基于arm的智能家居系统方案.docx

基于ARM的智能家居系统设计方案系统综述智能家居（Smart Home）是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务管理系统，以提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。衡量一个智能家居系统的成功与否，并非仅仅取决于智能化系统的多少、系统的先进性或集成度，而是取决于系统的设计和配置是否经济合理并且系统能否成功运行，系统的使用、管理和维护是否方便，系统或产品的技术是否成熟适用，换句话说，就是如何以最少的投入、最简便的实现途径来换取最大的功效，实现便捷高质量的生活。智能家居通常包括以下子系统：访问/控制系统通过电脑、手持终端等设备了解家中状况，对设备进行控制。门禁系统门禁系统主要包括以下功能，室外监控功能：当门口有异响自动提示，能在家中或远程看到外面情况；拍照存档功能：当家中没人且有人按动门铃，便自动拍照存储，方面房屋主人查询；可视对讲功能：有客来访，可自由通话，并能看到外面情况，并能控制门锁的打开关闭；远程开锁功能：可以通过Internet 网，在任何地方开启家里的门锁。视频监控系统视频监控的基本功能主要有：远程监控：可以进行实时本地和远程网络监控；远程控制：可以实现远程对设备的各种控制，可以对图像质量，分辨率，图像缩放进行操作，可以对云台的移动方向进行控制；视频存储：能够将视频数据本地存储，能够在任何时候对这些数据进行回放；移动侦测：布防后能够发现移动的物体并报警。门窗控制系统可以在室内任何位置以及远程对门窗以及窗帘进行打开关闭操作。具备自动防风防雨功能，当检测到下雨刮风时，自动关闭窗户。同时能与环境检测系统联动，当发现室内空气环境不好或者发现可燃气体时能自动开窗通风。入侵检测功能能够及时发现暴力入侵情况，并向安防系统发送报警信号。家电控制系统通过ZigBee/红外转发器，以红外遥控和电源控制相结合的方式对传统家电（如：电视机、空调、冰箱、电饭煲、淋浴器、微波炉等）进行控制以及状态查询。同时对家中总电源以及各个电源接口进行打开关闭的操作，实现对部分家电的控制，同时可杜绝家电待机耗电情况。环境检测系统环境监测系统主要对家庭内部环境数据进行监测。包括：温度监测、可燃气体监测、火灾监测、空气质量检测等等。并能与安防系统联动，出现异常情况时能够及时报警。 智能家居系统示意图平台选择控制系统平台选择智能家居的控制系统是智能家居的核心组成部分，相当于整个智能家居系统的神经中枢，因此系统平台的选择对于项目成功与否至关重要。嵌入式处理器有众多的架构和种类，不同的处理器从性能到成本以及总线接口、外围电路各有不同。目前，采用ARM体系的微处理器已经遍布在消费电子、工业控制、通信、网络等领域。据统计，基于ARM体系结构的嵌入式微处理器占据了RISC类型处理器75%以上的市场份额。在全球范围内，使用ARM授权生产微处理器芯片的厂商多达数十家，就连众所周知的芯片巨头英特尔公司在通信领域也开发了基于ARM体系结构的微处理器。基于本项目高性能，低功耗，低成本的要求，本项目采用基于ARM的嵌入式系统。由于本系统主要目的是用于实验验证，因此采用时下流行的树莓派（Raspberry Pi）作为控制系统开发平台。树莓派是专为学生计算机编程教育而设计，只有信用卡大小的卡片式电脑，自问世以来，受众多计算机发烧友和创客的追捧，曾经一“派”难求。树莓派外表虽然“娇小”，内“心”却很强大，视频、音频等功能通通皆有，可谓是“麻雀虽小，五脏俱全”。树莓派功能示意图客户端平台选择智能家居客户端主要指用户操作界面及其软件系统，包括完整的智能家居控制界面，具备无线编码学习功能和个性化情景模式，用户可以通过配置，来实现自定义的智能家居体验。据调研机构Strategy Analytics必威体育精装版的报告显示，Android以83.6%的市场占有率稳居移动操作系统市场之首。为了最大限度的运用市场上现有的资源，本系统首先开发基于Android的智能家居远程客户端。硬件设计方案控制系统硬件设计方案由于该系统主要用于实验验证，硬件设计上以简单为主，主要包括一下几个模块：主控系统：树莓派开发板（Raspberry Pi Model B+）监视系统：USB摄像头（罗技Pro5000）家电模拟系统：控制器（单片机AT89C51）、模拟家电（LED灯）、模拟传感器（按键）通信系统：Wi-Fi模块（联想2代B型迷你无线网卡）控制系统硬件示意图客户端硬件设计方案客户端需支持市面上主流Android手机。软件设计方案控制系统软件设计方案控制系统软件设计包括两个方面：一是嵌入式操作系统，另一个是嵌入式服务器软件。在选择嵌入式操