智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、嵌入式智能家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)尚麗麗劉軍民1（大連理工大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)部，遼寧大連116024）摘 要：本文將嵌入式技術(shù)和ZigBee無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用到智能家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，給出了智能家 庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的總體方案和各部分軟硬件的設(shè)計(jì)，并對(duì)紅外學(xué)習(xí)終端、PDA以及通信協(xié)議等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行 了研究設(shè)計(jì)。在室內(nèi)，用戶通過(guò)PDA遙控家庭設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)操作，同時(shí)可把狀態(tài)信息反饋給用戶手持終端PDA， 在遠(yuǎn)程也可以通過(guò)GSM短信技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭設(shè)備的管理和監(jiān)控。整個(gè)系統(tǒng)符合開(kāi)放性、實(shí)用性、普及化、簡(jiǎn) 潔易用、模塊化的設(shè)計(jì)原則。關(guān)鍵詞：ZigBee；智能家庭網(wǎng)絡(luò)；嵌入式技術(shù)；紅外學(xué)習(xí)終端；PDA0

2、引言隨著科技的進(jìn)步和生活水平的日益提高，人們對(duì)居住環(huán)境提出了更高要求，家居生活的 智能化領(lǐng)域前景可觀。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可提供最大的靈活性、流動(dòng)性，省去花在綜合布線上的費(fèi)用 和精力，成為智能家庭數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的必然趨勢(shì)?，F(xiàn)在家中的大部分用電器都采用紅外遙控通信 接口，由于各種紅外接口不統(tǒng)一，成為實(shí)現(xiàn)家庭數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化的一大難題。1智能家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方案智能家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是通過(guò)終端控制器發(fā)出控制指令，經(jīng)過(guò)無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)主機(jī) 處理后，再由不同指令控制家居中不同的設(shè)備。每臺(tái)電器（控制對(duì)象）都有一個(gè)唯一的地址 編碼，同時(shí)每一個(gè)動(dòng)作（如開(kāi)、關(guān)、播放等）也有一個(gè)唯一的編碼。遠(yuǎn)程也可以監(jiān)控、操作 家中電器。文中提出的智能家

3、庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由基于UC/OS II的ARM7中控主機(jī)、基于Windows CE的ARM9手持PDA、紅外設(shè)備終端、通用開(kāi)關(guān)設(shè)備終端、GSM聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、RFID射頻電子鎖、ZigBee無(wú)線通信模塊等部分組成。系統(tǒng)主體構(gòu)架如圖1所示。Fig.1 main framework of the System作者簡(jiǎn)介尚麗麗（1986-），女，山東青島人，大連理工大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)部碩士研究生，研究方向 無(wú)線通信。導(dǎo)師：劉軍民，研究生導(dǎo)師，大連理工大學(xué)教授Email： 用戶刷卡打開(kāi)RFID電子鎖時(shí)，電子鎖終端通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)將命令傳送到室內(nèi)中控主機(jī)， 中控主機(jī)中的解防任務(wù)、情景模式任務(wù)、環(huán)境任務(wù)、

4、設(shè)備動(dòng)作任務(wù)便被激活，各家居設(shè)備根 據(jù)先前用戶設(shè)定好的情景模式進(jìn)入相應(yīng)工作狀態(tài)。作為家庭網(wǎng)絡(luò)中的控制中心部分，中控主 機(jī)擔(dān)任著內(nèi)外異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議解釋、轉(zhuǎn)換、分發(fā)和監(jiān)視、控制各節(jié)點(diǎn)的工作。并且通過(guò)Zig Bee網(wǎng)絡(luò)將各命令傳達(dá)給目的ZigBee終端節(jié)點(diǎn)，相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)再把命令下達(dá)給目標(biāo)設(shè)備，完成 命令執(zhí)行功能。用戶在室內(nèi)，可通過(guò)PDA和嵌入式智能家居信息化綜合管理軟件平臺(tái)進(jìn)行模 式與參數(shù)設(shè)置，并對(duì)各家居設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)控。在遠(yuǎn)程，通過(guò)GSM聯(lián)網(wǎng)使整個(gè)系統(tǒng)接入到移 動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)家居系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和操作。紅外設(shè)備中轉(zhuǎn)終端作為一個(gè)特殊的設(shè)備終端控制 器專門對(duì)如電視、空調(diào)、DVD等紅外設(shè)備進(jìn)行控制。2單元模塊

5、硬件組成及其工作原理2.1 RFID射頻電子鎖RFID射頻電子鎖的核心芯片采用同欣智能科技的TX125系列非接觸IC控制芯片。該芯片 的射頻讀卡采用125kHz射頻，讀卡距離為50150mm，完全支持對(duì)EM、TEMIC、TK及其兼容卡 的操作。RFID電子鎖電路中，MODE1接高電平選為波特率9600, MODE3接高電平選為串口輸出， MODE4接高電平選為主動(dòng)模式，其中TX125的“TXD”與MSP430的P3.7連接，P3.7的工作模式 設(shè)置為串口 1的接收狀態(tài)，打開(kāi)串口 1的接收中斷，使RFID的讀卡實(shí)時(shí)性達(dá)到最高；TX1,TX2 連接感應(yīng)天線，“STATUS”與MSP430的普通IO

6、口P1.2連接，用于讀取TX125的工作狀態(tài)；MSP 430的普通IO口P1.3設(shè)置為輸出狀態(tài)，通過(guò)繼電器控制電子鎖的動(dòng)作電機(jī)，用以完成開(kāi)門和 鎖門等工作，TX125其它管腳默認(rèn)空載。RFID電子鎖電路如圖2：圖2 RFID電子鎖電路Fig.2 circuit of electric lock2.2紅外設(shè)備終端及通用開(kāi)關(guān)設(shè)備終端由于各廠商的紅外設(shè)備之間沒(méi)有統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，即使屬于同一種紅外設(shè)備，其對(duì)應(yīng)功 能的紅外編碼也不一定相同。故針對(duì)每一個(gè)廠商紅外設(shè)備的紅外編碼，如果其對(duì)外是公開(kāi)的， 可以直接網(wǎng)絡(luò)下載到設(shè)備終端，但是大多數(shù)廠家的紅外編碼是不對(duì)外開(kāi)放的，所以采取對(duì)其 遙控器進(jìn)行紅外學(xué)習(xí)解碼的方

7、案。常見(jiàn)的紅外遙控編碼包括三種方式：PWM （脈沖寬度調(diào)制）， PPM （脈沖位置調(diào)制）和FSK （移頻鍵控）方式,其中前兩種方式是主要的。PWM： “0”和“1”的寬度不同?！?”的脈沖信號(hào)寬度寬，“0”的脈沖信號(hào)寬度窄，脈沖 信號(hào)之間的空信號(hào)寬度是一樣的，如圖3（a）。針對(duì)此編碼方式，對(duì)解調(diào)后的信號(hào)進(jìn)行脈沖 寬度定時(shí)器捕捉，從而解碼出二進(jìn)制數(shù)據(jù)，進(jìn)而進(jìn)行存儲(chǔ)。PPM:以脈沖信號(hào)的位置表示“0”和“1”。從有脈沖信號(hào)到?jīng)]有脈沖信號(hào)為“0”，從無(wú)脈沖信號(hào)到有脈沖信號(hào)為“1”。其有脈沖信號(hào)和無(wú)脈沖信號(hào)的時(shí)間相同，也就是每位的時(shí)間 是固定的，如圖3(b).針對(duì)此編碼方式，對(duì)解調(diào)后的信號(hào)進(jìn)行時(shí)域分段

8、，在每一個(gè)周期的中 心時(shí)段采集脈沖的上升沿或下降沿模式進(jìn)而判斷其位是1還是0，進(jìn)而解碼出二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行 存儲(chǔ)。FSK:和模擬信號(hào)的頻移鍵控方式一樣，如圖3(c)。針對(duì)此編碼方式，采用數(shù)字低通濾 波方法解碼出二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。1001(a)1001(b)0101001(c)圖3紅外編碼方式Fig.3 method of infrared coding紅外終端采用MSP430F147與CC2430做為主處理芯片實(shí)現(xiàn)功能運(yùn)算與通信，其電源電壓都 適應(yīng)于1.8-3.6V。MSP430F147具有超低耗電特性，能為ZigBee應(yīng)用提供良好的支持，而且該 芯片定時(shí)器具有捕獲模式，可以通過(guò)該功能實(shí)現(xiàn)各種測(cè)

9、量，紅外設(shè)備終端便是利用了芯片的 這個(gè)特性進(jìn)行解碼存儲(chǔ)，紅外學(xué)習(xí)終端硬件組成模塊框圖如圖4：紅外發(fā)射模塊.供電模塊紅外接收模塊Flash存儲(chǔ)器 CPU模塊MSP430 J盤Zigbee模塊圖4紅外學(xué)習(xí)終端硬件模塊圖Fig.4 Hardware module of infrared studying terminal紅外學(xué)習(xí)終端用來(lái)讀取紅外遙控器輸出的紅外信號(hào)，進(jìn)行解碼學(xué)習(xí)，處理過(guò)的數(shù)據(jù)按固 定格式存儲(chǔ)，紅外接收采用光信號(hào)輸入、電信號(hào)輸出于一體的紅外接收頭，其三個(gè)管腳為:UlTLJUUL 網(wǎng) _LI n44UF,K(1)紅外通信部分電路圖(2)普通開(kāi)關(guān)終端控制驅(qū)動(dòng)circuit of infra

10、red communicationCommon switch terminal control driver圖5設(shè)備終端部分電路圖Fig.5 part circuit of terminal信號(hào)輸出端，供電端和接地端。紅外接收頭監(jiān)測(cè)到紅外信號(hào)，經(jīng)一系列的放大、限幅、濾波、 比較處理后，還原為發(fā)射端調(diào)制前的信號(hào)。為了提高接收靈敏度，輸出信號(hào)的高低電平與原 先的信號(hào)是反相的。采用MSP430的P1.0 口控制PNP三極管，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射LED，實(shí)現(xiàn) 紅外發(fā)送功能。其中R2為330歐，限制LED的最大電流，起保護(hù)作用。由CPU內(nèi)部定時(shí)器 產(chǎn)生38KHZ載波，通過(guò)內(nèi)部軟件算法調(diào)制，直接由P1.0輸出

11、調(diào)制波驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管進(jìn)行發(fā) 送，如圖5（1）。對(duì)于通用開(kāi)關(guān)設(shè)備終端，主要由CPU模塊、ZigBee模塊、控制驅(qū)動(dòng)模塊、 存儲(chǔ)模塊，狀態(tài)指示燈和安裝設(shè)置按鈕組成。其中，控制驅(qū)動(dòng)模塊電路如圖5（2），此處為 防止系統(tǒng)起電后，CPU運(yùn)行前IO管腳的瞬間高電平對(duì)輸出系統(tǒng)造成沖擊，故設(shè)計(jì)為低電平 驅(qū)動(dòng)，選用PNP型三極管驅(qū)動(dòng)電磁繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)燈等一系列普通開(kāi)關(guān)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)控制。狀態(tài) 指示燈主要有兩個(gè)，紅燈在分配地址時(shí)亮，綠燈在正常工作時(shí)亮。2.3可移動(dòng)式PDAPDA對(duì)大量的模式處理與人機(jī)交互有相當(dāng)高的要求，故采用ARM9方案，由于ARM9的芯片 焊接與多層板等問(wèn)題在少量生產(chǎn)時(shí)難度大，成本又高，故以廣州友善之

12、臂計(jì)算機(jī)有限公司的 ARM9核心板micro2440為主硬件體，配以3.5寸的觸摸液晶屏等進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，核心板由三星 支持MMC的ARM920T系列中的S3C2440和64M內(nèi)存SDRAM,128M Nand Flash 和2M的Nor Flash等 組成，最高主頻可達(dá)532MHz，支持WINDOWS CE和LINUX，本系統(tǒng)中的PDA是在此硬體上加載的W indows CE 6.0操作系統(tǒng)，以VS2005為開(kāi)發(fā)軟件平臺(tái)，自行設(shè)計(jì)的PDA友好界面。PDA通過(guò)Zi gBee模塊與整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)線連接。2.4中控主機(jī)作為系統(tǒng)的核心主機(jī)，控制管理整個(gè)通信系統(tǒng)。其由ARM 7核心處理器LPC2106，

13、并輔以 通用按鍵、液晶顯示、Zigbee模塊組成。本系統(tǒng)對(duì)中控主機(jī)嵌入的。、操作系統(tǒng)主要設(shè) 計(jì)了5個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)，分別為GSM通信任務(wù)、Zigbee系統(tǒng)通信任務(wù)、報(bào)警輸出與LCD在線狀態(tài)輸 出任務(wù)、按鍵掃描任務(wù)和系統(tǒng)總?cè)蝿?wù)。其中GSM通信任務(wù)主管中控主機(jī)和GSM模塊的通信，以 及遠(yuǎn)程短信的收發(fā)、電話報(bào)警、遠(yuǎn)程手機(jī)系統(tǒng)監(jiān)控處理等，主機(jī)通過(guò)串口與GSM模塊連接。Z igBee系統(tǒng)通信任務(wù)實(shí)現(xiàn)中控主機(jī)和Zigbee協(xié)調(diào)器模塊的通信，處理系統(tǒng)的各種通信數(shù)據(jù)以 及協(xié)助Zigbee協(xié)調(diào)器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，當(dāng)獲取到系統(tǒng)的異常情況，由報(bào)警輸出任務(wù)啟動(dòng)中控主機(jī)的 蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警，并由GSM通信任務(wù)發(fā)出報(bào)警信號(hào)到手機(jī)。主機(jī)通

14、過(guò)SPI接口與Zigbee模塊連 接，各種系統(tǒng)切換狀態(tài)皆可通過(guò)LCD在線顯示出來(lái)。按鍵掃描任務(wù)通過(guò)中控主機(jī)可對(duì)整個(gè)系 統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)關(guān)機(jī)、模式切換、添加刪除設(shè)備等操作。系統(tǒng)總?cè)蝿?wù)設(shè)定各個(gè)任務(wù)優(yōu)先級(jí)，協(xié)調(diào)各 任務(wù)的有序工作。預(yù)留另一個(gè)串口與個(gè)人電腦PC機(jī)連接，用于做參數(shù)設(shè)置及系統(tǒng)升級(jí)擴(kuò)展。2.5 GSM聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)西門子工業(yè)GSM模塊TC35,是一款雙頻900/1800MHZ高度集成的GSM模塊，性能穩(wěn)定可靠， 支持?jǐn)?shù)據(jù)、語(yǔ)音、短消息和傳真用。中控機(jī)的串口1與此GSM模塊進(jìn)行對(duì)接，通過(guò)AT命令控制 發(fā)送和接收相應(yīng)數(shù)據(jù)。但其電流消耗在最高峰時(shí)可達(dá)2A，故對(duì)其電源板有較高的要求，用L M2576開(kāi)關(guān)芯片對(duì)其進(jìn)

15、行供電。3系統(tǒng)應(yīng)用層協(xié)議的設(shè)計(jì)與其它的無(wú)線通信技術(shù)相比，Zigbee是一種短距離、低速率、低成本、低功耗的小區(qū)域 的無(wú)線通信方式，具有時(shí)延短、網(wǎng)絡(luò)容量大、抗干擾性能好、可靠、安全、網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)修復(fù)的 特點(diǎn)。特別是Zigbee的低功耗特點(diǎn)給終端的設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的方便，采用電池供電通?？沙掷m(xù) 兩年以上的時(shí)間。協(xié)調(diào)器一直處于監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)，一個(gè)新添加的終端會(huì)被網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)，隨時(shí)建 立無(wú)線通信鏈路，這可以方便添加新的設(shè)備Zigbee具備支持星狀、樹(shù)狀及網(wǎng)狀3種網(wǎng)絡(luò)架 構(gòu)，通過(guò)ZigBee技術(shù)組網(wǎng)，把家中的電器設(shè)備都聯(lián)入網(wǎng)內(nèi)，通過(guò)網(wǎng)關(guān)連接到nternet、手機(jī) 終端等外部網(wǎng)絡(luò)。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)為星狀網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。PDA與各終

16、端設(shè)備進(jìn)行通信時(shí)，其協(xié)議格式作了如下定義：一幀10個(gè)字節(jié)，第一個(gè)和第 二個(gè)字節(jié)定義為幀頭，設(shè)定為固定值0X40，0X55（分別對(duì)應(yīng)字符“伊，“U”）；第三個(gè)字節(jié)定 義為工作方式，共三種工作方式，分別是中轉(zhuǎn)終端分配地址模式（標(biāo)識(shí)符0X33）、編碼學(xué)習(xí) 模式（標(biāo)識(shí)符0X32）、正常工作模式（標(biāo)識(shí)符0X31）；第四個(gè)字節(jié)定義為房間號(hào)；第五個(gè)字節(jié) 定義為設(shè)備類型（如電視、空調(diào)）；第六個(gè)字節(jié)定義為終端號(hào)（為解決一種設(shè)備類型在同一 個(gè)房間安裝兩個(gè)或兩個(gè)以上所產(chǎn)生的設(shè)備沖突問(wèn)題）；第七、八個(gè)字節(jié)定義為標(biāo)識(shí)碼，又稱 作功能碼。標(biāo)識(shí)碼分別映射為紅外設(shè)備的各個(gè)功能，例如電視機(jī)的開(kāi)機(jī)關(guān)機(jī)換臺(tái)操作等等。 標(biāo)識(shí)碼與各功

17、能的映射協(xié)議表在整個(gè)系統(tǒng)中統(tǒng)一，在紅外設(shè)備終端中這一映射關(guān)系得以復(fù)原 為紅外編碼。第九、十個(gè)字節(jié)幀尾，固定碼0XOA，0XOD，是換行符和回車符的ASCII碼。首 先將各個(gè)房間、設(shè)備、終端、設(shè)備的各標(biāo)識(shí)碼進(jìn)行編號(hào)，例如客廳為，主臥為“2”，書(shū) 房為“3”電視為“1”，DVD為“2”，燈為“3”.。由于同一種設(shè)備在一個(gè)房間內(nèi)可 能有多個(gè)，因而特定義終端“1”，“2”，“3”加以區(qū)別。對(duì)于標(biāo)識(shí)碼的定義可以將普通開(kāi)關(guān) 設(shè)備的開(kāi)定義為“1”，關(guān)定義為“2”，其它的紅外設(shè)備的各個(gè)功能依次排序?yàn)椤?”，“4”， “5”，其中“1”對(duì)應(yīng)十六進(jìn)制OX31，2”對(duì)應(yīng)十六進(jìn)制OX32-O圖6（a）表示協(xié)議通用 格

18、式，圖6 （b）為一特例，可表示為在正常工作方式下，要實(shí)現(xiàn)客廳中電視1開(kāi)關(guān)功能，PD A向其紅外學(xué)習(xí)終端發(fā)送的協(xié)議碼。幀頭工作方式房間設(shè)備終端標(biāo)識(shí)碼標(biāo)識(shí)碼幀尾r虹v2byte1byte1byte1byte1byte(a)2bytes2bytes0X40，0X550X 31 0X 31 0X 31 0X 31 0X 30 0X 33 0X0A 0X 0D0X40，0X550X 310X 310X 310X 310X 300X 330X0A0X 0D(b)電視一電視二電視臺(tái)105電視臺(tái)2,場(chǎng)*開(kāi)關(guān)靜音客廳一主臥r*書(shū)房燈空調(diào)燈一燈二環(huán)境5 F蒸煮F L燈開(kāi)一0+燈關(guān)02(c)圖6系統(tǒng)應(yīng)用層相關(guān)協(xié)議

19、Fig.6 System protocol of APP圖6 （c）表示入指令協(xié)議定義過(guò)程的簡(jiǎn)單表述。圖中開(kāi)始為客廳，并列有其它的房間， 例如主臥、書(shū)房等。所以要完成客廳電視1的開(kāi)關(guān)，需要發(fā)送編碼11103,然后加上幀頭“U”，加上幀尾即可，其幀的具體內(nèi)容與圖6 （b） 一致。紅外設(shè)備終端碼元在存儲(chǔ)器24C02中的存儲(chǔ)順序如圖7 （a）所示，前3個(gè)字節(jié)空間存儲(chǔ)終端地址，從第10個(gè)字節(jié)開(kāi)始，每30個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)一個(gè)特定功能的紅外編碼，從1500個(gè)字節(jié)開(kāi)始， 每2個(gè)字節(jié)存儲(chǔ)一個(gè)標(biāo)識(shí)碼，圖中T1代表第一次學(xué)習(xí)后存儲(chǔ)的紅外編碼，所以需要在按下PD A的某功能按鍵后，將其標(biāo)識(shí)碼進(jìn)行存儲(chǔ)，然后將遙控器相應(yīng)功能

20、按鍵的紅外編碼進(jìn)行學(xué)習(xí) 存儲(chǔ)，在正常工作時(shí)便可通過(guò)標(biāo)識(shí)碼找到相應(yīng)的紅外編碼，實(shí)現(xiàn)遙控紅外設(shè)備功能。普通開(kāi)關(guān)設(shè)備終端碼元在存儲(chǔ)器24C02中的存儲(chǔ)順序如圖7（b），所有的狀態(tài)碼只有開(kāi)和 關(guān)兩種，進(jìn)行地址分配時(shí)初始化為關(guān)。標(biāo)識(shí)碼通過(guò)P1口控制設(shè)備的開(kāi)關(guān)。也就是說(shuō)一個(gè)普通 設(shè)備終端可以控制8個(gè)普通開(kāi)關(guān)設(shè)備。這8個(gè)開(kāi)關(guān)設(shè)備的房間號(hào)碼、設(shè)備類型、終端號(hào)用戶可 以自己任意設(shè)定。30bytes 30bytes 30bytesIbyte Ibyte Ibyte2bytes 2bytes 2bytesIbyteIbyteIbyteIbyteIbyteIbyte2bytes2bytes（b）圖7終端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)序列F

21、ig.7 terminal data Storage sequence4系統(tǒng)軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)4.1中控主機(jī)軟件設(shè)計(jì)流程圖8中控主機(jī)軟件設(shè)計(jì)流程Fig.8 Software design process of center control computer系統(tǒng)上電后，分別經(jīng)過(guò)硬件初始化、操作系統(tǒng)初始化、任務(wù)初始化等過(guò)程后便啟動(dòng)UC/ OSII操作系統(tǒng)，交由內(nèi)核運(yùn)行各個(gè)模塊任務(wù)，其中“設(shè)備服務(wù)任務(wù)”管理各個(gè)設(shè)備的動(dòng)作及 其更新，“GSM通信任務(wù)”主要管理遠(yuǎn)程無(wú)線報(bào)警及查詢與設(shè)置等命令處理，“模式服務(wù)任務(wù)” 主要管理整個(gè)系統(tǒng)的工作模式與風(fēng)格，“環(huán)境檢測(cè)”主要管理各傳感器輸入設(shè)備，人機(jī)交互命令主要交由“鍵

22、盤與PDA命令處理任務(wù)”處理，“設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)任務(wù)”用來(lái)接收和感知各個(gè) 終端設(shè)備的狀態(tài)反饋，用以保證系統(tǒng)設(shè)備動(dòng)作的正確性。系統(tǒng)的各種異常交由“錯(cuò)誤處理任 務(wù)”進(jìn)行處理。如圖8所示：4.2紅外設(shè)備終端子機(jī)軟件流程圖9紅外終端子機(jī)軟件流程Fig.9 Software design process of infrared terminal如圖9,紅外設(shè)備終端上電后先進(jìn)行硬件初始化，接著初始化ZigBee協(xié)議棧，進(jìn)入主循 環(huán)后讀取ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，判斷工作狀態(tài)，分為正常工作、紅外編碼學(xué)習(xí)、分配地址任務(wù)等。 分別進(jìn)入相應(yīng)工作流程，當(dāng)終端被閑置30秒后，終端自動(dòng)進(jìn)入休眠模式。由CPU自身的時(shí)間 中斷和Z

23、igbee中斷兩種方式可喚醒子系統(tǒng)休眠。4.3 PDA軟件設(shè)計(jì)構(gòu)架聿口圖10上位機(jī)PDA軟件界面舉例Fig.10 Software design of PDAPDA友好界面設(shè)計(jì)采用VS2005加Windows CE 6.0的SDK進(jìn)行前期開(kāi)發(fā)。操控界面以房間、 設(shè)備、設(shè)備控制界面為方案主線，其中在啟動(dòng)界面即房間界面下拉框中設(shè)有模式選擇，即前 面提到的分配地址模式、編碼學(xué)習(xí)模式、正常工作模式。其設(shè)備界面主要分為紅外設(shè)備、照 明系統(tǒng)、環(huán)境檢測(cè)、安防系統(tǒng)、系統(tǒng)配置等五大部分。設(shè)備界面的下一個(gè)界面是設(shè)備各自對(duì) 應(yīng)的控制界面。圖10中的第一個(gè)界面是房間界面，第二個(gè)界面是設(shè)備界面，第三個(gè)界面是電 視機(jī)的控

24、制界面。5結(jié)論通過(guò)對(duì)系統(tǒng)軟、硬件的綜合調(diào)試表明：該智能家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有良好的工作穩(wěn)定性 和監(jiān)控的準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)體積小，安裝、布置簡(jiǎn)單方便，在低功耗和低成本方面 具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。用戶可以方便地將新買到的紅外設(shè)備以及普通開(kāi)關(guān)設(shè)備添加到網(wǎng)絡(luò)中，室 內(nèi)室外操作、監(jiān)控方便，符合經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、安全、舒適的原則，結(jié)構(gòu)清晰，具有較好的擴(kuò) 展性能。致謝感謝劉軍民導(dǎo)師在本課題的選題及理論研究過(guò)程中給予的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)，他嚴(yán)肅的科 學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和精益求精的工作作風(fēng)深深激勵(lì)著我。在此，謹(jǐn)向劉老師致以最誠(chéng) 摯的謝意。參考文獻(xiàn)李成大，張京等.基于ZigBee無(wú)線通信技術(shù)的智能家居系統(tǒng)J.電訊技術(shù)，2007:47-63.蔣鵬，黃賢英.嵌入式智能代理技術(shù)的應(yīng)用研究J.微計(jì)算機(jī)信息，2005, 02:123-124.胡建榮.巧用C51實(shí)現(xiàn)紅外編碼的調(diào)制與解調(diào)J.電子報(bào)，2009, 03：第015版.凌志斌，鄧超平，鄭益慧.紅外遙控技術(shù)及其解碼方案J.微處理機(jī)，2003, 12.The design of wireless network embedded system for Intelligent HomeSHANG Li-li, LIU Jun-min(Dalian University of Technology, School of Electron