一种智能家居设计方案的实现

 

　　引 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,Homen Electronics）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,Home Automation）。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Smart Home,也就是现在智能家居的原型。

　　智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、 智能家居-系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。

　　1 系统总体结构及工作原理

　　智能家居系统由主机、从机、接口设备及各家电设备组成，主从机都有一个无线收发芯片，通过主从机间无线数据的收发，实现一个小型的无线智能网络。芯片 nRF24AP1内部结构包含串行接口UART、时钟模块、ANT协议机和1 Mb/s的射频收发信机等4个模块。首先MCU通过串口对nRF24AP1进行信道参数配置，nRF24AP1执行配置任务，主机执行发送数据包指令，通过空中接口完成数据信息包的发送与接收；从机接收数据信息，由从MCU执行任务，从而实现控制家电的目的。图l为系统总体框图。

 

　

　　2 硬件电路设计

　　（1）主机电路

　　处理器模块选用AVR系列的ATmegal6单片机，并通过键盘输入和液晶显示，利用nRF24AP1无线收发模块实现数据的发送和节点设备的控制。MCU和nRF24AP1通过异步串口实现通信。图2为主机框图。

 

 

　　（2）从机及接口设备电路

　　从机通过nRF24AP1进行数据接收，当有数据触发中断时，从机MCU从接收缓存中取出数据，并执行控制任务，通过接口设备（如智能开关）实现控制家电的目的。图3为从机框图。 

　

　　3 软件设计

　　无线收发芯片nRF24AP1有"休眠"和"待机"两种省电模式，及配置收发的工作模式。模式与引脚关系如表1所列。