕度，防盜傳感器，系統(tǒng)內(nèi)部各層次通信的方式由多種通信方式組成如：GPIO，A／D采樣，串口，Spi等；外部通訊方式由GSM通信模塊和由ARM為核心的RJ45網(wǎng)口通信；顯示器是由LCD加上電阻屏組成的液晶顯示器界面終端。其系統(tǒng)框圖如圖1所示。

系統(tǒng)采用Linux操作系統(tǒng)為任務(wù)控制系統(tǒng)。
人機交互界面使用帶有觸摸屏的LCD液晶顯示器，采用ARM內(nèi)部自帶的LCD驅(qū)動和電阻屏驅(qū)動硬件控制采集數(shù)據(jù)。
遠程通信采用SIM900A模塊，使用短信通信的模式，可以將系統(tǒng)的參數(shù)和用戶的任務(wù)以短信作為載體來進行相應(yīng)的交流。
聲音模塊采用了外置的芯片UDA1341TS，具有雙通道聲音輸入輸出的功能，和ARM通信采用IIS通信協(xié)議，快速抗干擾能力強。
傳感器網(wǎng)絡(luò)采用各式傳感器，例如：溫度、濕度、光照度、氣體、防盜等等，通訊協(xié)議上由于通訊的方式不同所以為每一個傳感器都制作了對應(yīng)的通信驅(qū)動。
調(diào)節(jié)設(shè)備有溫度調(diào)節(jié)設(shè)備、干燥設(shè)備，增濕設(shè)備、光照調(diào)節(jié)設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備、加熱設(shè)備。

2 硬件設(shè)計
(1)溫度傳感器與降溫裝置
此模塊主要通過DS18B20來采集家庭的各點溫度所設(shè)計，其電路圖如圖2所示。

降溫裝置用來對空氣溫度進行調(diào)節(jié)，達到控制室溫的目的，其電路圖如圖3所示。

裝置使用延時繼電器通過控制三極管的信號使繼電器得電后導(dǎo)通電阻絲，當(dāng)需要加熱電阻絲時，將DIN引腳拉高，此時三極管導(dǎo)通，繼電器線圈得電吸合開關(guān)，這時電熱絲得電加熱，等待DIN變?yōu)榈碗娖綍r，繼電器失電斷開，此時開關(guān)斷開，電熱絲斷電停止加熱，為了防止陡然對電熱絲加電和停電而使電熱絲壽命減少，加上了電容保護。