嵌入式在智能家居中的应用(论文)

嵌入式设备在智能家居中的一些应用嵌入式设备在智能家居中的一些应用王军（1.重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆400065）摘要：当今社会，随着信息技术的突飞猛进，人们的生活变得日新月异，生活方式也发生着翻天覆地的变化，与此同时，人们的生活变得愈发忙碌，很大一部分的年轻一代过着早出晚归的上班族生活，这就对现有的生活居住环境提出了要求，因此，智能家局，这一暂新的词语出现在了人们的生活中。本文在介绍智能家居的基础上，简单介绍一些嵌入式设备在智能家居中的应用，并讨论今后的一些发展方向。关键词：智能家居；嵌入式设备SomeApplicationsOfEmbeddedDevicesInSmartHomeWANGJun1(1.TheChongqingUniversityofPostsandTelecommunicationsCollegeofcommunicationandInformationEngineering,Chongqing400065)Abstract：Today'ssociety,withtherapiddevelopmentofinformationtechnology,people'slivesbecomeever-changinglifestylehasalsoundergoneearth-shakingchanges,Atthesametime,people'slivesbecomeincreasinglybusy,Alargepartoftheyoungergenerationislivingalifeofspareofficeworkers，thisexistinglifelivingenvironmentrequirements，sothat,Smarthome,atemporarynewwordscomeinpeople'slives.Thispaperintroducesabriefnumberofembeddeddevicesinthesmarthome,anddiscussthefuturedevelopmentdirectiontheintelligenthomebasedonintroducestheintelligenthome.Keywords：SmartHome;Embeddeddevices0前言*20世纪80年代初，随着大量采用电子技术的家用电器面市，住宅电子化（HE，HomeElectronics）出现。80年代中期，将家用电器、通信设备与安保防灾设备各自独立的功能综合为一体后，形成了住宅自动化概念（HA，HomeAutomation）。80年代末，由于通信与信息技术的发展，出现了对住宅中各种通信、家电、安保设备通过总线技术进行监视、控制与管理的商用系统，这在美国称为SmartHome，也就是现在智能家居的原型。第一幢智能建筑1984年出现在美国，而后美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案，智能家居在美国、德国、新加坡、日本等国都有了广泛应用。在1998年5月新加坡举办的“98亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会”上推出了新加坡模式的家庭智能化系统。目前在新加坡有近30个社区(住宅小区)近5000户的家庭采用了“家庭智能化系统”。美国也已有近四万户家庭安装了这一类的“家庭智能化系统”。基于此，各个大电子巨头争相推出自己的智能家居产品，例如三星在中、韩两国同时推出其智能家居王军：嵌入式设备在智能家居中的一些应用系统，通过机顶盒和网络，将家居自动化控制、信息家电、安防设备以及娱乐和信息中心这四部分集成一个全面的，面向宽带互联网的家居控制网络。而我国在智能家居方面也有一些发展，一些专家提出智能家居基于小区的多层次家居智能化解决方案，在传统“智能小区”的基础上实现了向家的延伸。1.智能家居的目标及网络结构智能家居的目标有几个重要的目标：第一、智能家居为人们提供舒适丰富的生活环境，它有益于身心健康，同时又体现着个性化。第二、智能家居有着安全有效的防御体系，它能向人们提供防火，防盗，防抢，防毒，防漏等多种功能。第三、智能家居使得我们的生活变得更加方便灵活。第四、智能还能提供单一监控、远程监控、医疗等服务。第五、智能家居有着高效可靠的工作模式，方便于资料收集，整理，分析，决策，保存，信息交流等。智能家居中也具备了一些网络的特征，其中，控制网络主要实现对系统中各种设备和家电用器的控制功能，执行用户发送的各种命令，如实现对家庭安防系统的讯号采集和执行，以及对室内各种物理量的探测。控制网络的特点是：它传输的信息主要是对器件控制信息以及电子产品和家用电器的物理参数。信息网络连接的设备有PC、远程PC、电视、录像机及手机、电话等系统。它的特点是：它的频率带宽一般要求比较高，因为在此网络上传输的主要是音频和视频信号，此网络上的信息传输速度也比较高，普遍要求达到10Mbps以上。而在传输的可靠性上，它的要求没有控制网络那么高。因为在传输前后，都会对视频和音频信息进行一定的处理（如信号的压缩和编码／解压缩和解码），这使得传输信息具有了一定的容错能力，它可以对瞬间错误进行自我检错和纠正。嵌入式系统作为控制、监视和辅助设备、机器的装置，通常执行特定功能；以微机和外围构成核心，有严格的时序和稳定性的要求，还有全自动操作的循环功能。2.嵌入式在家居智能领域的应用2.1嵌入式系统概述嵌入式系统是外延非常广泛的的名词，凡是具有嵌入式特征的计算机应用系统都可以称为嵌入式系统，所以很难给它一个十分准确的定义，业界有多种不同的关于嵌入式系统的定义。国内普遍接受的嵌入式系统的定义为：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。该定义更能体现嵌入式系统的基本特征。首先该定义突出了嵌入式系统是面向应用的，与具体的应用结合才能体现嵌入式系统存在的必要性，不同的嵌入式系统具有不同的功能和要求。开发者一定要针对具体的应用要求设计嵌入式系统。嵌入式系统由硬件和软件两大类组成，其基本组成如图所示。嵌入式系统体系结构2.2嵌入式子系统的应用2.2.1智能IO控制器智能IO系统可用于对一些单开关的设备进行控制，并对一些报警器的信号采集。一般家用的灯光，饮水器，电热水器，门磁，等设备，通过简单的DO即可实现开关的控制。而一些报警器，通过DI即可采集。因此，使用8位的单片机和合适的通信收发器即可完成智能开关量采集和控制。2.2.2红外学习型控制器家居智能控制的另一个核心就是对家用电脑的控制。而电视机、DVD，投影仪和空调这类的家电由于都需要红外遥控器进行操作，这嵌入式应用软件嵌入式处理器嵌入式外围设备嵌入式操作系统嵌入式硬件平台王军：嵌入式设备在智能家居中的一些应用就提供了一个接口，通过这个接口我们就能对上述的电器进行控制。2.2.3电话网关在很多居民家中，电话网络仍然是最普及的通信网络。如果需要在居所之外控制家中的电器设备，查看状态，我们就需要通过一个普及的网络连接到家中。而电话网目前仍是我国最普及的，由于电话网络只能传输语音信息，为了方便用户的操作，本网关就需要语音菜单来实现人际交互。如果用户通过外线进入，需要输入密码以确定身份。2.2.4内部通信网络一般在家用系统中，常见的有线通信方式不外乎以太网通信和总线通信两种。而由于以太网通信的实现，其硬件上MCU的外围元件较多，且软件上其协议栈相对复杂，对于类似8位单片机设备，实现起来就很勉强，同时成本也提高。而总线物理通信上所需的元件较少，接线简单，完全可是直接使用普通的双绞线，且协议简单，因此可广泛适用于各种档次的嵌入式系统。4结束语通过查找资料，阅读资料，使我对智能家居的概念，也对智能电网这一门课程有了更深的理解。在有了对智能家居的大致结构和内容有了一定理解之后，如何将其在应用领域进行扩展，实现规模化，部署化和商业化是比较困难的。通过对比和学习国外的先进理念和应用，再找出适合国内国情并且加以利用才是有意义的。智能家居的发展就像一切事物的发展规律一样：总的趋势是向前的，但是在前进的道路上难免会遇到挫折和考验。这需要我们坚持信念和提高技术，将新的科技应用于实践。在国家政府的扶持下，智能家居必定会展现出其特有的生命力！参考文献[1].鲍小南.《单片微型计算机原理及应用》.浙江大学出版社.2007年.[2]李广弟.单片机基础.北京：北京航空航天大学出版社,2001年.[3]吴成东，谢昆，马斌，傅小菲，郑君刚.智能小区网络通信控制终端系统研究[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版)，2006，21(04):753-755.[4]H．VanDykeParunak．IndustrialandPracticalapplicationsofDAI.MultiagentSystems：AModernApproachtoDistributedArtificialIntelligence[M],CerhardWeiss,editor，TheMIPPress．Cambridge，Mas—sachusetts。1999：377—421．作者简介:王军(1988-)，男，重庆市长寿区人，硕士研究生。主要研究方向为嵌入式仪器。E-mail:[e-mail]。