智能家居控制系统中嵌入式技术的应用

谢孟喆

摘 要：针对嵌入式技术的应用，以智能家居控制系统为例，做了简单的论述。智能家居控制系统中，利用嵌入式技术，依托无线通信技术，比如Zigbee技术等，能够实现智能控制。基于嵌入式技术的智能家居控制系统设计，可供选择的技术实现方法较多，需要结合实际需要，来选择控制方法。

关键词：嵌入式技术；Zigbee技术；无线技术；智能家居

现阶段，智能家居控制系统发展的相对成熟，利用物联网，实现万物互联，包括智能照明与安防监控等，为居住者提供了优质的服务。其中嵌入式技术的应用，是实现智能控制的主要技术，能够满足多设备情况下的系统控制，便于系统管理。用户通过智能家居APP，利用微信或者其它应用，均能够实现智能管理，具有较强的便利性。

1 智能家居控制系统概述

现阶段，智能家居控制系统的应用，主要包括以下功能：1）智能安防系统。2）智能照明系统。3）智能影音系统。4）智能家电控制系统。5）智能门锁系统。6）智能喷灌系统。7）智能门窗系统。8）智能睡眠系统等，利用综合技术，实现智能控制，便于管理日常生活起居，保障家居管理的安全性与便利性，提升家居生活的现代化与科技化。

2 智能家居控制系统中嵌入式技术应用的基础

2.1 以TinOS技术为基础的嵌入式技术

TinOS嵌入式系统开发使用的是NesC语言，通过将各组件，按照设计方式，形成系统架构。此系统设计采取的是模块化设计方法，能够保障各项功能得以实现。虽然传感器资源应用较少，但不会影响其功能。应用TinOS技术，能够在无线传感器网络上高性能运行，发挥其管理作用。此技术类似于网络协议，设有分管接收工作的底层硬件，同时还设置了具有数据编码的综合硬件层。基于TinOS技术，利用NesC语言，能够按照人们对家居环境的要求，设计智能家居控制系统。此系统通过传感器，实现环境信息探测与收集，借助Qt编程技术与API接口，能夠设计出功能强大且人性化的家居系统。

2.2 基于Zigbee技术的嵌入式技术

Zigbee技术为短距离无线电通信协议，为新型通信协议，为无线个域网，介于无线标记技术与蓝牙之间。其依靠微小传感器，基于802.15.4标准，实现协调，具有较高的通信效率。将此技术应用到智能家居系统中，利用无线电通信技术，实现家电设备连接，组成星型网络架构，遵循由网络协调器与路由器等节点组成的通信协议，实现网络通信。此技术的应用能够实现数据传输以及无线通信，为无线传感器网络运行实现的支撑技术，凭借功率小与能耗低等优点，被广泛的应用。

2.3 以WI-FI为基础的嵌入式技术

基于WI-FI的智能家居系统，是依靠智能传感器、中央处理器等实现，用户利用智能终端设备，比如手机，环境信息主要是通过服务器，传递给中央处理器，利用Internet进行连接，实现智能家居系统控制。此系统功能的实现，主要是依靠硬件支持，包括FPGA平台、建立WI-FI系统、继电器等，利用继电器模块，可以实现家电控制，利用WI-FI技术，能够实现遥控。

3 智能家居控制系统中嵌入式技术的应用

智能家居系统中嵌入式技术的应用，形成嵌入式系统，主要分为软件部分与硬件部分，具体包括出微处理器、操作系统、应用程序、外围设备等，系统结构主要分为单芯片微处理嵌入式系统与多芯片微处理器嵌入系统。智能家居控制系统应用设计要点如下：

3.1 处理器的选择

基于嵌入式技术的智能家居系统中，处理器为核心，在设计的过程中要选择成本较低、功耗较低、性能较高的中央处理器，比如ARM Cortex-M3的设备，移植ARM7系列的设备，能够实现用电成本节，提高系统性能。

3.2 无线射频模块设计

此模块是实现智能家居系统通信的主要手段，利用此模块，能够实现传感器和中央传感器的无线通信，实现数据交换，同时可以实现控制器对家居内部设备的控制。在设计时，可以选择nRF24L01，实现家居系统通信。此模块抗干扰性能，使用的是免费频段，能够实现远距离传输。

3.3 传感器的选择

在智能家居系统中，依靠传感器，能够实现数据采集，包括温度数据信息与湿度信息等。在设计时，要选择性能较高的温度监控传感器，比如DS18B20，除此之外还需要设置人体红外探测器以及气体监控传感器等，实现环境信息监控。传感器主要是通过I/O接口，实现和无线射频模块的连接，基于无线通信技术，实现和中央传感器的连接与数据通信。

3.4 软件监控平台

在智能家居系统中，应用嵌入式技术，构建软件监控平台，是控制功能实现的重要基础。智能家居系统主要包括操作系统和无操作系统，其中无操作系统主要是通过无限循环，来实现监控与数据提取，只能显示数据值。操作系统除了具备无操作系统的功能外，还能够实现对中断事件的控制。上述功能的实现，均依靠软件监控平台。在设计时，采用C++语言，进行软件编程与设计。

3.5 应用分析

在智能家居系统中，嵌入式技术的应用，主要体现在以下方面：1）应用于可视对讲系统。此系统主要是应用于安防管理方面，当有人到访时，住户可以通过可视化系统看清来访客人的面貌，以判断是否允许进入，来访人的信息将会同步到管理中心。2）应用于报警系统。通过在室内指定位置，安装嵌入式报警系统，实现安全监测，当发生非法入侵事件时，此系统会自动报警，同时利用监控设备能够获得高清监监控图像。3）应用于智能喷灌控制。基于嵌入式的智能家居系统应用时，用户可以利用手机APP，预设浇灌时间，喷灌系统能够按时按量进行浇水。4）智能睡眠系统。通过监控呼气的频率与心跳等，能够及时发现异常情况，并且发出警报，以确保住户的安全，同时能够提供睡眠质量报告，改善住户的睡眠质量。智能家居系统的应用，能够更加方便快捷的管理住户的生活起居，保证家居管理更加安全便利，可以体现舒适的环保控制系统，让家庭生活变得更加的现代化，通过智能体系来管理整个家居的生活，能够展现现代科技发展。

4 结束语：

综上智能家居系统功能的实现，离不开嵌入式技术，为了能够保障系统的应用性能，在设计系统时，需要合理选择基础技术，比如WI-FI技术与Zigbee技术等，发挥其优势，通过合理配置智能设备，实现智能控制。

参考文献：

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