智能家居系統(tǒng)高清數(shù)字顯示終端設(shè)計(jì)方案

摘要：闡述了基于M2M 技術(shù)的智能家居系統(tǒng)和數(shù)字顯示終端的設(shè)計(jì)原理與方案，介紹了數(shù)字顯示終端的硬件實(shí)現(xiàn)和軟件實(shí)現(xiàn)，重點(diǎn)解決了數(shù)字顯示模塊的組網(wǎng)問(wèn)題。

　　無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、嵌入式處理技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無(wú)線控制技術(shù)的發(fā)展， 給智能家居領(lǐng)域的發(fā)展帶來(lái)了實(shí)際可行的應(yīng)用成果。同時(shí)， M2M 技術(shù)的應(yīng)用使智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更加人性化。

　　目前， 國(guó)內(nèi)外很多公司的智能家居系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的室內(nèi)電氣設(shè)備的控制和各種計(jì)量設(shè)備（煤氣、水和電） 的無(wú)線抄表， 但許多公司的智能家居系統(tǒng)還缺乏一種可以迅捷地進(jìn)行室內(nèi)電氣設(shè)備工作狀態(tài)檢測(cè)和控制以及可供用戶(hù)隨時(shí)查詢(xún)、記錄抄表數(shù)據(jù)的手持智能顯示終端。筆者設(shè)計(jì)的智能家居系統(tǒng)數(shù)字顯示終端是一個(gè)基于ZigBee 技術(shù)和USB OTG 技術(shù)的用戶(hù)和智能家居系統(tǒng)互動(dòng)的媒介，可有效地幫助用戶(hù)實(shí)現(xiàn)對(duì)智能家居系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)和抄表數(shù)據(jù)查詢(xún)。

　　1 數(shù)字顯示終端

　　數(shù)字顯示終端是基于M2M 技術(shù)的智能家居系統(tǒng)唯一最終面向用戶(hù)的部分。采用ZigBee 技術(shù)和USB OTG 技術(shù)完成對(duì)無(wú)線設(shè)備的監(jiān)控和抄表數(shù)據(jù)的查詢(xún)、記錄。

　　1.1 基于M2M 技術(shù)的智能家居系統(tǒng)

　　基于M2M 技術(shù)的智能家居系統(tǒng)主要通過(guò)Zig-Bee 技術(shù)與相關(guān)的無(wú)線設(shè)備組建無(wú)線局域網(wǎng)， 采集無(wú)線傳感器的數(shù)據(jù)和輸出控制信號(hào)， 并由塢站將采集到得數(shù)據(jù)匯總封裝后通過(guò)M2M網(wǎng)關(guān)和Internet傳送到提供相關(guān)家居服務(wù)的公司的服務(wù)器上。它主要由5部分組成： 低功耗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)匯總傳輸系統(tǒng)（又稱(chēng)塢站）， 數(shù)字顯示終端， M2M網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器， 并主要使用在居家能源管理和居家自動(dòng)化兩個(gè)方面。

　　1） 居家能源管理。塢站將管理安裝在家庭中的幾個(gè)低功耗無(wú)線傳感器（煤氣、水和電）。所有塢站從無(wú)線傳感器采集到的信息在對(duì)接模式時(shí)被傳送給數(shù)字顯示終端。數(shù)字顯示終端將使用文字、圖形、圖標(biāo)和圖片把這些信息顯示出來(lái)。

　　2） 居家自動(dòng)化。這種情況類(lèi)似于居家能源管理， 只是其使用的無(wú)線傳感器可以管理輸入輸出信號(hào)以控制室內(nèi)電氣設(shè)備， 如門(mén)窗、室內(nèi)照明等設(shè)備。

　　本套智能家居系統(tǒng)主要將M2M 技術(shù)融合在網(wǎng)關(guān)， 而最終面向用戶(hù)的只是數(shù)字顯示終端（見(jiàn)圖1）。

1.2 數(shù)字顯示終端的設(shè)計(jì)原理與方案

　　數(shù)字顯示終端是智能家居系統(tǒng)與用戶(hù)互動(dòng)的關(guān)鍵部分， 通過(guò)ZigBee 技術(shù)與安裝在室內(nèi)的低功耗無(wú)線設(shè)備建立無(wú)線局域網(wǎng)， 監(jiān)控?zé)o線設(shè)備的工作狀態(tài)， 并通過(guò)USB OTG 高速數(shù)據(jù)傳輸接口與塢站連接， 將塢站采集到的抄表數(shù)據(jù)以圖、表或文字的形式顯示出來(lái)， 同時(shí)將檢測(cè)到的室內(nèi)低功耗無(wú)線設(shè)備的工作狀態(tài)發(fā)送到服務(wù)器， 供用戶(hù)遠(yuǎn)程登錄服務(wù)器監(jiān)測(cè)和控制低功耗無(wú)線設(shè)備。數(shù)字顯示終端工作在兩種模式下， 一種是對(duì)接模式進(jìn)行， 即通過(guò)USBOTG 高速數(shù)據(jù)傳輸接口和塢站連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；另一種是移動(dòng)模式， 即不與塢站連接的工作狀態(tài)，這時(shí)它只能檢測(cè)和控制相關(guān)低功耗無(wú)線設(shè)備。USBOTG 接口不僅可以傳輸數(shù)據(jù)， 當(dāng)數(shù)字顯示終端與塢站對(duì)接時(shí)， 可以通過(guò)USB OTG 接口給數(shù)字顯示終端的蓄電池充電。

　　數(shù)字顯示終端主要由無(wú)線模塊、顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)傳輸接口、電源部分和用戶(hù)導(dǎo)航鍵6 部分組成（見(jiàn)圖2）。