无线智能家居控制系统论文29

6无线智能家居控制系统摘要随着人们生活水平的提高，其对家居品质的要求也在不断提高，加上信息化对人们传统生活方式的改变让许多人对家居智能化的需求日益强烈。智能居家市场将是一片蓝海。智能家居系统包括家庭保安系统和家电智能控制系统两个重要组成部分，家庭保安系统防止非法入侵和家庭灾害的功能，无论犯罪分子从任何地方闯入您的住宅，或者发生煤气泄漏、火灾等，系统都可以发出声光报警并通过拨打电话发送短信的方式通知到您本人或保安人员，减少财产的损失。我们只需要在家庭内安红外探测器、煤气探测器、烟感探测器、门磁、窗磁、紧急求救按钮等就可以防万一。家电智能控制可以让您远程控制家庭内的任何电器设备，无论您身处世界何地都轻松自如的控制和使用。主要控制的电器有电灯、空调、热水器、电饭煲、换气扇等。其对于提高人们的生活质量，尤其是普通家庭的生活质量有着重要的意义本系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分采用AT89C52作为主控器件，结合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和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和管理程序组成。本文介绍了用AT89S52单片机实现的基于GSM短信模块的家庭防盗报警系统，以及AT89S52单片机的功能特点、GSM短信模块工作原理、传感器工作原理。借助最可靠、最成熟的GSM移动网络，以最直观的中文短消息或电话形式，直接把报警地点的情况反映到您的手机屏幕上。它采用主动式红外传感器进行检测，变有形的传统防盗网防盗窗为无形，给火灾时的逃生提供方便。并配备烟雾传感器和燃气泄漏传感器，实现防火、防燃气泄漏的作用。实现了对室内的一些危险情况进行了远程监控并检测各种异常情况，并发出报警信号。关键词：GSM；单片机AT89C52；智能家居；远程控制；绪论1课题提出的背景和意义1；1智能住宅，通俗地说，它是融合了自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体的网络化智能化的家居控制系统。智能家居将让用户有更方便的手段来管理家庭设备，比如，通过家触摸屏、无线遥控器、电话、互联网或者语音识别控制家用设备，更可以执行场景操作，使多个设备形成联动;另一方面，智能家居内的各种设备相互间可以通讯，不需要用户指挥也能根据不同的状态互动运行，从而给用户带来最大程度的高效、便利、舒适与安全。智能家居并不是一个特别新潮的概念，比尔·盖茨的豪宅早在上世纪90年代已经建成，其中的智能家居理念在普通人看来即使在现在依然是领先的。而最近几年随着物联网的深入发展，智能家居再次崛起，与之前仅仅是概念或者为少数人所享受不同，此次其可能转变“高大上”姿态，逐渐进入寻常百姓家，而且极有可能在今年爆发。随着人们生活水平的提高，其对家居品质的要求也在不断提高，加上信息化对人们传统生活方式的改变让许多人对家居智能化的需求日益强烈。智能家居作为最能满足人们智能和个性化的需求的理想产品得到了蓬勃发展。据预计，到2015年，我国智能家居市场规模将达到1240亿元。智能居家市场将是一片蓝海。人们生活水平的不断提高，不断的对居住环境提出更高的要求，越来越注重家庭生活中每个成员的舒适、安全与便利，因此从市场需求的角度看，智能家居必然是前景广阔。据统计，近几年电工行业年销售额40--60亿元人民币，其中高档产品销售额近20亿元。从市场发展的角度看，以智能网络开关为代表的新型电工产品的市场份额会逐年地快速放大，并最终替代传统的电工产品，这里孕育着巨大的商机。1；2国内外发展分析1；2；1国内现状分析智能家居的概念传入中国已有近十年的时间了，国内的一些厂商也在2003年左右进入智能家居行业，并且陆续有一些智能家居系统推向市场。随着社会、经济水平的发展，人们对家居品质的追求也越来越高，要求家居舒适化、安全化，家居生活舒适化、智能化，对智能家居系统的需求也越来越强烈。近年来，家电、网络业巨头纷纷试水智能家居市场，面向智能家居行业的并购也时有发生，说明大家逐渐看好智能家居市场。前，全国房地产业蓬勃发展，小区智能化已成为一项基本要求，再配上智能家居，“全智能”的概念必然给房地产业带来新的卖点和活力，因此“全智能”是二十一世纪房产开发商力推的主题。从市场的成长环境看，现在我国每年的数字化家园建设比例已经占到了新建住宅总量的30%左右，如果根据国家制定的“到2010年，中国大中城市60%的住宅要实现智能化”的数字化家园这个发展目标，我们认为，中国数字化家园的开发与建设要以年均6%的速度递增。据调查，13亿人口的中国目前拥有1亿多智能家居家庭客户，这个群体相当于大半个欧洲，构成了一个巨大的、时尚的市场。在这个市场中，平均每家每年花费1000元，就有1000亿元的市场。事实上，市场调查数据表明，属于感性和持继性消费群体，每年在家居方面的支出人均远远不止1000元。因此，如何在这个市场中站好位置，占住有利地形，关系到能否把握住一个长期的、一劳永逸的商机。1；2；2国外发展分析智能家居在发达国家，特别是美国日本韩国这些电子产品先进的国家应用比较普及，发展的比较快。国外智能家居已经有几十年的历史，1894年智能大楼在美国出现，随着比尔盖茨的智能家建立。国外品牌CONTROI4，快思聪等品牌，先后进入国内市场，国外品牌在技术上采用的是总线形式，也是比较稳定的方式，但随着WIFI的普及无线智能家居逐渐取代有线产品，2014年1月13日，谷歌收购智能家居公司NestLabs，该交易是谷歌历史上规模第二大的收购，仅次于2012年其收购摩托罗拉移动125亿美元的规模。与标志着谷歌首次涉足硬件的摩托罗拉交易一样，收购Nest给谷歌带来一个进军新市场的重要跳板。而在不久前刚刚结束的CES展(国际消费电子展)上，智能家居也成为展览的主角之一。似乎在一夜之间，智能家居突然火了。业内人士表示，智能家居在过去的若干年其实一直处于蓄势待发状态，等待着爆发的机会。“。国际IT巨头在智能家具领域展开了博弈，苹果微软谷歌IBM同时宣布进入智能家具领域。国际IT巨头的纷纷涉足，更加证明了智能家居市场的潜力。业内人士指出，所谓的突然爆发，其实就是在过去10年间软硬件快速发展、成本逐步降低的自然结果，而互联网巨头的加入，无疑为智能家居的发展注入一针强心剂。1；3本课题的主要工作在科技发达的今天智能家居的发展得到了极大额发展，但同时由于价格比较高还没有普及到平常老百姓的家中，本设计基于51单片机，利用无线射频技术采用GSM设计的一款安防家居产品。可以实现实现远程监控家里安全，防止财务损失。同时具有良好的实用性，和简单的操作性。，主要内容为：概述智能家居的概念现状，并分析了国内外智能家居的现状以及遇到的瓶颈和机遇。析了目前远程控制技术的分析分绍了以单片机为核心的由按键电路、编码发送和解码接收电路、监测报警电路等组成的硬件电路设计模块。(4)简单阐述了软件设计的思路和流程（5）最后对全文进行了总结，并提出设计中存在的问题和需要改进的方向。智能家居的总体设计远程控制方案智能家居控制系统，实现用户在远程控制的方案有很好种：主要是ZigBee技术、GSM技术、Wi-Fi技术、Z-Wave几种。2.3.1ZigBee技术ZigBee技术是一种无线传输网络技术，它具有很多优点，比如：传输的距离近，设计相当来说比较简单，功耗比较低，成本也比较低，速率相比较低。可以实现要求传输速率不高的电子设备之间，是一种简单的双向无线通讯技术，并且，相对其他技术来说，Zigbee比较可靠，类似于CDMA和GSM网络。Zigbee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。ZigBee是一种无线连接，可工作在2.4GHz（全球流行）、868MHz（欧洲流行）和915MHz（美国流行）3个频段上，分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，它的传输距离在10～75m的范围内，但可以继续增加。作为一种无线通信技术，ZigBee具有低功耗、成本低、时延短、网络容量大、可靠、安全等特点。2.3.2GSM技术GSM是全球移动通信系统（GlobalSystemofMobilecommunication）的简称，是由欧洲电信标准组织ETSI制订的一个数字移动通信标准。它的空中接口采用时分多址技术。GSM是当前应用最为广泛的移动电话标准。GSM较之它以前的标准最大的不同是它的信令和语音信道都是数字式的，因此GSM被看作是第二代（2G）移动电话系统。这说明数字通讯从很早就已经构建到系统中。GSM是一个当前由3GPP开发的开放标准。第一代GSM技术是一种模拟移动网站，它包括多种频段的网络，应用十分的广泛，GSM网络目前实现了全国范围内的联网和漫游，它的网络能力特别强，对于用户不需要再组网，可以节约成本，减少麻烦。同时，使用GSM网络，对用户的个数也没用什么限制，相比传统的无线网络具有很大的优势。所以本系统利用GSM的短信功能，性能稳定，为远程数据的传输和控制提供了很好的一个平台。GSM的特点：1兼容性；2抗干扰；3灵活性与扩容；4使用标准化开放式接口；5更好的安全性和保密性；6灵活的切换处理。GSM及其他技术是无线移动通信的演进，无线移动通信包括高速电路交换数据、通用无线分组系统、基于GSM网络的数据增强型移动通信技术以及通用移动通信服务。2.3.3Wi-Fi技术Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等终端以无线方式互相连接的技术。Wi-Fi是一个无线网路通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟（Wi-FiAlliance）所持有。目的是改善基于IEEE802.11标准的无线网路产品之间的互通性。8Wi-Fi俗称无线宽带是一种短程无线传输技术，能够在数百英尺范围内支持互联网接入的无线电信号。随着技术的发展，以及IEEE802.11a及IEEE802.11g等标准的出现，现在IEEE802.11这个标准已被统称作Wi-Fi。从应用层面来说，要使用Wi-Fi，用户首先要有Wi-Fi兼容的用户端装置。Wi-Fi技术突出的优势在于：其一，无线电波的覆盖范围广，半径则可达100米。其二，传输速度非常快，可以达到11mbps。但基于Wi-Fi技术的规模商业化应用未实现，问题主要集中在两个方面：一是大型运营商对这一模式的不认可：二是本身缺乏有效的商业模式。但基于Wi-Fi技术的无线局域网已经日趋普及。这将意味将来可以十分方便的应用。一旦存在Wi-Fi网络的公众场合，解决了运营商的互联互通，高收费，漫游性的问题，Wi-Fi将来从一个成功的技术转化为成功的商业。许多国家政府和城市使用该项技术打造无线化的国家和城市，且随着数码娱乐设备的普及，Wi-Fi技术的热度将会再次高涨起来。2.3.4Z-WaveZ-Wave跟GSM技术和Zigbee技术一样也是一种无线网络技术，跟Zigbee技术相类似，用于照明和家居的智能化。Z-Wave技术的设计十分接近家居控制，更适合用于家居中。很多产品在市场上有一定的规模。Z-Wave系统可以实现多个节点之间的通讯连接，在价格和性能稳定性方面相对Zigbee技术都可以比的上，它的信号可以穿过墙壁、地板等不透明的物体，可以将家中的各种电器组建成一个网络，实现对家电的集中控制管理，并且现在它的发展也很迅速，在欧美等国家，W-Zave的研发也进行中，竞争力仍在持续提升，相对其他技术拥有很多优势。Z-Wave可以满足人们对智能家居的需求，可以实现更多的功能，这种技术成本低，安全性高，更适合智能家居。2.4GSM与单片机的通信利用一种采用GSM的短信功能，可以使某些控制达到“零距离”。由于短信息的费用低廉，可以取代传统的无线遥控。系统的结构设计框图第1章单片机概述AT89S52作为普通51单片机已与广泛应用于各种产品中，其接口简单，方便使用，且功能强大，因此本系统采用AT89S52单片机作为主控制芯片。1.1AT89S52的主要性能与MCS-51单片机产品兼容字节在系统可编程Flash存储器次擦写周期全静态操作：0Hz～33Hz三级加