摘 要：本文設(shè)計(jì)了一套低成本無線智能家居系統(tǒng)的解決方案，具有安全，可靠，穩(wěn)定的顯著特點(diǎn)，以及智能家居系統(tǒng)市場的廣大前景.本文還闡明了系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)軟件和硬件部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。并對關(guān)鍵技術(shù)（GPRS、24L01）的流程做了詳細(xì)的闡述。

關(guān) 鍵 詞：無線智能家居；GPRS；24L01

中圖分類號：TP368.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 引言

本系統(tǒng)主要分為服務(wù)器端、控制端和客戶端。服務(wù)器端為ARM板，承擔(dān)信息采集，本地監(jiān)控的任務(wù)，ARM板采用了Linux系統(tǒng)，Linux以其體積小、可裁剪性和可移植性等特點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用在嵌入式領(lǐng)域[1]；控制端為外圍硬件設(shè)備，接收信息，控制設(shè)備；客戶端為手機(jī)端，實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器的交互，遠(yuǎn)程監(jiān)控的作用。本文所涉及的智能家居系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）通信用到TCP協(xié)議，無線通信，可靠性強(qiáng)；（2）成本低 ；（3）多方式接入；（4）可擴(kuò)展性強(qiáng)；（5）界面友好 。本文重點(diǎn)分析服務(wù)器端程序設(shè)計(jì)與硬件單片機(jī)端程序設(shè)計(jì)所需關(guān)鍵技術(shù)。

2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)服務(wù)器端ARM外與OpenWRT路由器連接再與單片機(jī)主控板連接，單片機(jī)主控板中插入24L01模塊，24L01模塊通信時(shí)廣播信號給其余24L01模塊，其余24L01模塊分別接入不同的單片機(jī)系統(tǒng)中，單片機(jī)系統(tǒng)中接入外圍硬件電氣設(shè)備。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

3 軟、硬件設(shè)計(jì)

智能家居服務(wù)器軟件分為四個(gè)模塊，開機(jī)后，進(jìn)行初始化操作，獲取系統(tǒng)時(shí)間并在主界面上顯示出來，服務(wù)器作為Socket通信中的客戶端，等待與路由器服務(wù)器連接，進(jìn)而可以獲取硬件傳來的信息。

結(jié)構(gòu)模塊中第一個(gè)模塊為獲取信息模塊，對溫濕度傳感器傳來的信息進(jìn)行獲取，顯示在主界面上，且單片機(jī)會每隔一分鐘向服務(wù)器端發(fā)送各個(gè)傳感器的狀態(tài)，服務(wù)器進(jìn)行協(xié)議分析，分析出家中的安全狀態(tài)；第二個(gè)為報(bào)警狀態(tài)，當(dāng)接收到的信息中進(jìn)行協(xié)議分析發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)，會向房主發(fā)送短信，報(bào)告家中危險(xiǎn)，同時(shí)家中蜂鳴器響起，發(fā)出警報(bào)；第三個(gè)為發(fā)送模塊，可以發(fā)送指令，控制硬件開關(guān)的閉合；第四個(gè)為設(shè)置模塊，有定時(shí)功能，可以在操作界面設(shè)置電器的開關(guān)時(shí)間，設(shè)置成功后，到達(dá)設(shè)置時(shí)間，即可觸發(fā)開關(guān)，啟動或關(guān)閉電器。

硬件部分中的一個(gè)主角為24L01模塊。此模塊有工作穩(wěn)定可靠、傳輸速率高、體積小、成本低、功耗低[2]。具有自動應(yīng)答和自動在發(fā)射功能，它與單片機(jī)主控板相連，即為一個(gè)單獨(dú)的功能模塊，可以自由移動，不受外圍連接電線煩惱。切擴(kuò)展性強(qiáng)。

4 關(guān)鍵技術(shù)分析

4.1GPRS線程監(jiān)聽

此系統(tǒng)用到了GPRS模塊，GPRS中最重要的兩個(gè)功能：發(fā)短信和收短信，發(fā)短信可以在你需要的時(shí)候發(fā)送，而收短信則不定，需要實(shí)時(shí)監(jiān)聽，所有GPRS的基本AT指令都一樣，而他們的返回字符確因?yàn)椴煌吞柲K而有所差別，線程中要做的就是不斷地寫入AT指令，接收返回字符，判斷如此循環(huán)。本系統(tǒng)用到GPRS模塊中解析AT指令返回字符流程圖大致如圖3所示。

4.2 24L01

24L01程序包含了主機(jī)程序和從機(jī)程序。主機(jī)程序包含串口通信和24L01通信，其中串口通信關(guān)鍵在于分析WIFI傳回的串口信息，24L01通信關(guān)鍵在于發(fā)送給不同的從機(jī)，根據(jù)從機(jī)的接受地址不同，從而實(shí)現(xiàn)了1對多的操作。從機(jī)程序，關(guān)鍵在于分析主機(jī)傳回的信息，通過接受主機(jī)24L01傳回的數(shù)據(jù)從而做出相應(yīng)的操作，同時(shí)有 的從機(jī)需要將自己的傳感器檢查到的信息實(shí)時(shí)傳回給主機(jī)，我是通過定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)，每隔多長時(shí)間該從機(jī)主動與主機(jī)配對，如果當(dāng)時(shí)主機(jī)不忙，就會將數(shù)據(jù)傳回給主機(jī)，忙則等待。

4.3 協(xié)議指令

本系統(tǒng)定義了控制端與服務(wù)器的通信指令協(xié)議，如表1所示。

6 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的智能家居系統(tǒng)，可操作性強(qiáng)，兒童、老年人也易上手，安全、穩(wěn)定，能保證家庭安全，易于擴(kuò)展外圍硬件設(shè)備及后期建設(shè)擴(kuò)大系統(tǒng)規(guī)模?？梢蚤L時(shí)間運(yùn)行，外圍硬件只需電池供電即可，低耗能，前景好。

參考文獻(xiàn)

[1] 周敬瓊.基于嵌入式Linux的智能家居系統(tǒng)的研究[D].武漢科技大學(xué)，2010.

[2] 丁永紅，孫運(yùn)強(qiáng).基于nRF24L01的無線數(shù)傳系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].國外電子測量技術(shù)，2008（4）：15-17.

[3] 蔡志明，等，著.精通QT4編程（第2版）[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.