基於Linux操做系統的 智能家居的設計

智能家居是當前社會一個新穎的話題，也是電子技術發展的方面，把電子技術充分應用在生活中。然而到目前爲止，智能家居才作到智能小區這個地步，由於實現智能家居的費用比較高。智能家居也是物聯網的一個分支，把家庭中的相關家居經過一個控制平臺，鏈接到網絡上，在聯網的條件下，能夠隨時查看家裏的狀況和控制。
　　物聯網的興起，爲智能家居提供了條件。如何經過簡化物聯網終端設備，最終開發出一套經濟實用的支持多終端應用的智能家居物聯網平臺是很是有意義、有價值的工做。本系統基於Linux操做系統，開發了一套融合無線移動網絡、射頻識別裝置的智能家居控制系統。此係統具備智能抄表、遠程開啓電器、射頻識別和遠程遙控等功能。
　　1　系統概述
　　本系統採用S3C2410芯片做爲主控制器，操做界面爲3.2寸TFT觸摸顯示屏。上電後，顯示屏顯示整個家居系統網絡內各設備，每一個設備分別對應一個圖標，包括燈光控制、風扇、冰箱、空調、溫度、電飯煲、煙霧、燃氣流量採集等。點擊圖標進入該設備相應的詳細信息欄。進入燈光控制界面，能夠方便地查看家中各房間亮燈狀況，也可遠程經過短信方式控制各房間的燈的亮滅；燃氣使用狀況可方便地發送至相關採集部門；坐在辦公室，一條短信能夠將電飯煲電源接通。家居中各設備與主控平臺間選擇了2.4 GHz的無線射頻收發芯片nRF2401，經過它能夠實現各家居設備與主控平臺間的無線通訊。主控平臺與外網的通訊，採用的是ATK-SIM900A GSM/GPRS終端無線模塊。煙霧傳感器採用MQ-2傳感器來採集室內煙霧狀況。智能家居控制系統結構框圖如圖1所示。
　　　圖1　智能家居控制系統結構框圖
　　嵌入式ARM2410系統開發平臺是整個智能家居系統的監控與管理中心，它主要集成了無線通訊模塊、射頻識別模塊、紅外感應模塊、觸摸顯示屏。該總控平臺一方面能夠經過無線模塊接收到外部命令（例如：手機短信），並經過射頻識別，控制對應的家居設備按指示工做，例如，打開電飯煲、空調或洗衣機。另外一方面，各家居設備運行信息能夠經過射頻模塊接收採集（例如電錶讀數等），處理後，能夠將數據發送到嵌入式ARM2410系統開發平臺，該平臺將數據分類處理後，可選擇有用數據發送至對應公司服務器（例如供電局、水廠等），實現自動抄表。
　　智能家居控制系統的中的每個家居設備，都須要分別安裝一個射頻識別模塊，經過該模塊能夠與嵌入式ARM2410系統開發平臺實現短距離無線通訊。
　　2　射頻識別模塊
　　nRF2401是一款工做在2.4～2.5 GHz世界通用ISM頻段的單片射頻收發器件。該射頻識別模塊能夠實現多機通訊，多機通訊採用頻分多址的方法，只須要在接收端對不一樣的通道配置地址便可。發送端使用相應的地址做爲本機地址。接收數據時經過讀取STATUS中相關位便可得知接收的是哪一個通道的數據。射頻識別模塊內包括：頻率發生器、加強型 SchockBurstTM模式控制器、功率放大器、晶體振盪器、調製器和解調器。輸出功率頻道的選擇和協議能夠經過對應的SPI接口進行設置。射頻識別模塊功耗低，當工做在發射模式下發射功率爲-6 dBm時，電流消耗爲9.0 mA；接收模式時爲12.3 mA，掉電模式和待機模式下電流消耗更低。
　　nRF2401在接收模式下能夠接收6路不一樣通道的數據，nRF2401在星形網絡中的結構如圖2所示。每個數據通道使用不一樣的地址，可是共用相同的頻道，也就是說6個不一樣的nRF2401設置爲發送模式後能夠與同一個設置爲接收模式的nRF2401進行通訊，而設置爲接收模式的 nRF2401能夠對這6個發射端進行識別。同一時刻，全部的數據通道都被搜索，但只能接　　
　　圖2　nRF24L01在星形網絡中的結構
　　

收一路數據通道的數據。nRF2401在確認收到數據後記錄地址，並以此地址爲目標地址發送應答信號，在發送端數據通道0被用做接收應答信號，所以數據通道0的接收地址要與發送端地址相等以確保接收到正確的應答信號。
3　煙霧的檢測
煙霧檢測採用MQ-2 傳感器模塊，模塊能檢測多種氣體，當氣體濃度超過程序中設定值的時候，模塊檢測出來並在相應引腳上產生信號，供單片機讀取。模塊有一下參數：
一、能夠用於家庭和工廠的氣體泄漏監測裝置，適宜於液化氣，丁烷，丙烷，
   甲烷，酒精，煙霧等的探測；
二、靈敏度可調；
三、工做電壓 5V 使用前，供電至少預熱 2 分鐘以上，傳感器稍微發燙屬於
   正常現象；
四、輸出形式 ：a）模擬量電壓輸出   b）數字開關量輸出（0 和 1）
五、串口通訊　　
　　主控芯片採用8051系列單片機芯片，單片機經過串口與傳感器通訊，能夠方便地採集到瞬時流量和累積流量，可記錄自上電以來瞬時流量的最大值和最小值，具備超量程指示功能，程序模擬SPI接口，實現與NRF2401的通訊。