基于物联网的智能家居控制系统设计

于长江　洪炎　苏静明　朱超　杨东东

【摘 要】本文结合了ZigBee无线通信技术、物联网技术、人工智能技术、传感器技术以及人脸识别技术等提出了基于物联网的智能家居控制系统的软硬件设计方案，并实现了智能化家居系统主要任务。

【关键词】智能家居；ZigBee无线通信；CC2530

0 引言

随着经济的飞速发展，科技的不断进步，人们对于生活水平的要求逐步提高，对于家居环境的舒适度特别是家居的智能化程度提出了越来越高的要求。

1 系统整体结构

系统主要分五个部分组成，供电部分：供电部分为智能家居控制系统室内系统部分供电。系统远程通信部分：系统远程通信部分主要是通过Internet进行远程控制家居设备。中央控制器：中央控制器是智能家居控制系统的核心部分，中央控制器接收由各个功能子模块采集到的数据信息然后对采集到的数据信息进行处理分析，并根据分析的数据做出相应的指令。功能子模块：每个功能子模块实现自己特定的功能。系统室内通信部分：系统室内通信部分主要是各功能子模块与中央控制器之间的通信，选择的无线组网技术是ZigBee无线技术。

2 系统的硬件设计

2.1 中央处理器型号

中央处理器采用CC2530芯片，CC2530所使用的是一个单周期的8051兼容性CPU内核。

2.2 LCD液晶显示屏接口硬件电路

本设计中人机交互界面选择LCD液晶显示屏，采用以ST7920控制芯片的12864。

2.3 温度传感器硬件节点设计

智能家居控制中室内环境的温度是我们进行控制的主要因素之一。利用温度传感器进行室内温度的采集，将采集到的结果传送到中央处理器，根据当前温度值做出相应的处理，控制空调等设备进行温度的调整。本设计采用DS18B20温度传感器进行温度的采集。DS18B20的电路原理图如图3所示：

2.4 湿度传感器硬件节点设计

智能家居控制中室内环境的湿度同样也是我们进行控制的主要因素之一，利用湿度传感器进行室内湿度的采集，将采集到的结果传送到中央处理器，根据当前湿度值做出相应的处理，控制加湿器进行湿度的调整。本设计湿度传感器模块中采用的湿敏电阻是HR202，HR202是采用有机高分子材料的一种新型的湿度敏感元件。

2.5 烟雾传感器硬件节点设计

在智能家居控制中，天然气的泄漏以及火灾的发生都是系统检测的重要因素，本设计中检测所采用的传感器是MQ-2气体传感器，该传感器所使用的气敏材料是二氧化锡（SnO2），它具有在清洁空气中电导率较低的特性。

2.6 光敏传感器硬件节点设计

室内光线的明暗采集需要光敏传感器采集，除此之外智能阳台控制系统中同样也用到光敏传感器进行光线亮度的采集。

2.7 红外测温传感器硬件设计

在厨房用煤气灶烧水时由于离开厨房去做其它事情，往往会忘记正在烧水而引起事故，本设计中利用红外线采集模块实时采集水壶中水的温度，当水的温度达到设定值时，会发出报警声，如果在一定的时间没有人过来关闭燃气灶，系统会自动切断燃气灶的燃气供应。不仅仅是烧水，煲汤、蒸煮时可以根据不同的饭菜蒸煮的时间手动设置好时间，时间到后系统同样会发出报警声，如果一定时间内没有人来，系统会自动切断燃气。本设计中采用非接触MLX90614 红外线测温模块进行对水壶中水温的测量。

2.8 人脸识别模块硬件设计

在我们的日常生活中由于小孩好奇误操作燃气灶而引发的事故屡见不鲜，本设计中就针对这样情况进行了厨房燃气灶的专门设计，本设计中引进了人脸识别技术，只有当人脸图像识别成功后才能开启安装在燃气管道上的燃气电磁阀，进而开启燃气灶。

3 结束语

本文设计的基于物联网的智能家居控制系统通过手机可以随时随地随心所欲的实现对家居的控制，使人们的居住环境变得更加舒适、安权、智能。

【参考文献】

[1]郑纯军，张轶.多方式接入智能家居系统的研究与实现[J].微计算机信息，2011（5-2）：55，169.

[2]齐跃峰，刘宇鹏.基于ARM的智能家居视频监控系统[J].电子技术设计与运用.

[责任编辑：朱丽娜]