第1页基于物联网技术的智能家居控制系统与详细的软硬件架构一、项目概述1.1引言21世纪是信息化的世纪，各种电信与互联网新技术推动了人类文明的巨大进步。你是否想一踏入家门就是一个光照度与温湿度舒适的环境，你是否在外边担心家里的安全，你是否想遥在外边想通过一个简单的就能控制家里的电器等。本文介绍的数字化家居控制系统可以使得人们可以通过手机或在任何时候、任意地点对家中的任意电器（空调、热水器、电饭煲、灯光、音响、DVD录像机）进行远程控制；也可以在下班途中，预先将家中的空调打开、让热水器提前烧好热水、电饭煲煮好香喷喷的米饭……；而这一切的实现都仅仅是打一个简单的。该系统除了具有手机远程控制功能后，还能通过自身的传感器模块感知外界环境的具体情况，并会根据实际情况进行适当的调整。在阴暗的天气里，它会自动打开灯，并调整灯的亮度，在阳光充足的天气里，它会自动关闭灯，或者将灯光调暗，并且与百叶窗配合来控制家里的光照度，由于本项目采用的是亮度可调的LED灯，所以对于节能与环保都有很大的意义。此外，该系统还可使家庭具有多途径报警、远程监控等多种功能，如果不幸出现某种险情，您与110可以在第一时间获得通知以便进一步采取行动。舒适、时尚的家居生活是社会进步的标志，智能家居控制系统能够在不改变第2页家中任何家电的情况下，对家里的电器、灯光、电源、家庭环境进行方便地控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。实现智能化离不开运算与控制单元，本系统采用AT32UC3A0512作为主控器件，单片机应用系统由硬件与软件组成。硬件由单片机扩展的存储器、输入/出设备以及各种实现单片机系统控制要求的接口电路与有关的外围电路芯片或部件组成；软件由单片机应用系统实现其特定控制功能的各种工作程序与管理程序组成。在单片机应用系统开发的过程中，应不断调整软、硬件，协调地进行软、硬件设计，以提高工作效率，当系统硬件与软件紧密配合、协调一致，就可以组成高性能的单片机应用系统。本课题完成了单片机应用系统其开发过程的系统的总体设计、硬件设计、软件设计与系统调试，根据开发的实际需要，相互协调、交叉，有机的进行。本设计的MCU与各个芯片与模块的接口、各项标准都严格遵循国家有关标准，为以后的产品化提供了良好的基础。本系统的手机远程控制是基于交换网络的国际双音频通信标准DTMF通信方式，程控交换信令作为系统控制命令，采用MT8870双音频编解码电路实现，单片机通过MT8870识别来自手机的网络的控制信号，用户只需拨通家中的控制手机就可以根据系统的语音提示进行按键选择以实现用户身份的识别、远程控制与安防操作；各种传感器的检测是利用数据采集系统将多路被测量值转换成数字量，再经过单片机进行数据处理，实现实时测控；短消息发送部分采用基于SIEMENSTC35GSM模块TC35modem与TI公司的电平转换第3页芯片MAX3238等器件构成的移动终端的硬件电路可以完成短消息收发等功能。在设计本系统时，面对各种检测对象与大量控制单元，需要利用各种接口标准与MCU进行连接，再经过MCU进行数据处理，实现实时测控。而此时采用单片机来实现智能家居控制系统不仅具有采集控制方便、简单、灵活等优点，而且可以大幅度提高采各模块与芯片的协调性，从而大大提高系统的可利用性。此次系统设计统正是把MT8870、TC35modem与AT32UC3A0512单片机有机的结合起来，顺利的完成了本设计的要求。并且实现了学习型远程红外遥控功能，为控制红外家电与设备提供了良好的基础。本系统也可应用于工农业中,实现对无人值守岗位的远程监控等。1.2项目背景/选题动机21世纪是信息时代，各种电信新技术推动了人类文明的进步。自从1876年，AlexanderGraham Bell （ 贝 尔 ） 发 明 以 来 ， 世 界 各 国 的 网 络 发 展 非 常 迅 速 ， 近 十 年 来 ， 中国 的 固 定 业务 呈 现 出 举 世瞩 目的 快 速 增 长 。 1997 年 8 月 局 用 交 换 机 总 容 量 突 破 1 亿 门 ， 网 络 规 模 跃 居 世界 第 二 位， 2006 年 初 固 定 用 户 总 数 达 到 35539.2 万 户 ， 移 动 用 户 达 到 40407.2 万 户 ， 现 代 网 络 是 由 程 控 交 换 机 进 行 交 换 传 输 ， 移 动 通 信也从 模 拟 时 代走 向 了 高 度 数 字 化 时 代， 它 们 的 性 能 已 经 有 了 很 大 的 进 展 ， 而 且 可 靠 性 非 常 高 。 正 是 因 为 通 信技术、 计 算 机 技术、 网 络 技术、 控 制 技术的 迅 猛 发 展 与 提 高 ，促 使 了 家 庭 实 现 了 生 活 现 代化 ，居 住 环 境 舒 适 化 、安 全 化 。 第 4 页 这 些 熊猫体育平台官网高 科 技 已 经 影 响 到 人 们 生 活 的 方 方 面 面 ， 改 变 了 人 们 生 活 习 惯 ， 提 高 了 人 们 生 活 质 量 ， 家 居 智 能 化 也 正 是 在 这 种 形 势 下 应 运 而 生 的 。 智 能 家 居 控 制 系 统 的 主 要 功 能 包 括 通 信 、 设 备 自 动 控 制熊猫体育平台官网 、 安 全 防 范 三 个 方 面 。 随 着 新 技 术 与 自 动 化 的 发 展 ， 传 感 器 的 使 用 数 量 越 来 越 大 ， 功 能 也 越 来 越 强 ， 各 种 传 感 器 都 已 经 标 准 化 、 模 块 化 这 给 智 能 家 居 控 制 系 统 的 设 计 提 供 极 大 方 便 。 手 机 远 程 控 制 作 为 一 较 新 的 课 题 与 常 规 的 遥 控 方 式 相 比 ， 显 示 出 一 定 的 优 越 性 ， 不 需 进 行 专 门 的 布 线 。 同 时 ， 由 于手 机 各 地联网， 可 以充分利用 现有的 手 机 网， 因此遥 控 距离可跨省市， 甚至跨越 国家 。 另外手 机 属双工通 信 手 段。 因此， 这 可以大 大 表达出 利用 手 机 进 行 遥 控 的 更大 优 越 性 。 操作 者可以通 过 各 种 提 示 音 即 时 了 解 受 控 对 象 的 有 关 信 息 ，从 而 进 行 进 一 步 的 操作 。手 机 遥 控 部 分课 题 目 前 已 有涉 足 者， 但 是 只 是 还 只 限 于实 验 室 阶 段， 因而 距离实 际 应 用 ， 尤 其 是 对 于日 常 生 活 尚 有一 定 的 差 距， 并 不 能 完 全 表达出 手 机 遥 控 方 式 的 双工通 信 特 点 。 本 设 计 正 是 针 对 这 一 点 进 行 了 较 大 改 进 ， 采 取 单 片 机 智 能 控 制 ， 利用 不 同 的 提 示 音 达到 对 于不 同 操作 的 提 示 及 对 受 控 方 状 态 的 信 息 反 馈 ， 从 而 使 操作 者能 够 及 时 了 解 受 控 方 信 息 ， 使 产 品 达到 交 互 式 与 智 能 化 。 短 信 息 服 务 （ Short Message Service ， SMS ） 是 GSM （ Global System for Mobile Comm unication ） 系 统 中 提 供 的 一 种 GSM 终 端 （ 手 机 ） 之 间 ， 通 过 服 务 中 心 (service center) 进 行 文 本 信 息 收 发 第 5 页 的 应 用 服 务 ， 其 中 服 务 中 心 完 成 信 息 的 存 储 与 转 发 功 能 。 短 信 息 服 务 作 为 GSM 网 络 的 一 种 基 本 业 务 ， 已 得 到 越 来 越 多 的 系 统 运 营 商 与 系 统 开 发 商 的 重 视 ， 基 于 这 种 业 务 的 各 种 应 用 也 蓬 勃 发 展 起 来 。 由 于 GSM 网 络 在 全 国 范 围 内 实 现 了 联 网 与 漫 游 ，具 有 网 络 能 力 强 的 特 点 ， 用 户 无 需 另 外 组 网 ， 在 极 大 提 高 网 络 覆 盖 范 围 的 同 时 为 客 户 节 省 了 昂 贵 的 建 网 费 用 与 维 护 费 用 。 同 时 ， 他 对 用 户 的 数 量 也 没 有 限 制 ， 克 服 了 传 统 的 专 网 通 信 系 统 投 资 成 本 大 、 维 护 费 用 高 、 且 网 络 监 控 的 覆 盖 范 围 与 用 户 数 量 有 限 的 缺 陷 。 比 传 统 的 集 群 系 统 在 无 线 网 络 覆 盖 上 具 有 无 法 比 拟 的 优 势 ， 加 上 GSM 的 SMS 本 身 具 备 的 数 据传 送功 能 ， 都使得 这 些应 用 得 到 迅速的 普及。 利用 GSM 短 信 息 系 统 进行无 线 通