基于ARM7的遠(yuǎn)程智能住宅控制裝置的研制

摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們對(duì)生活要求的不斷提高，實(shí)現(xiàn)家庭智能的遠(yuǎn)程控制已經(jīng)成為必然的趨勢(shì)。本文采用嵌入式系統(tǒng)、GPRS通訊技術(shù)和RS485總線技術(shù)相結(jié)合的方式，研制了一種操作簡(jiǎn)單且成本較低的遠(yuǎn)程智能家電控制系統(tǒng)。通過(guò)該系統(tǒng)，可以將家中的電器、防盜系統(tǒng)、水電系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器和各個(gè)子系統(tǒng)的智能管理。同時(shí)能通過(guò)短信等方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。
關(guān)鍵詞：家庭控制裝置；ARM7；89C52

1 總體方案設(shè)計(jì)
　　如圖l所示。智能家電控制系統(tǒng)由家庭智能控制模塊、家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、以及GPRS模塊等幾部分構(gòu)成。

　　(1)家庭智能控制器：該部分是系統(tǒng)的核心。采用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠自動(dòng)運(yùn)行、處理數(shù)據(jù)，通過(guò)RS485總線管理和控制家庭系統(tǒng)。并且控制器通過(guò)GPRS模塊，實(shí)現(xiàn)家庭系統(tǒng)與外部網(wǎng)絡(luò)的通訊，使用戶(hù)可以通過(guò)短信和互聯(lián)網(wǎng)等方式實(shí)現(xiàn)家庭系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，同時(shí)，控制器還通過(guò)鍵盤(pán)和顯示屏為用戶(hù)提供人機(jī)界面，方便用戶(hù)實(shí)現(xiàn)本地控制。
　　(2)家庭系統(tǒng)：家庭系統(tǒng)通過(guò)單片機(jī)組成若干小的控制系統(tǒng)控制各家用設(shè)備，并通過(guò)統(tǒng)一的控制總線將這些小的控制系統(tǒng)組成網(wǎng)絡(luò)，連接到家庭智能控制器，受家庭智能控制器控制。
　　家庭智能控制器系統(tǒng)的具體功能包括：
　　(1)家用設(shè)備的數(shù)據(jù)采集：采集家用設(shè)備包括室內(nèi)溫度、燈具家電、防盜門(mén)等設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，經(jīng)控制器處理后反饋給用戶(hù)。
　　(2)本地控制：用戶(hù)通過(guò)控制器上的鍵盤(pán)和顯示屏，對(duì)家用設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。
　　(3)遠(yuǎn)程控制：遠(yuǎn)程用戶(hù)可以通過(guò)發(fā)送手機(jī)短信或通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)家庭系統(tǒng)進(jìn)行控制和查詢(xún)。
　　(4)自動(dòng)報(bào)警：當(dāng)控制器檢測(cè)到非法闖入或溫度超高等報(bào)警信號(hào)時(shí)，及時(shí)觸發(fā)室內(nèi)報(bào)警裝置，并通過(guò)發(fā)送報(bào)警短信等方式及時(shí)通知用戶(hù)。
　　(5)溫度查詢(xún)：用戶(hù)可以通過(guò)控制器查詢(xún)室內(nèi)溫度。
　　(6)紅外家電控制：接收用戶(hù)命令，通過(guò)紅外發(fā)射電路控制電視、空調(diào)等紅外可控的家電設(shè)備。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2．1 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　本文選用三星公司S3C4480芯片作為控制器的中心控制模塊，負(fù)責(zé)和GPRS通信模塊、家庭系統(tǒng)模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、鍵盤(pán)、顯示屏等模塊進(jìn)行通訊以及系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和處理。主要分為家庭智能控制器和家庭系統(tǒng)兩部分。
2．2 智能住宅家庭控制裝置的硬件設(shè)計(jì)
　　控制器的電路設(shè)計(jì)部分主要分為如下幾個(gè)模塊：
　　(1)ARM處理器S3C44B0的外圍電路模塊：包括電源管理、鍵盤(pán)、顯示屏以及SDRAM、Flash等數(shù)據(jù)及程序存儲(chǔ)設(shè)備。
　　(2)GPRS通信模塊及其外圍電路設(shè)計(jì)：GPRS模塊用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程用戶(hù)與控制終端的數(shù)據(jù)傳送，本文選用了西門(mén)子公司的MC35I模塊。其外圍電路設(shè)計(jì)主要完成了MC35模塊的供電部分，數(shù)據(jù)傳送、模塊啟動(dòng)和關(guān)閉及工作模式指示等部分的電路設(shè)計(jì)。
　　(3)串口擴(kuò)展：GPRS modem撥號(hào)上網(wǎng)需要處理器為其提供完整的9線串口，而S3C4480只提供了3線串口。因此本文通過(guò)外接雙通道的通用異步收發(fā)器ST16C2550擴(kuò)展了完整的9線串口擴(kuò)展。
　　(4)RS485轉(zhuǎn)換器：通過(guò)TI公司的RS485接口芯片75LBCl84，實(shí)現(xiàn)了S3C4480(單片機(jī))串行口的TTL電平與RS485電平之間的轉(zhuǎn)換，該芯片的輸入阻抗為RS485標(biāo)準(zhǔn)輸入阻抗的2倍(≥24kΩ)，故可以在總線上連接64個(gè)節(jié)點(diǎn)。
2．2．1 ARM處理器的外圍電路設(shè)計(jì)
2．2．1．1 開(kāi)發(fā)板資源的使用
　　開(kāi)發(fā)板提供了豐富的外部資源，下面對(duì)除了電源、時(shí)鐘源、復(fù)位電路等必要配置外，系統(tǒng)使用到的部分資源作簡(jiǎn)要介紹：
　　外部存儲(chǔ)器配置：2MB Flash、8MB SDRAM，為系統(tǒng)數(shù)據(jù)、程序和操作系統(tǒng)內(nèi)核的存儲(chǔ)和運(yùn)行提供存儲(chǔ)空間。
　　擴(kuò)展網(wǎng)口：10M網(wǎng)口，RTL8019AS，該部分用于從PC機(jī)上下載操作系統(tǒng)內(nèi)核和應(yīng)用程序。
LCD接口(帶LCD顯示屏)：320×240，STN，16級(jí)灰度，最大可接640×480256色。
鍵盤(pán)：鍵盤(pán)和LCD接口用于為用戶(hù)提供本地控制的人機(jī)交互界面。
串口：兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)RS232接口。用于和PC機(jī)連接，通過(guò)超級(jí)終端進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。
JTAG接口：利用JTAG仿真器可以通過(guò)JTAG邊界掃描口進(jìn)行在線仿真。目前JTAG有兩種標(biāo)準(zhǔn)，即14針接口和20針接口，開(kāi)發(fā)板采用的是標(biāo)準(zhǔn)14針JTAG接口，支持ARM7全系列處理器，支持STD，并口連接，支持網(wǎng)絡(luò)調(diào)試功能。