【正文】 GSM 網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的不斷擴(kuò)大，得到了迅速發(fā)展，它具有傳輸速度快，費用低，不占用語音通信通道等優(yōu)點 ,本系統(tǒng)重在研究基于 SMS 短信業(yè)務(wù)，一種操作方便、經(jīng)濟(jì)、實用、可擴(kuò)展性好的智能家居控制系統(tǒng) [2]。物聯(lián)網(wǎng)中的無線傳感器應(yīng)用對家庭的智能防災(zāi)，燈光控制，以及家電聯(lián)網(wǎng)都提供了一種很好的解決辦法。家庭網(wǎng)絡(luò)是在家庭范圍內(nèi)（可擴(kuò)展至鄰居、小區(qū)）將 PC、家電、安全系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和廣域網(wǎng)相連接的一種新技術(shù)。智能家居 產(chǎn)品大規(guī)模批量化生產(chǎn)還需要時間加之協(xié)議不統(tǒng)一，隨之帶來的就是產(chǎn)品成本相對較高。 論文的結(jié)構(gòu) 論文的結(jié)構(gòu)主要分四個部分： 1. 緒論。 3. 需求分析。 平頂山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 4 2 系統(tǒng)開發(fā)工具 該部分主要介紹系統(tǒng)所采用的技術(shù)及開發(fā)工具，涉及 ,采用的架構(gòu) ZigBee 技術(shù)的模塊、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（ WSN） 、 GPRS 通信 模塊等。傳感器網(wǎng)絡(luò)可以在獨立的環(huán)境下運(yùn)行，也可以通過網(wǎng)關(guān)連接到互聯(lián)網(wǎng)，使用戶遠(yuǎn)程訪問 [4]。其協(xié)議如圖 21 所示： 應(yīng)用層 匯聚層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 LLC MAC 物理層 圖 21 物理層分別是 物理層和 868／ 915MHz 物理層，它們都基于 DSSS(Direct 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計 5 Sequence Spread Spectrum，直接序列擴(kuò)頻 )技術(shù)，使 用相同的物理層數(shù)據(jù)包格式，區(qū)別在于工作頻率、調(diào)制技術(shù)、擴(kuò)頻碼片長度和傳輸速率。 網(wǎng)絡(luò)層采用基于 ad hoc 技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議， 功能包括拓?fù)涔芾怼? MAC 管理、 路由管理和安全管理根據(jù)節(jié)點的不同角色，可分為全功能設(shè)備 (Full Function Device； FFD)與精簡功能設(shè)備 (Reduced Function Device； RFD)。 ZgBee 特點 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) (WSN)由大量的節(jié)點根據(jù)自組織網(wǎng)絡(luò)的方式構(gòu)成，一般節(jié)點通過各種方式大量部署在被感知對象內(nèi)部或者附近。 WSN 沒有嚴(yán)格的控制中心，所有節(jié)點地位平等，是一個對等式網(wǎng)絡(luò)。 3. 動態(tài)拓?fù)洹?WSN 節(jié)點數(shù)量大、分布范圍廣。這是 ZigBee 的突出優(yōu)勢。 3. 低速率。這指的是相鄰節(jié)點間的距離。相比較，藍(lán) 牙需要 310s、 WiFi 需要 3s。 ZigBee 提供了三級安全模式，包括無安全設(shè)定、使用接入控制清單(ACL)防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級加密標(biāo)準(zhǔn) (AES128)的對稱密碼，以靈活確定其安全屬性。 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（ Wireless Sensor Network, 簡稱 WSN）就是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的廉價微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳的自組織的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中被感知對象的信息，并發(fā)送給觀察者。 很多人都認(rèn)為，這項技術(shù)的重要性可與因特網(wǎng)相媲美：正如因特網(wǎng)使得計算機(jī)能夠訪問各種數(shù)字信息而可以不管其保存在什么地方，傳感器網(wǎng)絡(luò)將能擴(kuò)展人們與現(xiàn)實世界進(jìn)行遠(yuǎn)程交互的能力。另外一個原因是單個傳感器節(jié)點的價格目前還并不低廉，而且電池壽命在最好的情況下也只能維持幾個月。這些潛在的應(yīng)用領(lǐng)域可以歸納為 :軍事、航空、反恐、防爆、救災(zāi)、環(huán)境、醫(yī)療、保健、家居、工業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域。 GPRS 的傳輸速率可提升至 56甚至 114Kbps。而且，因為不再需要現(xiàn)行無線應(yīng)用所需要的中介轉(zhuǎn)換器，所以連接及傳輸都會更方便容易。而是在每一個數(shù)據(jù)包到達(dá)時，根據(jù)數(shù)據(jù)報頭中的信息（如目的地址），臨時尋找一個可用的信道資源將該數(shù)據(jù)報發(fā)送出去。這種情況下若采用固定占用信道的方式，將會造成較 大的資源浪費。很顯然我們的家居生活需要改變， 智能家居系統(tǒng)提供廣泛的信息交互功能，優(yōu)化居住環(huán)境，幫助人們有效地利用 網(wǎng)絡(luò)的便捷性 各種實現(xiàn)了對 家居環(huán)境的 控制 。其中傳感器節(jié)點網(wǎng)絡(luò)中包含了多個無線傳感器節(jié)點，每個節(jié)點都 是由一個傳感器模塊加上一個 ZigBee 通信模塊組成的。 圖 31 整體框架 圖 平頂山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 10 設(shè)計目標(biāo) 由于住宅設(shè)計情況比較多種多樣性，信號的覆蓋采取整體設(shè)計，局部進(jìn)行設(shè)計實施，由于每個房間的 封閉性，可能會引起信號的衰減，采取信號覆蓋區(qū)域連接，各個區(qū)域內(nèi)的信號能夠 連通進(jìn)行信號的傳輸，系統(tǒng)使用的無線信號傳輸頻率是 ，在此頻率的無線傳感網(wǎng)絡(luò)為全球統(tǒng)一的，無需申請的 ISM 頻段，同時可以對無線信號進(jìn)行加密，保證了無線傳輸數(shù)據(jù)的安全性。 4． 當(dāng)我們需要遠(yuǎn)程控制 電視機(jī) 的開關(guān)時，只要用手機(jī)發(fā)送指定命令的短信息，通過 GPRS 模塊的接收，并將短信息翻譯成為可以識別的命令傳輸給家庭控制器，控制器經(jīng)過處理，通過 ZigBee 模塊的無線傳輸將命令發(fā)送到與 電視機(jī) 相連接的 控制器 上，通過 控制器 實 現(xiàn)了對 電視機(jī) 的控制 。 3． 家電運(yùn)行時所處環(huán)境有很大差異，對系統(tǒng)的抗干擾性和穩(wěn)定性要求較高。 設(shè)計原則 基于設(shè)計的特點，列出了系統(tǒng)設(shè)計原則： :家庭自動化產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)依照國際上流行的相關(guān)協(xié)議進(jìn)行設(shè)計，充分保證各廠家產(chǎn)品間的兼容性和相互操作能力。模塊之間遵循一定的協(xié)議，可以相互通訊和協(xié)調(diào)。 :高科技帶來的應(yīng)該是一種享受而絕不是一種負(fù)擔(dān)。 平頂山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 12 圖 32 智能家居邏輯圖 1． 主人可以通過手機(jī)設(shè)置空調(diào)溫度。 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計 13 4 系統(tǒng) 設(shè)計 物聯(lián)網(wǎng)智能家居要將各成體系，互不相連的子系統(tǒng)協(xié)調(diào)起來，就必須有一個兼容性強(qiáng)的中央家居處理平臺，接受并處理控制設(shè)施發(fā)出的信息，然后傳送信號給你希望控制的家電或者其他家居子系統(tǒng)。這種方式推出的家庭網(wǎng)關(guān)集成智能家居系統(tǒng)中，網(wǎng)關(guān)與中央家居處理平臺組合，這種平臺能夠與家庭安全防范系統(tǒng)、家庭自動化系統(tǒng)，以及互聯(lián)網(wǎng)結(jié)成一體，實現(xiàn)家電控制、娛樂、交流和信息分享等方面的智能化?？梢赃@樣說，智能家居系統(tǒng)是智能住宅的核心。 圖 41 煙霧傳感器 平頂山學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 14 煙霧傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫。 氣體煙霧感應(yīng)器是這個模塊的主要器件； U1BLM323 運(yùn)算放大器是把采集的信號放大，傳輸?shù)?ZigBee 無線模 塊 ,運(yùn)算放大器是延時作用 ,繼電器是相當(dāng)一個開關(guān)的作用，在這里只要有信號輸出，繼電器就閉合，其余的時間都是斷開的 ,喇叭有報警的作用 ,PT2262 是無線模塊的芯片，是發(fā)送信號給中心控制器。 圖 42 WSN網(wǎng)絡(luò)模塊 硬件結(jié)構(gòu)框圖 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計 15 圖 43 網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋 嵌入式服務(wù)器終端模塊設(shè)計 嵌入式服務(wù)器終端模塊硬件主要有中心控制器、 GPRS 模塊和 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)模塊。另外，華為公司的 MC703 模塊價格相對低廉，且支持部分標(biāo)準(zhǔn)AT 命令，此外還支持華為公司拓展的命 令，使用起來更加的靈活 [7]。服務(wù)器控制端硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖 46。 WSN 網(wǎng)絡(luò)模塊與嵌入式服務(wù)器終端模塊通過基于 ZigBee 的無線網(wǎng)絡(luò)完成通信，傳輸一個指令的數(shù)據(jù)包由以下幾部分組成：起始編碼 bite[0][1],地址編碼 bite[2],數(shù)據(jù)類型編碼 bite[4],功能編碼 bite[5],效驗編碼 bite[6],結(jié)束編碼 bite[7].每個編碼 1 個字節(jié)，發(fā)送數(shù)據(jù)范圍在 0~255 之間，不同家庭內(nèi)部的起始編碼都是惟一的，防止相互信號的干擾，每個接收終端在接收到數(shù)據(jù)后，都進(jìn)行地址碼判斷是否為自己接基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計 17 收的 數(shù)據(jù)包，是則接收，否則不接收，接收到數(shù)據(jù)包后，對數(shù)據(jù)要執(zhí)行的功能進(jìn)行校驗，校驗正確，則進(jìn)行解碼，并且在解碼成功后通過 ZigBee 的無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)出一個確認(rèn)接受碼，中心控制器在接收到確認(rèn)接收碼后停止再次發(fā)生控制指令，否則間隔 100ms再次發(fā)生相同指令，確保整個 ZigBee 的無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信的準(zhǔn)確性和完整性。 EPROM 可編程存儲器的引入便于以軟件方式，在斷電的情況下保存系統(tǒng)的狀態(tài)變量，如各種模式開關(guān)狀態(tài)變量。 // 串口初始化 Device_init()。 // GSM 模塊初始化 EEPROM_READ(0x22,SysInforBuf)。 case SMS_Standby: //接收 GSM 模塊回復(fù)信息 Receive_Check()。 case SMS_CMGD: //刪除手機(jī)短信 break。 break。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的演示才撤銷復(fù)位信號，以防止電源開關(guān)或電源插頭分合過程中引起的抖動而影響復(fù)基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計 19 位。根據(jù)串聯(lián)電路電壓為各處之和，這個時候 10K 電阻兩端的電壓為 ，甚至更大，所以 RST 引腳又接收到高電平。 此部分采用的是 華為 MC703 的模塊接收和傳送用戶手機(jī)短信息。 圖 410 MC703與 AT89S52連接的電路圖 這里接的 SIM 卡有 6 個引腳 CCCLK， CCVCC， CCIO， CCRST， CCIN 以及 CCGND 分別對應(yīng)接在 TC35i 的第 24 到第 29 個引腳上。該單片機(jī)的振蕩器的晶振為 MHz，數(shù)據(jù)傳輸率設(shè)置為 9600 b/s。當(dāng) TC35i 通電后必須給 IGT 一個大于 100 mV 的低電平，模塊才能啟動。 GPRS 通信終端收發(fā)模塊主要由 G24 模塊、天線、 SIM 卡、相關(guān)的電平轉(zhuǎn)換電路和 RS 232 串口組成。 該芯片能夠反復(fù)擦 /寫，能夠持久保存數(shù)據(jù)，而且斷電信息也不會丟失，這些特性正是存儲數(shù)據(jù)所必需的。利用 GSM 手機(jī)的串行接口，單片機(jī)向手機(jī)發(fā)送一系列的 AT命令，就能達(dá)到控制 GSM 模塊接收 SMS 的目的?？梢园凑兆约旱男枰O(shè)置您的調(diào)制解調(diào)器， AT 指令的所有命令行必須由 ASCII 字符“ AT”開始并由 Enter 結(jié)束。命令中或命令間的空格會被忽略，命令行的最多字符數(shù)為 39(包括 AT)。大數(shù)帶有超出正常范圍的參數(shù)的命令將不被接收并返 回 ERROR。要保證對信息內(nèi)容的正確識別，需要一部分繁瑣的程序和算法 [13]。 這樣我們便可以在串口中將獲得的數(shù)據(jù)發(fā)送出去 ,空調(diào)打開。 ZigBee作為一種新出現(xiàn)的無線通信技術(shù)，以其協(xié)議簡單、成本低、功耗小、組網(wǎng)容易等特點，在家用系統(tǒng)控制、樓宇自動化、工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域具有廣闊的市場空間，本文 主要以 ZigBee為主要的無線通信 ，這在家居行業(yè)的技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用方面的研究具有前沿性和實用性。它很好的改善了家居的環(huán)境，它也包含了影音娛樂等功能，滿足家庭的娛樂需求。不過，我始終覺得這是一個很好 的項目，很具有實際意義，如果有可能，我會繼續(xù)將它完善，做得更好。然后使用交叉編譯鏈對 Qt 源碼進(jìn)行交叉編譯，最后使用 make install 命令來安裝 Qt。進(jìn)入到“ EELiod/Jflashmm”目錄下，輸入“ tar xzvf Jflash – ”解壓 Jflash 工具。把“ EELiod/image”目錄下的“ zImage 和 ”文件復(fù)制到“ tftpboot”目錄下。 MC703模塊收發(fā)短信程序： include include define uchar unsigned char define uint unsigned int define RxIn 90 //定義接收的數(shù)組長度為 90 uchar code AT[]=AT。//設(shè)置服務(wù)中心號碼 uchar code AT_CMGF[]=AT+CMGF=1。//發(fā)送短信指令 uchar code successfully[]=Operate Successfully!。 //用來存儲發(fā)送 讀取短信指令 uchar AT_SendNumber[25]。 //用來儲存指令 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計 27 uchar idata state[17]。 //記錄狀態(tài) uchar temp1。 //接收短信標(biāo)志位 bit sendready=0。//啟動 GSM 的啟動線連 IGT sbit realy0=P0^0。 void Delay_ms(uint i) { unsigned int j。j125。啟動后， 15 腳的信號應(yīng)保持高電平 .： void Start_GSM(void) { P3_7=0。 } 函數(shù) void sendchar(uchar ch)；實現(xiàn)功能：發(fā)送一字節(jié)數(shù)據(jù)。 } 函數(shù) void sendstring(uchar *p)；實現(xiàn)功能：通過串口發(fā)送字符串。 sendchar(0x0A)。 } RI=0。 Delay_ms(1000)。 Delay_ms(1000)。RxRxIn。 Delay_ms(1000)。