定制控制板（智能家電）

如何定制控制板（智能家電）

【摘要】 本文討論了定制控制板（智能家電）的總體結(jié)構(gòu)和可實(shí)現(xiàn)的主要功能；從工作過程、原理框圖、軟件設(shè)計(jì)等方面分析了智能家電控制器的設(shè)計(jì)思想；對智能家電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了探討，以期為智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供一定的幫助。

【關(guān)鍵詞】 如何在控制板設(shè)計(jì)中使用zigbee

   1 引言近幾年，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對生活質(zhì)量的要求越來越高。各式各樣的先進(jìn)家電充斥著人們的生活空間，在給人們帶來方便的同時，對它們的操縱也成為人們必須面對的問題。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)家電的智能化遠(yuǎn)程控制提供了條件。但是許多普通的家電產(chǎn)品并不具備智能遠(yuǎn)程控制的功能，如果每一款家電產(chǎn)品單獨(dú)實(shí)現(xiàn)智能遠(yuǎn)程控制成本太高，這就需要設(shè)計(jì)一種中間設(shè)備——智能家電控制器。為了解決這個問題，本文提出了智能家電控制器的設(shè)計(jì)思想。使用智能家電控制器，用戶可以通過一條短信隨時隨地控制家電的運(yùn)行狀態(tài)；家電運(yùn)行狀態(tài)也能實(shí)時反饋給用戶，以方便用戶發(fā)出下一步指令；而且通過智能家電控制器內(nèi)部預(yù)設(shè)的程序，可以實(shí)現(xiàn)家電的定時開關(guān)功能。該智能家電控制器不僅可應(yīng)用于普通住宅小區(qū)，還可進(jìn)一步擴(kuò)展到高檔別墅區(qū)智能家電控制系統(tǒng)中，對提高人們的生活質(zhì)量有著十分重要的意義。

   2 智能家電控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)及功能智能型家用電器控制系統(tǒng)主要包括智能家電控制器、遠(yuǎn)程通訊控制系統(tǒng)和無線遙感控制系統(tǒng)。智能家電控制器中的核心模塊是連接遠(yuǎn)程通訊控制系統(tǒng)，再通過有線或無線遙測控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對各類家電的控制。智能型家用電器控制系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能基本上是通過智能家電控制器來實(shí)現(xiàn)的。智能型家用電器控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)的功能主要有家庭安防：在智能家電控制系統(tǒng)中，與多種傳感器相連，其中包括紅外線探頭、煙感探頭、磁報警器、燃?xì)馓筋^等。該傳感器能夠?qū)崟r地采集信息并傳輸給智能家電控制器。智能型家用電器控制器根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序，對傳輸?shù)降男畔⑦M(jìn)行處理，達(dá)到防盜竊、防火災(zāi)等功能，而且還具有個人身份識別功能，可實(shí)現(xiàn)對陌生人的非法入侵自動報警。通過發(fā)送短信的方式，控制家電的開關(guān)，無論用戶在哪里，都可以控制電器的開關(guān)。例如，用戶在下班回家的路上就能通過智能家電控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)空調(diào)預(yù)熱，提前開啟照明系統(tǒng)等。在線訂票、網(wǎng)上購物、遠(yuǎn)程教育等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，通過智能家電控制系統(tǒng)，用戶還可以更方便地享受到各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。智能家電控制系統(tǒng)的所有這些功能都可以實(shí)現(xiàn)，但本文僅對于如何定制控制板（智能家電）——定制控制器做深入的探討。

    3 智能家電控制器的設(shè)計(jì)

       3.1 家電子控制器的工作流程在智能家電控制器中，包含一張 sim卡，利用 sim卡，就可以通過對接收到的手機(jī)控制信息對用戶進(jìn)行認(rèn)證。驗(yàn)證結(jié)束后，如未符合操作權(quán)限，智能家電控制器將向用戶反饋提示信息。若符合操作權(quán)限，則智能家電控制器會根據(jù)用戶的控制指令，對家電進(jìn)行控制，同時將家電運(yùn)行狀態(tài)反饋給用戶。

      3.2 家用電器控制原理框圖組成智能家電控制器的硬件電路如圖1所示。鍵盤控制模組利用鍵盤控制模塊，可實(shí)現(xiàn)家用電器的預(yù)設(shè)，如控制電視的定時開關(guān)、定時開啟或關(guān)閉步進(jìn)電機(jī)等。無線電接收模塊當(dāng)用戶對家用電器進(jìn)行短信控制時，智能家電控制器通過無線接收模塊接收用戶的控制指令。zigbee通信模塊。智能家電收到用戶的控制指令后，通過 zigbee通信模塊實(shí)現(xiàn)對家電的控制。資訊收集模塊智能家用電器根據(jù)控制指令進(jìn)行控制后，智能家電控制器利用信息采集模塊采集各個家電的運(yùn)行狀態(tài)，并將采集到的信息反饋給用戶。例如在用戶指示下打開空調(diào)一段時間后，把室內(nèi)溫度反饋給用戶。

      3.3 智能型家用電器控制器軟件設(shè)計(jì)主要包括以下幾個部分：控制界面 minigui編程、無線通訊程序設(shè)計(jì)、家用電器運(yùn)行控制器開發(fā)、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)， linux操作系統(tǒng)移植。minigui1.3.3版的圖形界面編程是基于minigui1.3.3版編程，這種編程操作非常利于人機(jī)對話。移植嵌入式 linux操作系統(tǒng)，需要做的就是對代碼進(jìn)行移植，對內(nèi)核進(jìn)行裁剪和移植，以及創(chuàng)建文件系統(tǒng)。因?yàn)?linux源碼是開源的，所以可以量身開發(fā)內(nèi)核來實(shí)現(xiàn)在非常小的存儲空間上運(yùn)行圖形界面的操作系統(tǒng)。

4 智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)

     4.1 該接口與國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)家用電器根據(jù)生產(chǎn)廠家的不同，其接口標(biāo)準(zhǔn)有所不同，給設(shè)備的集中控制帶來了困難。智能家電控制器的設(shè)計(jì)中，每一款家電都有一臺終端控制器。端子控制器可以連接到主控制器構(gòu)成微微網(wǎng)，從而就等同于統(tǒng)一各家電的接口標(biāo)準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)智能控制。

    4.2 zigbee技術(shù)的 zigbee技術(shù)具有強(qiáng)大的組網(wǎng)能力，能夠形成蜂窩網(wǎng)絡(luò)，通信的可靠性非常高。嵌入式 zigbee終端控制器與家電控制器通過 zigbee技術(shù)連接，同時利用 zigbee家庭網(wǎng)關(guān)與外部網(wǎng)絡(luò)連接，形成一個星形網(wǎng)絡(luò)。通過無線家庭網(wǎng)關(guān)，將各種家用電器連接在一起，實(shí)現(xiàn)集中或遠(yuǎn)距離監(jiān)控、控制與管理的智能系統(tǒng)。

    4.3 針對智能家居控制系統(tǒng)的擴(kuò)展 sip技術(shù)，目前已有幾種協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)圖1智能家電控制器原理框圖的控制，但對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中間域通信的處理還沒有很好的解決方案。通過使用 sip擴(kuò)展技術(shù)，可以很好地解決網(wǎng)絡(luò)設(shè)備交互問題。該智能家電控制器設(shè)計(jì)中，適當(dāng)?shù)財U(kuò)展了初始化協(xié)議 sip，實(shí)現(xiàn)家用電器的遠(yuǎn)程控制，及時獲取家電運(yùn)行狀態(tài)。通過 sip擴(kuò)展子、 notify和 do方法來實(shí)現(xiàn)智能家庭控制系統(tǒng)。使用訂閱方法獲得家電狀態(tài)，擴(kuò)展 do方法操作家電，終端控制設(shè)備使用 notify方法及時通知用戶家電狀態(tài)變化。     

    4.4 開放家庭服務(wù)網(wǎng)絡(luò)關(guān)的嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)技術(shù)符合 osgi規(guī)范，即開放式家庭服務(wù)網(wǎng)絡(luò)關(guān)，包括服務(wù)網(wǎng)關(guān)、廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)連接設(shè)備。為保證智能家電控制系統(tǒng)的低成本和高可靠性，采用了實(shí)時嵌入式操作系統(tǒng)。對家用電器的控制分為實(shí)時控制和非實(shí)時控制兩種。嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)不僅符合 WAN連接通信標(biāo)準(zhǔn)，也符合局域網(wǎng)連接通信標(biāo)準(zhǔn)和與業(yè)務(wù)傳輸有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，因此解決了系統(tǒng)軟硬件升級問題，提高了產(chǎn)品的通用性。

   5 結(jié)語伴隨著計(jì)算機(jī)通信技術(shù)的發(fā)展，各種智能電子產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。智能型家用電器控制系統(tǒng)在人們生活中的作用將越來越大，智能家居公司的服務(wù)對象將逐步從豪宅、高檔別墅區(qū)等轉(zhuǎn)移到普通居住小區(qū)。價格低廉、功能強(qiáng)大、可靠性高的智能家電控制器應(yīng)運(yùn)而生，其市場前景十分廣闊。我相信，智能家電控制器隨著時間的推移，將逐步實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，進(jìn)入普通百姓的生活。