【正文】 of wireless munication make the smart home system being easy to install and safeguard. While carrying on software design of the system, follow the building block design philosophy. It not only considers the realization of the function of each module, but also thinks over the total patibility of the procedure. The software includes one master program and six subprograms. Each subprogram is corresponding to the hardware module. Under the integrated development environment which ARM Corporation promotes, exploits software of the system using the C language.ARM processor and bluetooth are the first time used in the construction of the smart home system in this paper。近年來，以美國微軟公司及摩托羅拉公司等為首的一批國際知名企業(yè)也先后進(jìn)入智能家庭網(wǎng)絡(luò)的研究及開發(fā)領(lǐng)域，分別開發(fā)了“夢幻之家”、“家庭主任”、“居所之門”等家庭智能設(shè)備。清華同方在智能化家庭網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域與建設(shè)部智能建筑化專家委員會共同設(shè)立了智能住宅開放實(shí)驗(yàn)室，還取得了著名綜合布線廠商西蒙、百通全線產(chǎn)品在中國的總代理資格。在無線連接狀態(tài)下，對防盜報(bào)警器、煙霧探測器、有害氣體檢測裝置等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集以及可自動(dòng)查詢各傳感器的工作狀態(tài)。 本文的主要工作和技術(shù)路線 主要工作 本文主要做了以下幾個(gè)方面的工作：（1） 將ARM單片機(jī)引入到智能家居系統(tǒng)中，提高了系統(tǒng)的控制功能，為完善系統(tǒng)的功能打下基礎(chǔ)，并簡要介紹了菲利普公司的ARM單片機(jī)LPC2138。（2） 在做好系統(tǒng)總體規(guī)劃的基礎(chǔ)上，分別設(shè)計(jì)系統(tǒng)的各部分電路，先應(yīng)用EWB、protel99se等相關(guān)軟件進(jìn)行仿真，然后在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行測試。并簡要介紹了本文的主要工作和系統(tǒng)的技術(shù)路線，最后對本文的創(chuàng)新點(diǎn)做了一個(gè)小結(jié)。RT和嵌入式跟蹤接口可實(shí)時(shí)調(diào)試（利用片內(nèi)RealMonitor 軟件）和高速跟蹤執(zhí)行代碼。 [10]。藍(lán)牙技術(shù)是一種近距離無線連接的技術(shù)規(guī)范，其程序?qū)懺谝粋€(gè)99mm 的芯片中。這實(shí)際上屬于一種硬件加密方法。只有數(shù)據(jù)在接受端通過了報(bào)頭錯(cuò)誤檢測和循環(huán)冗余檢測，被認(rèn)為無錯(cuò)后，才向發(fā)送端返回確認(rèn)信息，否則，返回一個(gè)錯(cuò)誤信息[14]。每當(dāng)一個(gè)設(shè)備被激活，它就監(jiān)聽規(guī)劃給該單元的32個(gè)跳頻頻點(diǎn)(跳頻頻點(diǎn)的數(shù)目因地理區(qū)域不同而異)。一旦處于Hold模式的單元被激活，則數(shù)據(jù)傳遞也立即重新開始。主要完成各種信息的采集和處理，并發(fā)送相應(yīng)的控制命令。，其特點(diǎn)為輸出電流大，輸出電壓高，穩(wěn)定性好。其中S，這兩個(gè)口分別與外部中斷EINT0、EINT3復(fù)用，為此我們將這兩個(gè)鍵作為系統(tǒng)的功能鍵，其余的按鍵作為輔助鍵。紅外感應(yīng)源通常采用熱釋電元件，這種元件在接收到人體紅外輻射溫度發(fā)生變化時(shí)就會失去電荷平衡，向外釋放電荷，電后續(xù)電路經(jīng)檢驗(yàn)處理后即可產(chǎn)生報(bào)警信號。R1較小時(shí)，可減小開關(guān)時(shí)間與開關(guān)損耗，R1較大時(shí)則相反。應(yīng)用時(shí)中心控制根據(jù)指令，將預(yù)先存儲的信號從寄存器中讀出，然后經(jīng)處理后發(fā)射出去，相應(yīng)家電根據(jù)接收到的遙控信號做出相應(yīng)的動(dòng)作，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)模擬遙控家電的目的。[18]。用戶也可通過電話或者編輯短信對家居系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。電話振鈴信號通過電容CC2耦合、整流橋整流、C3隔直、R23限流輸入至光電耦合器4N25[19]的輸入端1口， 4N25起的是隔離作用。當(dāng)用戶摘機(jī)時(shí)，電話機(jī)通過叉簧接上約300Ω的負(fù)載，使整個(gè)電話線回路流過約30mA的電流。由高頻群和低頻群組成，高低頻群各包含4個(gè)頻率。DTMF信號的接收部分采用DTMF信號接收單片機(jī)MT8870的工業(yè)制造標(biāo)準(zhǔn)；發(fā)送部分采用開關(guān)電容進(jìn)行D／A轉(zhuǎn)換發(fā)送高精度、低畸變的DTMF信號。MT8880根據(jù)輸入產(chǎn)生相應(yīng)的DTMF信號從TONE引腳輸出，經(jīng)LM386放大后耦合到電話線上傳輸，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)撥號功能。ISD25120具有抗斷電、音質(zhì)好，使用方便，無需專用的開發(fā)系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。ISD25120雖然提供了地址輸入線，但它的內(nèi)部信息段的地址卻無法讀出。放音時(shí)，根據(jù)需播放的語音內(nèi)容，找到相應(yīng)的語音段起始地址，并通過口線送出。尤其適用于緊急情況，例如家中老人突然患病、家中突發(fā)火災(zāi)等。大量的硬件電路的使用，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖 各模塊軟件設(shè)計(jì) 安防模塊安防模塊主要是采集各種傳感器的信息，通過信息處理來判斷是否有警情。報(bào)警錄音應(yīng)包括家庭住址和警情信息，在電話接通后延時(shí)1s播放，連續(xù)播放三遍，中間加1s間隔。在部分的軟件設(shè)計(jì)中，要分為學(xué)習(xí)部分和控制部分兩塊。存儲完畢，將存儲地址付給功能變量就可，然后繼續(xù)進(jìn)行學(xué)習(xí)操作，學(xué)習(xí)完成，確認(rèn)，然后返回。這樣在設(shè)計(jì)軟件上就比較復(fù)雜，為了簡化程序設(shè)計(jì)、優(yōu)化系統(tǒng)功能和降低功耗，我們在構(gòu)建微微網(wǎng)時(shí)，將與中心控制機(jī)連接的藍(lán)牙設(shè)備設(shè)置為Master，其他的設(shè)為Slave，并且給每個(gè)藍(lán)牙設(shè)備設(shè)置一個(gè)地址。在本系統(tǒng)中，我們主要是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與家庭以外的固定電話或者移動(dòng)電話建立鏈接，從而實(shí)現(xiàn)信息交換。在系統(tǒng)中，無論是遠(yuǎn)程控制，還是自動(dòng)報(bào)警，都和DTMF編解碼密切相關(guān)。 遠(yuǎn)程控制流程圖 D1：把該位設(shè)置為“1”，則芯片被設(shè)置為信號音檢測模式 (呼叫處理模式)，當(dāng)D2也設(shè)為“1”時(shí)，引腳IRQ端能輸出與各種信號音對應(yīng)的方波。D0：發(fā)生中斷時(shí)該位為“1”，讀取狀態(tài)寄存器后自動(dòng)清“0”。然后讀取狀態(tài)寄存器SR的D2位，如果D2=1，說明已收到有效的雙音頻信號并已譯碼，則從接收數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù)，分析、判斷完成相應(yīng)操作；發(fā)送DTMF信號時(shí)，同樣先將芯片置為雙音頻模式，將發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)發(fā)送寄存器。經(jīng)檢測，發(fā)現(xiàn)在程序整合時(shí)，出現(xiàn)錯(cuò)誤和部分代碼丟失，后經(jīng)調(diào)整系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的功能。而且，應(yīng)當(dāng)擴(kuò)展系統(tǒng)的存儲器，這樣可以對警情和家庭情況備案。這樣，我們可以用固定地址的辦法來降低干擾，即我們給每個(gè)藍(lán)牙模塊均分配一個(gè)地址，這樣可以減少相互間的干擾；或者對于這兩個(gè)微微網(wǎng)我們采用不同的跳頻序列，即相鄰的兩個(gè)微微網(wǎng)的跳頻序列是正交的，用這種方法來進(jìn)一步消除干擾。家中出現(xiàn)的意外事故，可以與相應(yīng)單位聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)行監(jiān)控；可以在每個(gè)社區(qū)內(nèi)，建立一個(gè)分信息處理中心，負(fù)責(zé)處理社區(qū)內(nèi)的各種警情；可以實(shí)現(xiàn)社區(qū)內(nèi)用戶的電費(fèi)、水費(fèi)、煤氣費(fèi)等費(fèi)用的網(wǎng)上繳納，對于欠費(fèi)的用戶可通過網(wǎng)絡(luò)通知其及時(shí)續(xù)費(fèi)。ZigBee是基于IEEE 。（5）可靠：ZigBee在物理層采用直接序列擴(kuò)頻DSSS和頻率捷變FA技術(shù)，有強(qiáng)的抗干擾和多徑能力；在MAC層采取了碰撞避免策略CSMA/CA，同時(shí)為需要固定帶寬的通信業(yè)務(wù)預(yù)留了專用時(shí)隙，避開了發(fā)送數(shù)據(jù)的競爭和沖突。 本系統(tǒng)的開發(fā)，是針對平民市場。他在我三年的碩士研究生學(xué)習(xí)期間，無論從學(xué)習(xí)上和還是生活上給予了我無私的關(guān)心和幫助。感謝我的父母，他們是我最強(qiáng)大的支柱，正是他們的含辛茹苦、無私的慈愛，使得我長大成人并完成學(xué)業(yè)。從課題的立項(xiàng)到課題的開展與研究，再到本論文的撰寫、定稿的每一步工作都傾注著趙老師的心血和汗水。而智能家居系統(tǒng)的研制與開發(fā)，滿足了用戶這方面的要求，給他們帶去了實(shí)實(shí)在在的便利。（3）時(shí)延短：通信時(shí)延和從休眠狀態(tài)激活的時(shí)延都很短，新的隨動(dòng)設(shè)備搜索時(shí)延為30ms，休眠激活的時(shí)延是15ms，活動(dòng)設(shè)備信道接入的時(shí)延為15ms。ZigBee聯(lián)盟預(yù)測的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括工業(yè)控制、消費(fèi)性電子設(shè)備、汽車自動(dòng)化、家庭和樓宇自動(dòng)化、醫(yī)用設(shè)備控制等。在以后的發(fā)展中，家庭多網(wǎng)合一也是一種發(fā)展趨勢，即廣播電視網(wǎng)、電信業(yè)務(wù)網(wǎng)和多媒體傳輸?shù)榷喾N信息傳輸服務(wù)統(tǒng)一納入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，統(tǒng)一規(guī)劃，建立一個(gè)寬頻帶，大容量，高速率的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)。在使用藍(lán)牙模塊進(jìn)行無線傳輸時(shí)，如果僅僅是組建一個(gè)微微網(wǎng)，那么我們可以用跳頻和前向糾錯(cuò)來降低外界干擾。所以，在系統(tǒng)中，應(yīng)添加警情聯(lián)動(dòng)裝置。首先，先將各模塊的硬件電路和相應(yīng)的程序進(jìn)行聯(lián)機(jī)測試，經(jīng)過對硬件電路和程序的反復(fù)調(diào)試，各模塊基本實(shí)現(xiàn)其功能。接收信號從IN端輸入，發(fā)送信號從TONE端輸出。 D3：行／列音選擇，當(dāng)D2＝1(單音模式)時(shí)，D3用于選擇行音或列音(即音頻頻率的選擇)?？刂萍拇嫫骱蜖顟B(tài)寄存器各個(gè)位的功能意義簡述如下： (1)控制寄存器CRA。其中，用戶的密碼可以自行設(shè)定和修改。這樣，Master與Slave建立連接時(shí)。在本系統(tǒng)的家庭內(nèi)部通信模塊中，藍(lán)牙設(shè)備與單片機(jī)的連接有兩種方式，一是和中心控制機(jī)的連接；一是和從機(jī)的連接。運(yùn)行學(xué)習(xí)程序時(shí)，要先進(jìn)行初始化，主要是清空要用到的數(shù)據(jù)寄存器；然后選擇功能變量，開始接受信號。對于這一部分的實(shí)現(xiàn)有很大一部分是用軟件設(shè)計(jì)來完成的。警情確定后，進(jìn)入警情處理程序，根據(jù)事先的設(shè)定，執(zhí)行報(bào)警程序，查詢預(yù)先設(shè)置的對應(yīng)的報(bào)警電話，啟動(dòng)自動(dòng)撥號模塊，電話接通后，播放對應(yīng)警情報(bào)警錄音。因此本系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)由一個(gè)中心控制程序和六個(gè)子程序構(gòu)成，子程序盡量與硬件模塊相關(guān)?！薄Ｖ行目刂颇K檢測到緊急呼叫按鈕處于按下狀態(tài)，就會通過家庭對外通信模塊，撥出預(yù)先設(shè)置的號碼向外界求救，預(yù)設(shè)號碼可為1119。本文采用第二種方式。用以設(shè)置語音段的起始地址。如果選擇中斷模式，則/IRQ/CP端產(chǎn)生低電平中斷信號給單片機(jī)接口，然后單片機(jī)訪問解碼數(shù)據(jù)寄存器，讀取內(nèi)容，然后做出相應(yīng)的操作，從而完成遠(yuǎn)程控制功能。 DTMF編碼表低 頻高 頻數(shù)碼ENQ3Q2Q1Q0697Hz1290Hz1H0001697Hz 1336Hz2H0010697Hz1447Hz3H0011770Hz1290Hz4H0100770Hz1336Hz5H0101770Hz1447Hz6H0110852Hz1290Hz7H0111852Hz1336Hz8H1000852Hz1447Hz9H1001941Hz1290Hz0H1010941Hz1336Hz*H1011941Hz1447HzH1100697Hz1633HzAH1101770Hz1633HzBH1110852Hz1633HzCH1111914Hz1633HzDH0000XXXLZZZZ用MT8880實(shí)現(xiàn)DTMF編解碼電路[2223]。MT8880是一個(gè)帶有呼叫處理濾波器的單片DTMF信號收發(fā)器。 模擬摘掛機(jī)電路（3）DTMFDTMF（Dual Tone Multi Frequency），即雙音多頻，電話系統(tǒng)中電話機(jī)與交換機(jī)之間的一種用戶信令，通常用于發(fā)送被叫號碼，其具有很強(qiáng)的抗干擾性能，因此被廣泛用于通信網(wǎng)中。（2）模擬摘掛機(jī)電路根據(jù)國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：任何電話機(jī)，摘機(jī)狀態(tài)的直流電阻應(yīng)≤300Ω，有“R”鍵的電子電話機(jī)的摘機(jī)狀態(tài)直流電阻應(yīng)≤350Ω。振鈴以5秒為周期，即1秒送，4秒斷。 89C51和ROK101007的接口電路原理圖 家庭對外通信模塊家庭對外通信模塊，是通過電話線或者GSM[18]模塊與外界聯(lián)系。其同時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)和語音的傳遞。首先選定所要設(shè)置的家用電器，然后將遙控器對準(zhǔn)系統(tǒng)紅外線接收頭，將主要按鍵依次按下，紅外線接收頭將接收到的信號經(jīng)處理后送往中心控制指定位置存儲。另外為防止程序“跑飛”、進(jìn)入“死循環(huán)”使系統(tǒng)失控，我們還設(shè)計(jì)了看門狗電路。由于人體都有恒定的體溫，℃左右，會發(fā)出特定波長10左右的紅外線，被動(dòng)紅外探頭就是靠探測人體發(fā)射的10左右的紅外線進(jìn)行工作的。我們用LPC2138的P0口作為輸入口，由于其內(nèi)部無上拉電阻，所以用R1～R6 6個(gè)10K的電阻做上拉電阻。LPC2138具有獨(dú)立的模擬電源引腳V、V，為了降低噪聲和出錯(cuò)幾率，我們用電感LL3將數(shù)字電源和模擬電源隔離。如果Piconet 中已經(jīng)處于連接的設(shè)備在較長一段時(shí)間內(nèi)沒有數(shù)據(jù)傳輸， 藍(lán)牙還支持節(jié)能工作模式。圖 微微網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 分布式網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在微微網(wǎng)(Piconet)內(nèi)的連接被建立之前，所有的設(shè)備都處Standby(待令)狀態(tài)。2/3比例前向糾錯(cuò)碼是一種（15，10）精簡的漢明碼表示方法，用于部分分組。 跳頻技術(shù)跳頻技術(shù)，就是將整個(gè)頻帶分成若干跳頻信道（Hop Channel）。時(shí)至今日，世界上約有3000 家公司加入了推進(jìn)藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)牙特別利益集團(tuán)，包括海爾、長虹在內(nèi)的多家國內(nèi)公司企業(yè)[1