短消息业务作为GSM网络上的一种基本业务，覆盖范围比较广，连接比较简单，费用比较低廉等特点得到了系统开发商和运用商的重视。其中GSM短消息平台充分借助GSM网络实现短消息报警，具有成本低，投资少，稳定性较强等特点，还具有较强的实用价值，符合家居智能化发展和网络发展方向。
关键词：
智能家居；GSM遥控；单片机
一、本设计的研究内容
本设计研究的基于GSM通信的智能家居报警系统包括单片机控制模块、GSM通信模块、传感器采集模块以及声光报警模块。本课题主要完成的任务包括：
1.硬件部分：包括GSM通信模块的选择，传感器的选择，家居探测电路的设计以及报警电路的设计。
2.软件部分：包括定时器的定时、各种传感器的检测、单片机控制GSM模块发送短信息程序编写。
3.系统的综合调试与分析：在系统软硬件完成以后，要进行综合的测试与实验，分析系统的可靠与实用性，调整完善系统的不足之处。
二、系统的总体方案设计
本设计的智能报警系统是利用基于GSM系统的移动平台之间点对点短信息业务，将GSM通信与家庭报警结合起来，当出现警情时，系统将报警信号以短信息的方式发送到房主的手机上，提醒房主采取相关措施。
1.系统工作原理
系统在正常工作时处于低功耗监控状态，一旦发生警情，即当各类传感器检测到异常信号(如火警、盗窃、煤气等)时，单片机通过从相应传感器引脚接收到的信号同预先存储在ROM中的信息进行对比，判断出异常情况的类型，然后将报警信号由串口传送给GSM模块，最后将报警信号以短信形式发送给预先设定手机号码的用户，几秒钟后，用户的手机上就可以接收到报警短信，以提醒用户采取措施。
2.总体电路
左边从上到下依次为红外探测电路、温度探测电路、气体探测电路，它们组成了家庭传感器探测电路。当传感器检测到有异常时，就会分别通过P1.0，P1.1，P1.2口输出相应的电平进入单片机进行处理。左下部分为TC35模块，串口通讯电路。其中TC35模块可将报警以短信息形式发送给用户，串口通讯电路用于单片机与PC机或单片机与TC35模块间的串口通信。中间部分为单片机最小系统，复位及时钟电路。右上部分为单片机对信号处理后通过内部程序控制相应的LED灯亮来和蜂鸣器响，实现声光报警功能。
3.单片机控制模块
单片机控制模块由两部分电路组成，分别是电源电路、时钟复位电路和单片机，其中单片机选用的是STC89C52RD单片机。电源及时钟复位电路。复位电路与单片机的REST脚相连，在VCC和REST端接一个大小为22uF的电解电容，利用内部复位下拉电阻REST构成复位电路，按下REST键，使单片机复位，回到初始状态两个22pF的电容、11.0592MHz晶振和单片机的XTAL1，XTAL2管脚相边，构成时钟电路。
4.传感器采集模块
由一组功能不同的传感器构成传感器模块，用于监测家庭中可能发生的各种异常情况。DS18B20温度传感器用于对家庭温度的测量，以防火灾的发生。DS18B20与微处理器接线时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯，而且在不需要任何元件，大大简化了硬件设计。由光敏电阻和红外发光管脚做在一起形成的红外对管作为防盗传感器。发光管和接收管中间有没障碍物时，单片机P1.1管脚所输入的电平会不同，当有障碍物时电路处于触发状态。MQ-2型气体传感器用于对以氢气为主要成分的城市煤气、天然气的测量，对所测试的气体有极高的灵敏度和信噪比。工作原理：在这个电路中，发光二极管LED的作用是检查电路是否接通了电源，当LED发光后说明电路被加上了电压，可能正常工作，否则就表示电源电路没有电压输出，电阻R6的作用是保护发光二极管，防止因电压过大使它烧坏。调节电位器R8和R9，在气体传感器没有响应的状态下，使LM358的反向端(2脚)的电压高于同相端(3脚)的电压，输出端(1脚)输出低电平de气体传感器有响应的情况下，则是2脚电压低于3脚电压，1脚输出高电平。
三、系统的软件设计
1.TC35模块的软件设计
短信息收发系统由西门子TC35模块组成，单片机与TC35相连接，TC35由AT命令控制。它包含了GSM语音和短信息的控制。根据AT指令的GSM07.05标准，一般发送和接收中文或中/英文混合的短信息必须采用PDU模式，TEXT模式只支持传送英文和数字信息。由于PDU模式的编解码过程非常复杂，所以本文选择TEXT模式作为系统的通讯模式。
2.传感器模块的软件设计
STC单片机通过定时器每隔一段时间对传感器接口电路的I/O口进行检测，当检测到有传感器的开关量变化时，则说明报警信息产生，进行发送报警信息。
四、结语
本文设计的智能家居报警系统主要由传感采集模块与GSM模块构成。其中，传感器采集模块可以根据用户的要求和家庭环境的不同作出相应的选择，由于时间、经费问题，这里选用了红外传感器、温度传感器、气体传感器；GSM模块选用Siemens公司的TC35模块；使用STC89C52RD单片机为控制中心，将报警信号通过TC35模块以短信息的形式发送到房主手机上。
作者：高伟 张万里 单位：长春财经学院 长春大学电子信息工程学院
参考文献：
[1]张瑾等.Protel2004原理图与PCB设计[M].北京:人民邮电出版社,2007.
[2]赵淑范等.电子技术实验与课程设计[M].北京:清华大学出版社,2006,08.
[3]郭天祥.单片机C语言教程——入门,提高,开发,拓展,全攻略[M].北京:电子工业出版社,2009.
[4]谭浩强.以程序设计[M].北京:清华大学出版社,2008.
关键词：多功能；智能家居；无线网络
当前随着物联网技术与应用的逐步深入，在传感器和控制系统的协同配合下，智能家居拥有了更多的可能。智能家居作为未来发展前景十分广阔的领域，其实现技术已经成为业内的研究热点。文章在现有网络技术的支持下，阐述多功能智能家居系统的开发原理与模式，为提升住户便利，为住户获得更好的居住感受打下技术基础，具有比较好的理论价值和实践意义。
1 多功能智能家居的设计
本研究涉及到的智能家居，其基本设计理念，是以现有的无线网络系统，以及家庭内部所部署的局域网系统，随时采集各类状态参量，以安卓系统作为应用层的开发平台，最终实现符合居住需求，实时响应的智能家居系统，能够对室内的全部家具设备进行监控和设置，以集成的方式实现设备的管理。考虑到安卓为开源的环境，因此对于具体用户，可以结合其实际需求进行功能模块的定制，因此这种模式之下开发的软件具备很好的功能扩展潜力。下面详细阐述其设计方法及过程。
1.1 总体结构设计
智能家居系统融合了各类技术，包括网络技术，自动化技术，传感器技术等等，能够在无线传输网络的支持下，对各类节点进行远程在线监控和管理，从而可以对家居环境中的各类电气设备、门禁设施、照明灯具等进行控制管理；此外还可以在传感单元的支持下，实时探测环境中的各类因子，并结合事先所设定的阈值启动或者关闭遮光、空调等设备，并且在烟雾、温度超标时进行报警，保证居民的居住安全。并且，智能家居系统可以在数据库中维护用户的各类信息，当信息积累到一定数目的时候，可以通过人工智能算法分析用户的使用喜好，并预测用户的行为等，使家居设备能够更加人性化，随时为用户提供符合其个性特点和需求的服务。这些数据也为设备本身的安全使用打下了基础。
在整体结构上，智能家居系统可以划分成硬件部分与软件部分。其中，硬件部分主要的组成为系统服务器、设备控制模块（包括对门禁的控制模块以及报警控制模块等），而软件部分则主要指的是嵌入式模块和上层应用模块。
由上文可知，整体系统中最基础的部分便是无线数据传输平台，只有构建了底层信息传输平台，才能保证上层各类功能模块的实现。服务器可以视为是智能家居系统的控制中心，全部的信息均由服务器单元进行解析和处理，举例来讲，家居中的门禁系统，必须能够同时进行音频信号和视频信号的传送，这些信号也应被用户安装了客户端的手机接受到，因此服务器需要对这些信息进行解析和编码，使其实时顺利地传输至用户的安卓手机。在出现告警信息的时候，服务器应该能够结合告警的类别，自动编辑短信息内容推送给房屋主人，由此可知，服务器的性能和功能是智能家居系统的核心，也是设计的重点。
1.2 服务器设计
由于服务器单元处在智能家居系统的核心，而其他的各个模块均在无线网络的支持下受到服务器的管理和控制，因此本研究采取嵌入式的方法对服务器进行设计。
1.2.1 基于嵌入式的服务器设计
在服务器模块的开发中，采用的是Linux平台。其具体流程为：在开发平台上部署NFS系统，此系统能够支持用户和其他的开发人员对开发文档进行共享，同步开发。把系统的主机视为文件共享系统服务器，在对uImage内核进行镜像编辑，使之内嵌在目标板之中。在此基础上设置交叉编译软件的各个参数，配置所有的环境参数，从而使上层的软件能够在编译之后变成目标板上的文件。
在完成以上的操作后，继续制作位于目标板的根文件，根文件中含有智能家居控制程序相关的各类库文件和目录等。通常开辟一个单独的分区，在其中设置与在根文有关的目录。在完成程序调试时，同时也就完成了目标板运行前的所有工作。
1.2.2 底层驱动的设计
本设计所需的底层驱动含有无线网络连接设备，Wi-Fi连接设备等，此处以Wi-Fi连接设备为例，首先将此设备视为一个字符型的模块，为了能够使上层的应用对本模块进行读写操作，就应该调用相关的进程。所有的底层驱动均在/dev文件夹里为上层的各类调用预留端口。
1.2.3 服务器网络设计
由于不同的住户对于智能家居的功能需求也有所不同，因此本设计在传输模式的选择上，确定了复合型的模式，即对移动联网、Wi-Fi连接等各类模式均支持，用户只要处于存在上述网络任何一种连接中的环境中，便能够获取信息，对远程家居设备进行监控和操作。本设计
Wi-Fi网络是用户使用较多的网络之一，在此网络的支持下，能够将PC机、手持终端、手机等连接到互联网中，进行远程的操作和控制。Wi-Fi网络的出现，能够很好地支持802.11协议的无线传输，因此也适合于对门禁等需要实时传输信息的模块使用。
3G与4G网络也是目前使用较为广泛的无线传输技术，其理论基础是传统移动运营商的蜂窝通讯。3G与4G网络一方面能够支持传统的语音信息，另一方面也完全兼容数字流量，一般情况下的波特率可以达到百k左右。本设计由于使用的是安卓系统，采取标准的联网方式，为了适应不同情况下的无线传输，需要对Linux平台的内核进行调整，本设计为其增设了USB驱动拨号脚本，使其可以在3G与4G网络的支持下进行无线传输。本研究所设计的基于不同无线传输体制的底层数据方案如图所示。
1.3 门禁模块的设计
在智能家居系统中，门禁模块需要实时进行视频信息和音频信息的传输，因此涉及到很大的数据流量，同时还接收来自服务器的各类控制指令，译码后进行执行并返回信息。而对于门禁系统的声音信号，其采取的方式是首先进行录制，结束之后将其以wav文件进行保存，再以socket的模式将语音传输至服务器模块，服务器收到语音信息之后，将相关消息发送到住户的手持终端上提醒其点击链接进行收听；而对于门禁系统的视频信息，则在录制之后使其保存为JPEG流的格式，传输至服务器，转发给住户，文件以客户端关闭连接作为末尾的标志。
1.4 安卓客户端的开发
住户为了能够在任意的时间对家居设备的运行情况进行获取，设计了基于安卓的客户端软件，以支持用户在Wi-Fi等无线传输体系的支持下访问家居设备的各类参数，实现对其的控制。
其中的关键之处是对用户界面进行设计。
结合具体的功能，在界面里内置了三个控件来控制界面的上中下三个区域。在界面上端，使用者可以通过复制链接或者直接输入地址的方式与服务器取得联系，在界面中部则设置了用页面切换方法，支持住户以触摸的方式进行页面的转换等。界面下端含有本软件的功能模块，其中的“服务器”模块支持用户对家居环境中的各类参数进行查询，例如实时的温度、湿度、PMI值等等，也能够查询当前的门禁信息，包括音频与视频。为了支持用户调取视频监控中的数据，设置了一个单独的tabpager。系统的“情景模式”模块则可以支持用户对室内环境进行调节，例如对窗帘遮光、灯光强度、空调温度等进行设置等。
2 结语
目前，智能家居技术的发展方兴未艾，有很多门类的产品充斥在市场中，属于朝阳产业。可以预见在不久的将来，随着技术的突破和市场的拓展，智能家居必将逐步取代传统家具，使居民的居住更加舒心和环保。
参考文献
[1] 朱海翔，文浦骅，裴阳.多功能智能家居系统的设计与实现[J].科技创新与应用，2015（07）：6-7.
关键词：Android平台；智能家居；系统设计
0.引言
Android平台以其开源的平台特性，成为市场上最热门的移动互联网终端系统之一，Android系统的迅速发展和技术的进一步成熟，为智能家居控制终端的发展带来新鲜的思路。本文从智能家居的系统结构及发展趋势出发，研发了一种基于Android平台的智能家居控制系统。
1.Android平台特点以及智能家居控制系统组成
1.1Android平台特征体现
Android，是基于Linux操作系统平台的手机开源操作系统，是Google公司在2007年11月05日推出的，主要用于移动设备。2014年第四季度调查显示，Android智能手机占据了市场的81.5%份额，远超占据市场14.8%的IOS，排名领先。中国市场占有率高达90%。获得这样的高速发展，Android平台有其无可替代的优势[1]。Android是一个开放平台。Android的开源特性使得它受到更多开发者的喜爱，拥有完全开放的源代码，允许开发人员研究和修改，提高了开发人员的创新空间。
运营商大力支持。各厂商都研发推出了 Android系统手机。美国几大手机制造商，T-Mobile、Sprint、AT&T和Verizon全都推出了Android手机。此外，日本的NTTDoCoMo、KDDI、意大利的TelecomItalia、德国的T-Mobile、西班牙的Telef6nica等众多运营商都大力支持Android系统。入门容易。Android系统开发使用Java语言，入门容易，开发条件简单，一台电脑和一部Android系统手机即可满足需求。硬件选择种类多，兼容性强[2]。Android智能手机机型多样，配置优秀，功能全面，兼容性强，很大程度上提高了用户体验和移动应用推广。
1.2智能家居控制系统主要组成
（1）智能安防系统，为家居环境提供安全保障，是智能家居的基础功能；
（2）智能照明系统，主要实现对整个居住空间的照明的智能控制管理，通过手机智能控制方式实现对居住环境照明灯的开和关；
（3）智能家电系统，主要实现对家庭内部家电设备的控制和管理；
（4）智能娱乐系统，是指对家居环境中的生活娱乐设备的控制和管理；
（5）节能控制系统，监控统计家居环境中能源的利用，有利于家电的节能使用；
（6）智能家居生态系统：这是智能家居系统的理想发展方向，致力于生态循环。
2.基于Android智能家居控制系统设计原则和系统设计
2.1基于Android智能家居控制系统设计原则
第一，可行性，保证技术实施上的可实现性和系统运行的可适应性；
第二，易用性，注重用户体验，设计易操作界面，保证界面的灵活性，同时保证用户的个性化设置；
第三，完整性，充分利用软硬件环境，不断改进系统，使系统功能完善；
第四，可靠性，确保系统运作的稳定和可靠，确保所研发系统的使用寿命；
第五，安全性，设置系统的登录界面，保证用户数据的安全性，制定可靠的通讯协议，避免通讯数据的泄露；
第六，可扩展性，设计模块化，各个模块之间保留可扩展的接口，有利于系统的扩展。
2.2基于Android智能家居控制系统设计
Android客户端控制软件设计主要包括界面，通信功能，SQLite数据库和操作日志模块的设计。终端控制软件作为用户对产品最直接的体验，用户通过终端控制软件的操作来进行与家具设备的交互，发送命令控制设备[3]。控制网关是整个智能家居控制系统中最重要的部分，负责数据的接收、发送和处理。Android智能手机或平板电脑都带有WIFI模块，使用无线传输的方式与智能控制终端相连并进行数据的交互通信。Android平台终端软件通过WIFI向控制网关发送控制命令。
首先用户要通过软件控制家居设备，用户通过界面来实现对软件的操作，所以良好的界面设计是十分必要的。当用户在界面上进行按钮操作时，软件后台将特定协议的数据发送出去，发送给控制网关，实现对家居设备的控制，这就需要实现网络通信功能。用户注册时需要存储用户的账号密码等数据，并且用户可以根据自己的喜好对界面和设备进行一些设置，也要用到数据库来保存用户的操作。同时设计操作日志功能，方便用户查询历史操作记录和家居设备使用情况，提高安全性，也方便用户估算用电量，注意节能使用，是智能家居节能系统设计的体现。
基于Android平台的智能家居控制软件的设计主要有四大部分组成：用户界面、网络通信、数据库和操作日志模块。智能家居控制终端软件构成如图3.4所示。
用户界面设计资源由android的View类实现。通信功能采用基于TCP传输协议的Socket通信来实现。智能家居控制系统数据量小，操作简单，本文研究中使用SQLite数据库来实现对数据的存储。操作日志模块使用文件存储方式实现。
界面设计。软件应用界面是人们对一个产品最直观的体验，良好的界面设计不仅能提高用户的体验效果，还能更好地推动产品的推广。Android的用户界面的设计一般通过三种设计方式来完成：其一，由XML配置界面布局构成。其二，用户程序代码实现，其三，调用用户界面功能函数来实现。
SQLite数据库设计。（1）文件存储方式Android平台下的文件存储，是使用输入输出流，即I/O流。Android中的文件存储方式常用于大量的数据的存储。数据既可以放在手机本身内存中，也可以放在外部扩展的SD卡中。（2）SharedPreferences存储方式一般用来存储一些用户的简单配置信息，使用Map数据结构键值对的方式来存储数据，采用了XML数据格式将数据存储到设备中。比如在设计登录界面时，用户应当可以设置是否记住用户名、密码这一选项。其本身对存入的数据只能进行查询和获取，而不能进行修改，需要开发其他函数对象进行修改，常用于存储一些固定的参数数据[4]。（3）SQLite数据库存储方式SQLite数据库是嵌入在Android系统里的轻量级关系数据库，占用资源少，目前已经使用在了很多嵌入式设备中，支持主流的操作系统，如Linux、Windows、Android等。它还能够结合很多程序语言进行开发，比如C#、Java等，相比于其他数据库管理系统，它的处理速度很快[43]，常用于数据量不大的应用程序中。
3.结语
C上，本文以家居智能化为研究背景，结合当前智能家居产业发展的实际情况，研发了一种基于Android平台的智能家居控制系统，主要开发了Android平台控制软件，并成功实现了一种家庭控制网关的设计，这两部分内容都是智能家居系统的重要支撑部分。
参考文献：
[1] 陈莉，付蔚. 基于Android的远程家电控制终端设计[J]. 山西电子技术. 2015（05）
[2] 祁志强. 智能家居的现状及发展趋势[J]. 智能建筑. 2014（12）
【关键词】zigbee技术 物联网 智能家居系统 结构组成 设计实现 分析研究
智能家居系统是一种通过家居平台应用自动控制技术以及通信技术、计算机网络信息技术等先进技术手段设计实现的家居设施互联管理系统，能够实现家居环境以及生活质量的改善提升，具有积极作用和意义。近年来，随着社会经济的发展以及人们生活水平的不断改善提升，对于居住环境质量以及生活品质要求也越来越高，为了满足人们对于家居生活这一需求，智能家居系统在实际中设计应用也越来越多。早期的智能家居系统设计实现主要是以嵌入式家庭网关作为系统设计与应用实现的中心，在实际家居环境与质量的运行监控中有很大的局限和不足，基于zigbee技术的物联网智能家居系统则是以物联网作为智能家居系统的设计应用中心，同时在对于zigbee技术应用实现的基础上，实现对于家居环境、设备以及人员信息的采集，并传给物联网，通过物联网将收集信息传送到互联网的服务器只中，从而通过用户界面在与服务器连接基础上实现对于智能家居系统中各个系统结构的运行情况进行监控管理，以保证家居环境与质量情况等处于良好运行状态，整个系统与传统的智能家居系统相比，具有更为突出的稳定性和可靠性，系统的运行应用优势更为突出。
1 zigbee无线传感网络技术及其特征优势分析
在网络信息技术中，zigbee无线传感网络技术作为一种新技术，本身具有无线网络通信技术的特征优势，能够进行近距离的无线连接传输，并且在实际的网络通信传输中主要是以实现近距离、低成本以及低能耗、高安全性的双向网络通信传输作为发展应用目标的，其在进行数据信息的无线通信与传输过程中，主要是以ieee802.15作为技术标准，具有突出的网络传输信息容量大以及安全可靠性强、兼容性高等突出的特征优势，在实际通信传输中的应用相对比较多。
首先，zigbee无线传感网络技术在实际通信传输应用中的网络通信传输数据信息容量大特征，主要体现在应用zigbee无线传感网络通信技术建立起的通信网络，在实际通信传输中能够实现255个网络节点的设计构建，同时还可以通过网络协调器实现网络数据的通信传输，因此，具有较为突出的网络通信传输数据信息容量。其次，zigbee无线传感网络技术在实际通信传输中还具有较为突出的数据信息通信传输安全性和可靠性，这主要是由于zigbee无线传感网络技术本身采用了碰撞避免机制，以避免数据通信与传输过程中碰撞导致的网络数据传输不稳情况发生，还能够对于传输数据的接收进行保障，对于数据信息通信传输的安全性和可靠性有着很大的安全支撑和技术保障。最后，zigbee无线传感网络技术本身还具有较为突出的兼容性，在实际通信传输中能够与现有的控制网络实现交互链接，并且不会出现冲突抵制情况，具有较大的兼容性。总之，zigbee无线传感网络技术作为一种新技术在网络数据的通信传输中具有较为突出的作用优势并且应用相对比较广泛。
2 基于zigbee技术的物联网智能家居系统设计分析
在进行物联网智能家居系统设计过程中，根据网络通信与数据传输的相关协议规定，物联网自身包含有感知控制层与互联网层、服务管理层、接入层、应用层五个结构层次。因此，在进行物联网智能家居系统设计中，其系统也包括感知控制与接入、服务管理、互联网、应用等五个结构层次。首先，物联网智能家居系统中的感知控制层主要是进行家居环境以及电气设备工作运行参数的感知，并根据家居环境以及电气设备的运行需求，对于电气设备的工作运行状态进行改善。其中，家居电气设备主要包括智能开关以及智能插座、智能红外遥控器、环境感知器、智能水表与电表等，而这些家居电气设备本身不仅设置有无线传感网络接口，并且还具有物联网网关通信，因此，在进行家居电气设备工作运行控制中为zigbee无线传感网络技术提供了一定
基础条件。其次，物联网智能家居系统的接入结构层主要实现系统感知控制层连接端与互联网的连接实现，因此，该结构层主要以物联网网关设备为主。对于物联网智能家居系统来讲，其接入层既能通过zigbee无线传感网络技术或者是其他的网络接口和系统感知控制层进行连接实现，以满足数据的通信传输，同时还能够将终端发送的数据传输到服务器，或者是将服务器远程控制命令传递给服务终端，以满足系统各结构层之间的信息传输。此外，系统的互联网层主要负责物联网与互联网或者是网络运营商的计算机网络，而服务管理层则通过应用服务器和网络服务器、数据服务器对于系统设备的运行进行管理控制。最后，物联网智能家居系统的应用层主要由各种计算机设备构成，以通过网络浏览器或者是用户界面提供人机交互界面。
基于zigbee技术的物联网智能家居系统在进行家居环境与电气设备运行控制与管理过程中，主要是通过zigbee协调器分节点以及zigbee终端器构成，其中，zigbee终端器的节点主要与家居门禁系统以及家居电气系统、温湿度传感器进行连接，并由无线信号传输器进行数据传输，最终通过家居终端系统控制器以及处理器进行控制处理。
3 结束语
总之，进行基于zigbee技术的物联网智能家居系统的设计分析，有利于提升基于zigbee的物联网智能家居系统设计水平，促进在实际中的推广应用，具有积极作用和价值意义。
参考文献
[1]沈彤，朱昊，胡静，宋铁成.物联网智能家居系统演示平台的设计与实现[j].南京师范大学学报（工程技术版），2013（01）.
（福建信息职业技术学院 福建 福州 350003）
摘要：简要叙述了物联网智能家居课程建设的背景和原因，详细阐述了智能家居课程的建设过程，包括课程的开发、建设、教学设计、教学效果、存在问题等，着重论述了项目式教学过程的设计方式、教学规划、实施方法，并指出项目式教学对教学方法、教材、教师及实验条件的要求具有一定的普遍性，对于其他一体化课程的开发设计具有一定的参考作用。
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关键词 ：物联网；智能家居；课程建设；项目式教学
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2014）07-0107-03
“智能家居”的概念自20世纪80年代被提出后，进入21世纪才引起社会的广泛关注。随着智能家居技术的不断成熟、产品不断完善、市场不断发展，人们对它由陌生变熟悉，逐渐地由“远观”到真正应用于家庭生活。正是因此，以往对智能家居的定义已经不够准确而详尽，现在非常有必要重新审视智能家居的定义，以适应智能家居行业的新发展。特别是“物联网”概念提出以后，学术界开始大量探讨与物联网智能家居相关的概念、技术及标准，产业界也开始在多个领域加强对智能家居技术的应用，数百所高等院校相关专业都开设了“智能家居”课程。
目前物联网的现状与当初的互联网非常相似，今天的互联网已经形成了巨大的产业规模并衍生出很多行业。作为物联网最主要、最重要的组成部分，物联网智能家居也将经历这样一次升级。家用电器的数量远远超过电脑、手机的总和，如果再加上各种诸如智能眼镜和智能手表之类的无线传感器、控制器，数量上就会是传统电脑及手机的几十倍甚至上百倍，可以说，单单一个物联网智能家居的市场可能就是传统互联网及移动互联网总和的几十倍以上。从某种程度上来讲，离开了智能家居，智慧城市或者智慧地球就失去了存在的基础，可以说智能家居将成为物联网最主流的应用市场。
课程开发
为了体现工学结合的办学特色，我院在开设“物联网应用技术专业”之初，就坚持以职业岗位能力为核心的人才培养模式，开发了体现工学结合的课程体系，并根据技术领域和职业岗位的人才需求，突出专业技能的培养，形成了“理论与实践相融合，以职业岗位作业流程为导向”的模块化课程体系。通过开设一体化的专业实践技能课程，将理论与实践相结合，加强学生的综合技能训练；推进课程与企业岗位技能需求相互融合，与就业岗位相互衔接，突出培养学生的实际操作经验；将职业资格、职业技能教育与院校日常教学相结合，大力推进实务专题、顶岗实习，培养学生专业岗位的实践能力。
物联网的行业应用包括智能交通、智能大棚、智能电网、智能家居、智能医疗等等，对于具有交通行业背景的院校而言，一般要开设“智能交通”课程；对于农业类院校而言，一般应开设“智能农业大棚”课程；对于电力行业院校而言，可能就要开设“智能电网”课程。而我院是信息类院校，没有专门的行业背景，所以根据福建省产业发展特点及我院的实际情况，并征求企业专家和专业教师的意见，制定了专业培养方案和课程体系，其中包括“智能家居”课程。
课程建设
物联网智能家居的内涵究竟是什么？哪些技术是核心技术？哪些产业或产值才真正属于“智能家居”？这些问题看似简单，但又难以回答。当前，从技术发展、产业规模、行业标准等方面还不能明确回答上述疑问。也正是因此，市场上关于“智能家居”的技术及应用各不相同，能够作为高职院校教学材料的资料、书籍及实验设备就更加少之又少。只有从务实的角度考虑，将智能家居引向以“实际应用”为目标的发展思路上，夯实智能家居的核心技术，抛开概念，注重应用，智能家居才能成为独立的学科专业，具有明确的科研方向，为物联网新兴产业服务。
因此，我院成立了“智能家居”课程建设小组，明确责任，分工合作，从案例资料收集、企业调研、教材编写、实验室建设等多方面推进课程的建设。截至目前，已完成课程标准（教学大纲）的制定、校本教材的编写及实验室的建设，圆满完成了课程建设任务。
课程设计
本课程依据企业对物联网智能家居系统工程实施过程中的技能要求，以项目为单位组织教学，将智能家居各子系统的相关知识点和技能要素直接融入项目教学和实验实训的各个环节中，让学生在技能训练过程中加深对专业知识和技能的理解与应用，培养学生的关键能力，满足学生职业生涯发展的需要。
学习情境设计 根据智能家居系统的实际工作岗位需求，以培养学生职业能力为重点，引入具有一定代表性的行业应用项目案例，从中分解知识点作为子项目，从简单到复杂，将该学习领域课程划分为5个学习情境，各学习情境的教学过程以行动为导向，以学生为主体，基于工作过程加以完成，如表1所示。
教学设计 以智能家居的相应子系统为项目，采用一体化教学模式，边学边做。以实际工程建设过程为切入点，选取典型工作情境，分组实施。按照情境导入、项目分析、方案制定、项目实施、小结评价5个教学环节进行教学设计。以视频监控项目为例进行的教学过程设计，如图1所示。当然，项目的选取要根据各院校的实际情况（包括实验实训设备、专业教师能力以及合作企业等）而定。
教学方法与手段 “智能家居”课程是一门理论性与实践性相结合的课程，有些学生在此之前可能对“智能家居”知之甚少，因此授课过程中应以实际应用为主，以理论讲授为辅，灵活运用多种教学模式，充分发挥传统教学与现代教学的优势。（1）课堂讲授。要将原理和概念深入浅出地讲清、讲透，并引导学生逐步理解课程的重点和难点，让学生掌握基本概念、基本理论和基本技术，但不能讲得太深，够用即可。（2）实际工程项目参观。在课程讲授过程中，可安排并带领学生参观相关企业的建设项目和样板演示，目的是使学生对智能家居有感性认识。（3）实际练习。充分利用本校实验环境，在任务驱动课程设计理念的指导下，根据实际案例，按照工作过程步骤连贯进行，使理论与实践的结合更紧密。（4）相互评估。在学生完成相关任务后，采用小组成员间和小组间相互检查、测试、评分的方法，让学生了解自己的不足，相互学习，取长补短，共同进步。（5）课外阅读指导。目前物联网智能家居技术及应用多样化，但标准不统一，所以要鼓励学生查阅相关的网络资源和辅助文献，以进一步拓展学生的知识面。
教学成效
从理论到实践，变被动为主动 培养高技能应用型人才，需要加强学生实践操作、团队合作等关键能力的培养，特别是对于一些课程的学习，许多学生只有在理解课程与未来工作的相关性之后，才能够有目的、有意识地积极学习。因此，针对“智能家居”课程，应采取以实践教学为主、以理论教学为辅的教学方式，体现“做中学、学中做”的思想，激发学生的学习热情，使学生从传统的“要我学”转变为“我要学”，从而变被动教为主动学。
形式多样、思想开放 结合每节课学习的实践和理论知识，课后组织讨论，师生座谈，积极阅读物联网和智能家居方面的资料书刊，结合学生的兴趣，在课程组教师的带领下或自发地成立智能家居相关子系统的项目小组，如“视频监控小组”、“门禁系统小组”、“环境监测小组”、“智能窗帘小组”等，对智能家居进行多角度的深入探讨。
校企合作、提高能力 在“智能家居”课程教学过程中要加强对学生实践能力的培养，通过到企业参观、到工程现场实践、请企业管理人员介绍系统建设经验及存在问题与原因分析等方式，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，其效果主要体现在两个方面：其一，使学生明确自己的兴趣取向及理论知识的掌握情况，为学生选择毕业论文题目及就业方向打下良好的基础；其二，通过参加课外参观实践活动，增加学生关于智能家居工程项目建设的经验。
存在问题
第一，本课程采用分组项目教学，学生需要通过团队协作完成相关任务，因此出现一些学生依赖小组其他成员完成任务的情况，需要在教学过程中加强引导。
第二，项目式教学需要更好的场地和设备，因此要完善实训教学条件，加强互动教学模式建设，不断改进校企合作模式。
第三，项目式教学需要更多的现场指导和手把手的示范，教师的工作量增加，由一个任课教师讲授、指导，难免顾此失彼，因此可组织课程教学团队，由几个教师共同完成同一教学任务，同时引入企业人员参与部分教学，教学效果更佳。
第四，本课程涉及的知识面广、技能复杂，如何协调好有限的教学课时与多而广的教学内容之间的矛盾，进行适当的内容增减，是今后教学中需要不断探讨的问题。
第五，目前关于智能家居的相关教材资料很少，能够适合项目式教学需要的教材更是少之又少。因此编写高职院校学生适用的“智能家居”教材非常必要，任务紧迫，与智能家居相关的技术及国家标准也在不断改进和完善过程中，所以教材及课程内容要实时跟踪、不断改进。
“十二五”期间，由于物联网起步伊始，智能家居行业方兴未艾，而我国真正从事该行业的人才极其匮乏，智能家居行业不仅是我国物联网产业的重要组成部分，也是未来社会发展的必然趋势。可以断定，物联网技术必将不断升级，发展成为“国家战略性新兴产业”，国家对物联网行业的推动及智能家居行业本身巨大的市场需求和广阔的发展空间，必将产生对该行业人才的巨大需求。
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参考文献：
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关键词 智能家居；智能化；家居；方案设计；人性化
中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）10-0005-01
1 绪论
随着改革开放后的全面发展，时至今日我们已经在高科技领域有了自己的一席之地。特别是在计算机技术、网络技术、通讯技术以及控制技术方面发展尤为突出。而这一切的整合就是如今备受关注的智能家居系统。该系统将人们与建筑的关系拉近，使得我们的生活环境更随心、舒适，并极大地提高了我们的生活质量。智能家居的发展是当今时代的潮流。
2 我国智能家居的发展历史及现状
从1994年开始，智能家居的发展开始在我国出现萌芽。但由于当时技术的缺陷，使得这一技术在我国仅仅是一个概念，只有极少数的企业着手这项工程。但是于2000年之后，我国各大企业开始认识到智能化家居的优越性，于是越来越多的企业开始加入了对该系统的研究，并在深圳、上海、杭州、厦门等地发起了一阵热潮。但当时的技术仍是以灯光遥控控制、电器远程控制和电动窗帘控制为主。因为宣传的夸大，企业的急于求成，在2005年以前我国的智能化家居并没有快速发展，而是一路滑坡。智能化家居的发展遭遇了第一个瓶颈。直到2011年，伴随着我国电子技术迈向了一个新的高度，与其相关的智能家居也迎来了它的回转期。并开始将家庭安防报警、背景音乐、可视对讲、门禁指纹控制等领域融入其中。不仅如此企业开始反思过去几年走的弯路，并出现了行业并购现象，且有成为主流的趋势。接下来的几年，定将是智能化家居发展的高峰期。
3 智能家居的设计
在智能家居发展的迷茫期，往往将衡量一个系统的好坏，放在其中包含了多少高科技的融合上。但是实践证明，这样的衡量标准是极其错误的。智能家居的主要作用是将人们的生活便捷化，仅仅包含过多的高科技反而是一种哗众取宠的做法。评级一个系统上的好坏我们更应该放在其系统间是否可以完美的衔接运行，给我们的生活带来多少便利性。
当我们看到这一层时，其实才是真正对智能家居有所理解的时候。所以在智能家居的初期设计中我们就必须遵守以下的原则。
1）可靠性：即我们所设计的系统必须能保证他们的内在联系可以完美配合，处于24小时可运行可管理的状态，自适应不同的环境。
2）标准性：随着技术的发展，如今对于智能家居的产业标准也逐渐清晰明朗起来，其中关于系统的可扩展性是一项十分重要的属性。因为智能家居是全方位的开放式设备，并且随着如今科技的快速发展其势必会将越来越多的元素加入其中。那么系统的扩展性将保证系统可以一直处于可发展状态，随着时间的推移逐步演化，而不是废弃更新。这是十分重要的。
3）方便性：我们知道，发展智能家居的初衷就是方便我们的生活，给我们带来更舒适的生活环境。所以在设计初期我们应尽可能的将所有的方面都考虑进去。比如：我们在设计时将智能化系统与小区的宽带相连接，这样就可以实现信息的互连互通，更方便我们的管理。另外，方便性更在于我们的设计理念是更注重方便实施，而不是为了华而不实的功能浪费大量的人力物力。
4）轻巧性：一开始我们的设想就是我们在回家的路上，仅仅一个电话，家里的各种功能设施开始自行进入运转。这里我们的设想仅仅是一个电话，就体现了最初我们所认为她的轻巧性。如今业内对智能家居的描述也标准到了“简单、适用、灵巧”三个方面，这也正是与传统家居最明显的区别。
4 智能家居的实现
一套标准的智能家居并不是某些单个方面的属性相加。现在我们家中的区域主要分为：大门、玄关、客厅、餐厅、厨房、视听室、洗手间、储物室、书房、主卧、庭院这十一个方块区域。那么实现这十一个方块区域的共同协作而不是十一个单独的区域，就是我们的基本目标。这里我们就举几个例子来说明如何实现各模块间的相关性：
1）远程控制和定时控制相结合：我们之前所提到的下班仅仅一个电话的控制就是最基本的单线程远程控制。然而，远程控制一般也只是单线程控制，如果我们想做到交互性的话，那么定时控制和远程控制相结合就是一个不错的方案。我们仍是以单线程的远程控制为主，但是在远程控制的同时可以将多选项的定时任务融入其中。
2）无线控制和集中控制相结合：集中控制是将各个分区域通过一定的信息交互有机的结合在一起，进行自适应性的改变，或者通过主人的某种表现来自适应的变化。将上述两种情形结合在一起就是无线控制与集中控制的结合。这样的好处自然是系统间能高效率的交互信息，来适应主人的需求。
3）电脑控制和智能安防相结合：同时智能家居所能提供的安防系统也是人们关注的焦点。但是大多数安防只是在大门设置以防非法进入。而将室内的控制分布与安防智能结合的话则是智能家居的又一个突破。
以上几个例子只是向大家说明在智能家居中模块并不是独立运行的，而是通过多模块之间信息的传输有机的结合于一体。当然伴随着电子控制技术的不断发展，全方位技术的相关结合一定会越发的完善。
5 智能家居的发展与展望
随着智能家居的发展，现在其配套技术的发展已经基本成型。但是该系统在我国的普及率并不是太高，所以在未来仍具有很大的发展空间。并且，其后期的维护、安检、维修等配套工作，必须紧张而有力的进行下去。只有不断的为用户提升系统的功能，才可以使其市场越发的凸显出来。
虽然如此，但是智能家居仍具有其不成熟的一些弊端，例如：虽然发展迅速，但是其理论研究在我国的发展并不是很好；我国的相关技术人员仍然较少，管理水平也还没有达到较高的水准；智能家居在我国的发展并不是特别均衡，沿海地区通商口岸的繁荣使其发展快于内地。
我们必须正确全面的看待智能家居在未来的潜力，当然也应该看到其中的不足。只有如此我们才能不断的改进，并加以完善。
6 结束语
21世纪是全面信息化的年代，伴随着智能家居在我国的不断发展，人们对于智能家居的要求也越来越高。而作为我国房地产的配套产品，其经过多年的发展现在已经以一个基本成熟的姿态展现在我们的面前。也越来越为大众所认可，发展智能家居已经是现代化生活的必要途径，其仍具有很强大的未来市场。最后，它将拉近人们与建筑的距离，使人们尽享智能化所带来的便捷和舒适的生活环境。
关键词 智能家居 无线控制 网络 设计 实现 分析
中图分类号：TP393 文献标识码：A
0引言
伴随社会的不断进步以及人们生活水平的提高，对家居环境提出比较高的要求，智能家居已经逐渐成为日后家庭生活的重要发展方向。智能家居不仅可以为用户提供出更加安全以及健康的生活环境，与此同时也能远程控制家居状态并且控制家庭电器设备，为智能家居的发展带来新的机遇和挑战。
1关于相关的技术
针对于IEEE802.15.4e而言，主要对IEEE802.15.4e标准功能的扩充，逐渐提高媒体访问控制层功能，适合我国无线个域网，能应用在过程自动化以及工程自动化和智能家居领域中，其物理层以及媒体层访问可以在控制层改进，支持各种拓扑结构，适合工业控制星型网以及树形网，支持mesh网以及自组网。
针对于IEEE802.15.4e主要是可以从时间上同步以及时隙分配等方面对其以下的几种网络做出相应的规范，其中包括了：一是时隙跳频；二是低时延网络；三是确定性通网络；四是低功耗网络。其IEEE802.15.4e采用复合超帧结构对时隙进行确定，根据DSME三次握手的机制对网络资料进行分配，全面提高网络拓展性，同时也是支持信道调频以及信道自适应等两种跳信道的方式，能够在一定程度上提高动态信道条件下的健壮性。此外低功耗网络主要采用协调监听以及接收发起通信技术，并且也是提出竞争接入时期、关断和组织确认的机制，从而可以更好的达到节能方面的目的。
2混合型智能家居系统
一是为家庭控制的网络自组网技术。主要是协调开启形成全新的无线个域网后，子设备会自适应入网，在进行入网后自身首先侦听源设备信标帧，解析信标帧内部的beacin bitmap，同时也更新自己的beacin bitmap，之后选择信标帧中的链路质量最大的设备作为父设备，并且发出入网从而请求进行组网。
二是家庭设备下进行控制。设备表建立主要如下所示：终端第一次进行入网，协调器把终端地址写入到设备表中的父设备下，要是该设备再次入网，那么协调器检测的父设备是否在线，要是不在线，其设备表中的该父设备以及所有的子节点关系进行删除，对其重新设置该设备以及新父设备之间的关系，不然删除设备表中的节点和原父设备关系，从而建立起和新的父设备关系。
协调器从网关UART接受来自于上层对终端节点的控制命令后，搜索设备表中的终端节点，找出设备目前唯一的一个父设备，将指令根据命令帧方式发送到设备中，设备受到指令后从而转发给终端，终端通过CC2430UART打印指令控制有关设备，使命令帧为协调器受到控制指令后发出满足IEEE 802.15.4A帧格式的命令指令帧。
三是家庭网络低功耗机制。在家庭网络中，节点虽然能直接经过电源进行供电，但是会导致重新布线困难，要是在停电或者是被蓄意破坏情况下，节点仅只会通过备用电池供电，采用电源供电不仅会导致重新布线困难，同时电池能源也存在限制，为了能够提高网络使用寿命，对设备功耗具有较高要求。
3系统的验证
为了能够验证所提出来的IEEE802.15.4e自组织网络，在进实验过程中发现混合型智能家居系统，对于该系统而言，其无线家庭控制网络采用IEEE802.15.4e无线自组织，其中包括五个路由以及十五个终端节点，对节点而言则采用CC2430无线模块所开发的工业无线传感器模块。
根据智能家居系统的客厅，其客厅内部主要放置传感器以及控制节点，其中包括：一是舒适度传感器；二是烟雾传感器；三是灯光；四是数字电视；五是空调以及风扇等。主要选择采用自组织入网方式，终端帧听路由的信标帧并且进行相应比较，从而选择LQI最优设备作为其父设备入网，如果出现一些不可抗拒因素而导致路由掉线，那子节点会重新进行自组网，要是人为或者是环境方面因素导致节点掉线的情况下，子节点依然可以及时将数据可靠的传递给用户，更好的保证家具数据的及时性，尤其在火灾报警方面数据。为了能够更好的验证家庭控制网络的低功耗机制，对系统中的传感器进行有效测试，其他终端也是类似这种方式。
4总结
通过对上述内容进行分析研究后可以得出，本文对智能家居网络后续布线难，成本高等方面问题做出相应分析。提出基于IEEE802.15.4e标准无线自组织和终端自适应的有限网络相互结合，在这个基础上搭接一个较为完整的现代化智能家居系统。该系统动态自组网能更好的保证数据的完整性以及真实性，尤其在紧急体征数据下，对不同设备设计具有不同的休眠机制，不仅保证数据的及时传输，同时也能在最大程度上降低功耗。保证智能家居的稳定性以及可靠性，具有成本低以及体积小等优点，为智能家居的系统推广提供可能，在日后的发展具有良好的发展前景。
参考文献
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关键字： 智能家居 STM32 WIFI模块
序言
随着目前经济的飞速发展和互联网技术、控制技术、通信技术的不断改善与进步，同时人们物质生活水平在不断的提高，人们便对家居环境有了更高的标准，所以实现家居设备的系统化、网络化和智能化控制将成为未来家居环境的发展潜力股，由此“智能家居”的概念便应运而生。智能家居的是把家庭作为最小单位，在家庭中采用各式各样的创新先进技术和综合性管理和控制，从而改善人们的居住环境。和普通的住宅相比，智能家居具有很多优点，智能化就是智能家居的一大特色，而这与人们的生活密切相关[1]。
1、整体框架设计
本文的智能家居控制系统设计归类于嵌入式产品的开发设计，设计的主要分为硬件模块设计以及软件模块设计[2]。硬件模板设计是基于STM32处理器来开发，它具有视频采集模块、红外避障模块和无线通信模块等模块。软件模板设计则主要分为驱动模块和应用模块，其中驱动模块是由电机驱动、红外传感器驱动、摄像头采集视频驱动、无线路由器固件改造等部分组成，应用模块是以上位机软件设计、系统的用户程序和系统的用户程序等部分共同组成。其总体设计框图如图1所示。由于篇幅有限，本文主要介绍wifi通讯模块设计。
wifi通信模块的功能是完成智能家居系统与各个控制界面之间的通信，为了实现用户移动性，因此系统选用无线通信实现数据的传输。实现无线通信主要由无线路由器实现。wifi通信模块不仅能将智能家居收集的数据实时地传输到控制终端，还具有短距离无线通信抗干扰性强、性能稳定、不受任何地域限制等优点。
控制终端：根据生活用途设计出了手机上位机控制终端，控制界面可以实现智能家居的各种环境状态的控制和视频信息的显示。
2、硬件设计
2.1主处理器介绍
此设计的系统的主控制器是采用目前市场上比较实用的系列处理器STM32。从性价比来看，STM32系列处理器中内置了内核，性价比高于ARM7系列处理器。STM32结构设计中可以相应的减少外设，从而实现最大程度的集成。相比其他控制器它还有更多的性能，主要包括低电压检测、上电复位、欠压检测、定时器时钟等各种功能，可以用于系统的主时钟，并且可以满足丰富的片外设备以及多种接口[3]。
2.2 WIFI模块设计
CC3000是TI推出的一款面向移动电话、PDA及数字摄像机等移动设备的高整合WIFI芯片。CC3000在单一的芯片上集成了可以工作于2.4GHz和5GHz的双频射频无线收发器、物质层、媒介接入控制器，具有无线局域网通信、电源管理、加密等功能，而且支持视频、语音和多媒体应用。在其他方面CC3000为用户提供了SPI数据传输接口的功能。该模块将从S巧接口传过来的用户数据封装成数据帖，并且可以通过WLAN传送给远程的客户端。
SPI总线系统是一种同步串行外设接口的系统，它的功能是可以令MCU与各种设备串行方式进行通信W交换信息。SPI有3个寄存器它们分别为；控制寄存器SPCR，状态寄存器SPSR，数据寄存器SPDR。在该设计中可选择SPI接口作为STM32和CC3000之间的通信方式。
3、wifi通信软件设计
CC3000模块可以支持两种模式，一种是工作模式，另一种是配置模式。工作模式可分为透明传输模式以及协议传输模式，在配置模式下可以通过AT命令对模块进行相应的配置。当CC3000模块启动后，可以根据设置选择任意一种工作模式，在任一模式下都可以切换到配置模式进行配置。CC3000模块支持SPI透明传输模式，它可以实现SPI口即插即用，借此实现最大程度降低用户的复杂度使其简单操作化。因此在此模式下，所有要被接收和发送的数据都要在WIFI接口与SPI口之间做透明传输，不需要做任何解析。在该模式下，能够完全兼容用户软件。采用TCP协议，并打开SPI的硬件流程的功能，能够把误码率降到最低。
关于发送数据的流程，首先要对WIFI模块进行IP配置，当配置成功后，WIFI模块会主动向服务器发送登录的请求，登录完成后就可以根据上层的要求进行呼叫请求，当完成建立呼叫链接后，这时移动开发平台会开始等待上层的数据，并且持续到接收到数据，然后由STM32将数据封装后由WIFI模块发送给服务器。重复以上动作并持续到通信结束为止。关于接收过程的相关流程，与发送送过程的相关流程基本类似，只是对于数据方面的处理，和发送过程相比正好相反。
4、总结
本课题主要适应时代的需求，对智能家居控制系统无线网关进行应用研究与设计，设计并实现了一款廉价的智能家居wifi通信模块。经过相应的测试，wifi模块能实现高效、可靠的数据传输，从而达到预期的目标。
参考文献
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【关键词】STC89C52;智能家居;匹配机制
引言
智能家居（Intelligent Home）是以家为平台，兼备建筑、自动化，智能化于一体的高效、舒适、安全、便利的家居环境[1，2]。随着科技的提高，经济的发展，人们的物质生活水平的提高，对家居环境的要求也越来越高，所以作为家居智能化的核心部分――智能家居控制系统也越发显得重要。家居智能化控制的开发和建设是未来国家、经济发展的必然趋势。智能家居控制器可以为系统提供智能控制方案，使住户的控制更便捷，更高效，更能为家庭的日常活动节约不必要的能耗。而且在现在这个注重绿色环保的世界里，智能家居为住户控制好空气的湿度、温度等，检查分析空气成分，让住户安心入住[3，4]。
所以，开发智能家居系统具有重要意义，本文论述了基于GPRS技术和单片机系统实现家庭智能系统的远程控制的方案，用户可以通过短信方式，访问家庭智能控制器。
1 智能家居硬件设计
1.1总体设计
本文以智能家电控制系统为研究对象，系统的总体设计思路是以STC系列单片机为核心[5，6]，采用了继电器控制家用电器的通断，以GPRS无线通信模块（GPRS DTU）为基础，基于AT指令和数据采集器，构建一个远程的智能家电控制系统，对家电进行控制，本设计以控制灯泡为例，实现了对灯泡的开关控制和状态反馈。其中GPRS模块接收用户短信将数据传送到单片机，单片机对数据进行处理并给出相应输出，从而控制家用电器（比如电灯）的开关。之后通过单片机处理，由GPRS发送模块发送回复短信。
图1 电路设计概念框图
图1是电路设计概念框图，系统的总体硬件设计主要包括几个模块，分别是单片机核心系统模块、GTM900B DTU模块、利用光耦开关控制LED灯模块。对于STC89C52单片机核心系统模块，它是系统主要的控制模块，调节和控制着系统的各个模块，共同实现整个系统的功能。单片机通过RXD和TXD端口与GTM900B DTU模块进行通信，通过识别短信的内容控制光耦开关，来控制LED灯的亮灭，光耦开关主要通过P0口来控制。
1.2单片机最小系统
如图2所示为系统单片机的最小系统，所谓单片机的最小系统是指单片机运行工作起来，所必须的最基本的电路组成，它由时钟电路、复位电路和电源电路组成。它的器件非常少，电路的建立简单因此其成本低。
图2 单片机最小系统图
本系统采用的是自动上电复位方式由C2（10uF）和R2（10K）组成，该方式通常指，上电后，通过RC电路充电实现的。根据电容从零状态开始充电，电容两端的电压公式
（1）
其中， 。可以得知，
（2）
根据COMS电平标准，只要 从零电压充电到0.55V的时间大于5ms即可完成上电自动复位。这样就可以算出
，（3）
中值的大小。通常选择R1=1～10KΩ，C=10～30μF。
1.3 GPRS DTU模块简介
GPRS DTU全称GPRS数据终端单元，在软件设计上，它封装了协议栈，并且具有嵌入式操作系统，硬件上可看作是嵌入式PC加无线接入部分的结合。目前国内实际上对GPRS DTU有更加明确的约定：GPRS DTU是专门用于将串口数据通过GPRS网络进行传送的GPRS无线设备。如图3 是GTM900B模块的实物图。
图3 GTM900B实物图
2系统软件设计
系统的软件设计包括以下几个部分：GTM900B模块初始化程序设计，即如何使得单片机与GTM900B模块传输数据;短信读取识别程序设计，即使单片机能够发送命令读取GTM900B收到的短信，并且能够识别短信内容并判断并执行相应命令;光耦开关控制电路程序设计，即使得单片机能够控制光耦开关的开启和闭合。如图 4是软件流程图。
图4 软件流程图
3 系统测试
全部元件安装完成后，将电路板放置好，当GTM900B模块的调试都正常后，便可以进行测试，将用手机发出短信，看是否控制LED灯的亮灭：首先将模块准备好后，手机发短信给GTM900B模块，短信内容为“K1”，在等了几十秒后，可以看到串口通信助手从GTM900B模块上接收到了如图5所示的数据，说明已经接收到了短信，并且光耦合器控制的LED灯亮了，说明模块收到短信并完成命令，接着执行发回复短信的命令。
图5 GTM900B收到短信后串口输出图
当手机就会收到完成命令的短信“Command completed successfully”，如图6所示，说明该模块已经正常完成所有功能，则智能家居节点测试成功。
4 小结
本文以智能家居控制系统为研究对象，应用PC+单片机方式，GPRS无线通信模块为基础，基于AT指令和单片机构建一个远程的智能家电控制系统，对智能家电进行控制。实现了智能家电的实时控制，具有操作简单，控制安全可靠，易维护等特点。
图6 手机短信内容图
参考文献：
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