基于PIC32嵌入式智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

• 引言

想象一下：在酷熱的夏天或寒冷的嚴(yán)冬，當(dāng)您工作一整天后帶著疲憊的身軀在回家的路上時(shí)，空調(diào)已經(jīng)開(kāi)啟并調(diào)節(jié)到了舒適的溫度，柔緩的輕音樂(lè)已經(jīng)為您播放，通風(fēng)裝置已經(jīng)接通，室內(nèi)的光線(xiàn)已經(jīng)調(diào)節(jié)好，把您預(yù)先準(zhǔn)備好的食物用微波爐加熱。這樣，您一回來(lái)就可以享受到清新的空氣、美妙的音樂(lè)、舒適的環(huán)境，或許還有一杯熱茶……

這并不是在科幻電影里面出現(xiàn)的場(chǎng)景。事實(shí)上這樣的生活已經(jīng)近在咫尺。隨著 IT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和人們生活水平的提高，“智能住宅”、“家庭自動(dòng)化”等技術(shù)的發(fā)展正受到人們的密切關(guān)注，相關(guān)產(chǎn)品也在逐漸成熟。

• 設(shè)計(jì)概述

整個(gè)系統(tǒng)包含以下四個(gè)子系統(tǒng)：

安防子系統(tǒng)：該子系統(tǒng)中包括紅外發(fā)射端，紅外接收端。

家電控制子系統(tǒng)：該子系統(tǒng)中包括智能燈光控制，家電控制，家庭重要設(shè)施控制。

家庭娛樂(lè)和總體控制子系統(tǒng)。

GPRS移動(dòng)通信子系統(tǒng)。

各個(gè)模塊通過(guò)2.4G無(wú)線(xiàn)通信，確保了信息的可靠傳輸。

在嵌入式智能家居系統(tǒng)中，具有代表性的節(jié)點(diǎn)是“GPRS模塊” 、“空調(diào)控制器” 、“煤氣開(kāi)關(guān)控制器”、“音響系統(tǒng)控制器”和“紅外安全控制器”。如下圖所示，通過(guò)空調(diào)控制器，可以對(duì)空調(diào)的開(kāi)關(guān)進(jìn)行直接控制；通過(guò)煤氣開(kāi)關(guān)控制器，可以對(duì)煤氣的開(kāi)關(guān)直接控制；通過(guò)音響系統(tǒng)控制器，可以對(duì)音響開(kāi)關(guān)進(jìn)行直接控制；通過(guò)無(wú)線(xiàn)紅外安防控制器，可以進(jìn)行防盜監(jiān)控；通過(guò)GPRS模塊，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)的遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)、對(duì)煤氣開(kāi)關(guān)的遠(yuǎn)程控制和查詢(xún)、對(duì)音響系統(tǒng)的遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)和防盜安全的遠(yuǎn)程報(bào)警。

簡(jiǎn)單的控制網(wǎng)絡(luò)框圖

• 系統(tǒng)工作原理：

控制終端（核心模塊）除了協(xié)調(diào)控制每個(gè)模塊以外其上面的LCD顯示屏可以顯示當(dāng)前的時(shí)間信息，智能燈光控制功能可以根據(jù)手機(jī)短信電氣預(yù)報(bào)信息自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光的亮度。終端自動(dòng)讀取手機(jī)天氣預(yù)報(bào)短信的內(nèi)容并將實(shí)時(shí)天氣情況顯示到LCD，紅外安防模塊用來(lái)檢測(cè)是否有人非法入侵，當(dāng)有人經(jīng)過(guò)紅外發(fā)射端和接收端時(shí)紅外信號(hào)短時(shí)間內(nèi)被阻擋，接收端據(jù)此判斷有人入侵，立即將入侵信息通過(guò)2.4G無(wú)線(xiàn)發(fā)到控制終端，控制終端收到入侵信息后立即播放報(bào)警音，并短信報(bào)警告知主人。家電智能控制功能可以實(shí)現(xiàn)家電的遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)。對(duì)安全性較高的家用設(shè)施，例如煤氣，可以遠(yuǎn)程短信查詢(xún)它的狀態(tài)將其關(guān)閉，安全關(guān)閉后系統(tǒng)會(huì)短信告知用戶(hù)操作完成的信息，以確保家居的安全性。系統(tǒng)還可以通過(guò)短信定時(shí)，讓系統(tǒng)定時(shí)執(zhí)行相關(guān)的任務(wù)，例如早晨定時(shí)播放音樂(lè)，定時(shí)讓電飯煲煮飯等

四、硬件描述

整個(gè)系統(tǒng)的核心由PIC32處理器構(gòu)成。

VS1003模塊用于硬件音頻解碼；SD卡用來(lái)存儲(chǔ)音樂(lè)文件和系統(tǒng)所需文件；GPRS模塊主要完成用與系統(tǒng)的交互；無(wú)線(xiàn)模塊實(shí)現(xiàn)各模塊與控制終端之間的數(shù)據(jù)傳輸；紅外模塊用于安全控制。

• 軟件描述

全部的應(yīng)用程序采用C語(yǔ)言編程。

為了穩(wěn)定性與實(shí)時(shí)性，本系統(tǒng)將移植開(kāi)源的RT-Thread操作系統(tǒng)。