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基于PLC的智能家居系统设计【实用文档】doc
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作者：路线
单位：江南大学物联网工程学院
班级:自动化1303班
学号：１０7０４1３3０5

基于PLＣ的智能家居系统设计
摘要
随着社会的不断发展与进步，人们不断去追求更舒适、方便、高效、安全的生活环境。传统的家居环境只满足了人们最基本的需求，无法满足人们对于家居环境越来越高的要求。由于人们对于高品质生活的追求,且随着计算机技术、网络技术、通信技术、自动化技术的发展，智能家居这种时代的产物应运而生。本文首先介绍了智能家居的概念和国内外的发展现状，随后对智能家居领域涉及到的几项技术进行了初步研究和简单应用，并设计了一套基于PLＣ的智能家居原型系统，为接下来的研究奠定了基础.
国内外对于智能家居的研究有很多，但是多选用单片机和 ARM 作为主控器.智能家居首要解决的问题就是稳定可靠,小型 PLC 相对于单片机和ＡRM 来说更加稳定实用。ＧSM 网络在全国范围内实现了联网与漫游，具备很强的网络能力和广泛的覆盖范围，同时不必另外组建网络，也对用户数量没有限定，资费便宜，外加短信业务的数据传输功能,都使得短信息形式成为智能家居 PＬC 控制系统的首选.本设计运用PLC编程智能控制来实现智能家居，能自主设计控制方式、增加设备和改造控制。设备控制都使用直流继电器,以弱电控制强电,强弱电隔离,使用起来更加方便安全。

关键词智能家居；PLC;ＧSM网络

Abｓｔract
Ｗｉｔｈ the coｎtｉnuous dｅｖelopｍent and ｐrogｒeｓｓ oｆ ｓocｉetｙ， People cｏｎｔｉｎｕe to　ｐｕｒｓue more coｍｆortaｂle, coｎｖeｎiｅnt， effｉcieｎt and ｓaｆｅ ｌiving ｅｎｖironmeｎt． Tｒａｄitｉｏｎaｌ houseｈｏld　ｅｎvironmeｎt only meeｔ　the mｏst ｂasic ｎeeds　of the ｐeopｌｅ。 Iｔ　ｃan’ｔ meeｔ the higher and higｈeｒ rｅqｕirｅｍenｔｓ ｆor　hｏmｅ fｕｒｎｉshing ｅｎvironｍeｎt of pｅｏplｅ.The smaｒt　hｏｍe syｓtｅｍ is iｎveｎted　ａt the ｒiｇｈt　ｍoment， due to　tｈe puｒｓuit ｈigｈ ｑｕaｌitｙ lｉｆｅ　for peopｌe。 It　coｍeｓ　aloｎg wｉｔｈ the development of thｅ comｐuter　tｅｃhnology， netｗｏrk ｔechnology， ｃommuｎicatiｏｎ　technｏlｏgｙ　and ａｕtoｍaｔion tｅchnology。 Thｅ aｒticlｅ　ｆｉrst intｒodｕｃｅｓ thｅ　conceｐt of　sｍaｒt home　and ｄomestiｃ anｄ foreiｇn dｅvelopment　of ｐrｅｓenｔ siｔuatｉon, anｄ theｎ　ｓtudied the fiｅlｄ　oｆ smart　home　inｖｏlvｅｓ ｓeveral technｏlｏｇy anｄ the simｐle　ａppｌｉcatiｏn，　aｎd designs a set of intｅlliｇeｎt　ｈouｓeｈold　protoｔyｐe　ｓｙstｅm ｂaｓed　on　PLC，　ｗhｉch　laid　ｔhe　foundation ｆor the ｎexｔ stｕdy。
Ｔｈｅrｅ ａｒe　a ｌot　ｏｆ stuｄies　oｆ smart ｈｏme in ｔhe doｍｅstiｃ and oveｒｓeａｓ， buｔthｅ ｍajｏriｔｙ ｏf thosｅ prｏｄuｃtｓ uｓｅ　ｓinｇｌe－chｉｐ micｒocoｍputer aｎｄ ARM as tｈｅmain　cｏnｔrｏｌ uｎｉt。 The priｏrity　isｓｕe　in Sｍaｒt home ｉs　tｈe cｈaracteｒ of sｔable, and tｈe ｓｍａｌl siｚe PLＣ is　ｍｏｒe　stabｌe ａnd praｃticaｌ ｔhaｎ　ｓingle—chip microcoｍputer　anｄ AＲM。 GSM netwoｒｋ ｈaｓ realizｅｄ the nｅtworking and　ｒｏaminｇ aｃrosｓ thecountｒｙ．　Iｔ has　a　ｓｔrｏng cａpaｃity of ｔhｅ　netｗork　and ｔｈe extｅnsivｅ ｃoｖerage, eｔc。Tｈｅre iｓ ｎｏ lｉmiｔ oｎ ｔｈe number　ｏf ｕseｒs ｉn　GSＭ ｎetwｏrk,the usｉｎg　consuｍｐtｉon of ＧSM ｎeｔｗoｒk is relaｔively lｏw，　ａnd it hａs text ｄata tranｓmissioｎ　ｆuncｔion of tｈe meｓsage。 SＭS ｂecoｍes　the fiｒｓｔ sｅlｅcｔｉon of ｔhe PLＣ conｔrol sｙｓtem ｉｎ　ｓmaｒt　home　for tｈｅsｅ ｒeａsons aboｖe。Basｅd on PLC　to ａcｈieve dｅsiｇn foｒ ｓｍａrt home， freeｄom deｓｉgｎ ｆｏr contｒｏl， increaｓe　ｃontｒol of equipment and renｏvatioｎ．　Devｉce ｃoｎtroｌ uｓing DＣ ｒｅlａy, strｏnｇ ｅlｅｃｔric conｔrol　by ｗｅａｋ sｔｒｏng, the strｅngth of elｅctrｉｃal be isolation， Usｉng moｒe conｖenｉeｎt ａnd ｓafｅ。

Keyworｄs： Sｍart home； PLC； GSM　ｎetｗoｒk

第1章绪论

1.１概述与研究意义
人们对于家居生活环境的要求随着科技水平和物质生活水平的提高而变得越来越高。日常生活的各方面都朝着数字化、网络化、智能化、人性化的目标发展[1]。作为现代生活的一个必然趋势，智能家居正在受到越来越多的关注。对于智能家居来讲，最重要的是以适用性为主旨，摒弃掉那些虚有其表,只可充作摆设的功能,产品以适用性、易用性和人性化为主.尽管当前智能家居有了很大的发展，市场上也出现了许多相应的产品，可是从总体上来看，行业发展缺少统一标准,产品质量也参差不齐,并且倾向家居自动化，而非智能化［２]。信息社会的深入发展，对我们的传统住宅和家居自动化提出了严峻地挑战，大家对于家居的要求也不仅仅局限于安全的物质空间，更为关注智能化、人性化的生活空间［3］。
智能家居是利用综合布线、网络通信和安全防范等技术将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起的一个系统，该系统用来提升家居的便利性、舒适性和安全性。要实现智能家居，首先需要在家居中建立一个通讯网络,通过该网络可以方便地实现对各个网络节点设备的控制和监测。其次，需要一定的媒介平台实现网络和外界的通讯，满足远程或近程的控制和信息的交换。
利用智能家居控制器可以提供多种智能控制方案，使人们在处理家庭事物方面,更加快捷,省力。智能家居系统还可以提供舒适的健康环境,通过配置相应的传感器可以有效监视室内的温度、湿度和亮度，进而控制空调、窗帘和照明系统的运行，从而提供更加适宜的生活空间［4]。另外通过各类安防传感器,提高了人们及时发现和处理紧急情况的能力。配备 Ｉnｔｅrnet 接入功能后更增强了远程监控的能力，增加了住户的安全感,使人们能够全身心地投入到工作，从而提高生活质量。住宅智能化控制的开发与建设是 21 世纪发展的必然趋势。信息技术的大力普及和应用，极大的推动了住宅小区智能化建设的进程，更为住宅小区智能化提供了可靠的技术保障,使其实施起来更加容易和简捷。智能信息家电及智能家居系统具有安全、方便、高效、快捷、智能化、个性化的独特魅力,它对于改善现代人类的生活适量，创造舒适、安全、便利的生活空间有着非常重要的意义

1.2国内外研究状况
很早以前就出现了智能家居的概念,然而一直没有具体的建筑案例出现,一直到二十世纪八十年代美国联合科技公司才将这一概念付诸行动。当时，该公司将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州哈特佛市的 City　Plａce　Buildiｎg，这才出现了世界上首例“智能化建筑",此后揭开了全球争相建设智能型住宅的序幕.在这之后智能型住宅在新加坡、韩国、日本、美国、德国等国家都有了广泛应用。１998　年 5 月份在新加坡举办的“98 亚洲家电与电子消费品国际展览”上推出了“新加坡模式"的家庭智能化系统［5］,该系统包含三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、电话接入、住户信息留言、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和系统软件配置等功能.到 ２０00 年为止，在新加坡有近三十个社区大约五千户的家庭安装了“家庭智能系统”，美国已有近四万户家庭采用了这一类的“家庭智能系统”[６］。从 2003 年春节后，韩国三星公司在中韩两国开始同时推出其智能家居系统,通过网络和机顶盒，将家居自动控制、信息家电、安防设备和娱乐信息中心这四部分集合成一个全方位的、面向互联网的家居智能控制网络。我国在《200０ 年小康型城乡住宅科技产业工程项目实施方案》中,将建设智能化小康型示范小区列为国家着重发展项目,国家投资了十五个亿来支持该项目的实施落实［7]。2０06　年 4 月时任国家主席胡锦涛同志访美期间，受邀参观微软集团总裁比尔·盖茨的私人豪宅.这座铺设了五十二英里电缆的私人豪宅是比尔·盖茨花费巨资，用时四年才建成的，它将房内的全部电器设备连接成一个统一标准的家庭网络。这次参观访问可以说是指明了我国在住宅智能化方面今后的发展方向［8].我国智能家居行业在近十年受到越来越多企业的关注,国家有关部门也在计划制定家居控制领域的行业技术标准,以推动整个数字家庭行业的健康发展。我国智能家居的发展道路有一定的特殊性,其智能化是由智能小区和家庭安全防护系统逐步发展演变而来。2０00 年，我国在小康型城乡住宅项目实施方中将建造智能化示范小区列入国家大力发展项目，这就促使我国的智能化建设的重点方向是从智能大厦建设向智能住宅小区、智能化家居系统建设发展。２0０6 年 8 月 25 日在北京召开的“国际智能家居高峰论坛”上，与会专家们共同讨论了中国智能化家居未来的发展方向。相关专家指出，在中国，智能化家居也有了初步发展，但远不如想象中乐观，虽然投资金额和数量有着惊人的增长,但是工程质量却名不副实,需要意识到我国智能家居还有很大的努力空间[9]。

第2章控制系统的设计与实现

本系统的设计理念是利用PＬC控制技术,将家居设备自动化"家居安全防范技术和家居环境监测等功能集成到一个综合管理平台上,在保证系统的稳定可靠"节能环保和低成本性的同时，兼顾系统的扩展性、兼容性、适用性,保证系统功能的可增选性,以提高了居住环境的方便性"舒适性＂安全性和智能性［10］.
智能家居PＬC控制系统主要分为居住环境信息采集传送、建筑设备自动控制和远程监测显示三部分.建筑设备自动控制部分以对车库自动门的控制为例,采用PLC作为系统控制核心，电动机的正转、反转和停止等控制由接触器的主触点控制,电动机转轴与相关的机械传动装置相连,从而控制自动门的升降与停止[１1]。自动门关闭后，用户在门外用采用手机信号"钥匙将门锁打开或者用户在门内将门锁采用机械方式开启时，系统产生一个开门信号.CＰＵ收到开门信号,输出开门信号，门打开，当门运行至开门极限位置SQ1时会停止运行。延时１s后，输出关门信号。为了电机堵转现象的产生，系统设计了电流保护模块[12]。在整个关门过程中电机控制的主干线路由电流保护模块进行检测,如果超过电动机的额定电流6～7倍时，PLC接收到电流保护模块输出的TTＬ信号，执行开门动作，可有效的防止电动机过载导致的损坏，检测电路当运行至关门极限位置SQ２时，PLC输出信号控制电动机停止运行，同时输出信号控制电磁锁工作上锁。
系统中电流保护模块、GSM短信模块以及PLC模块分别使用5V、12V和2４V的直流电。对此,本系统设有直流稳压电源电路，通过电路对单相交流电进行降压、整流、滤波、稳压等处理，确保系统供电电源的稳定性［13］。
智能家居系统中环境信息的采集信号主要基于烟雾传感器、可燃性气体探测器和温湿度传感器等多种类别的传感器［14］。烟雾传感器和可燃性气体探测器主要安装于厨房,分别用于检测烟雾和燃气值,当检测到含量超标时，发信号至PLC,PLＣ通过GＳM短信模块发送报警信息至用户手机，从而避免危险的发生。同时,用户还可通过监控画面远程观看家居实时环境状态，也可发送短信至ＧＳＭ模块,通过ＧSM模块与PＬＣ之间的通信，获取家居环境的具体信息参数.用户也可通过短信的模式发送命令通过GSM模块给PLC，从而控制各类电气设备的运行。譬如:可燃性气体探测器检测到燃气泄漏，PLC收到异常报警信号，通过ＧＳＭ模块进行通讯,GＳM模块将短信通过网络发送给用户，用户接收到信息后，可发送短信至GSM模块命令PLC做出控制,打开电动窗户,排出可燃性气体，从而实现家居的安全防范技术。
以火灾报警信息推送过程为例。烟雾传感器或可燃性气体探测器等传感器都有一个可预设的值，当检测当前值超过设定值时，PＬＣ产生中断事件,执行中断处理程序，中断子程序进行串口通讯发送报警短信。同时，GSM模块是否有接收到查询短信会由主控器PLC循环检测,当接收到用户的查询状态短信时，ＰＬC读取传感器数值，将相关的数据以短信的形式发送给用户。程序流程图如图1所示。

气体浓度是否超标

开中断始
开始始
初始化始
数据采集始

Y
N

发送报警短信始

结束始

图1 程序流程图

GSM模块采用取得SIＥMENS公司推出的TＣ35i模块，该模块已经获得国内无线电设备入网证，并且符合ＥＴSI标准的GＳM７．07和GSM7.0５.ＴＣ３５i系列模块是西门子公司推出的基于GSM90０移动通信网络系统的ＯＥM模块，可适应各专业领域对于语音传输和无线数据传输及可开发性的需求的［15］.TC35i模块。集成了射频电路和基带，同时为用户提供标准的AＴ命令接口,可稳定、安全、快速的传输数据、语音、短消息等信号。并且接口协议公开，满足各种用户开发、设计和应用的需求。当ＧSM模块接收到短信息时，ＰＬC就会向GSM模块写入命令控制字，GSM模块通过串口向PLC发送短信数据。反之，PＬC要向用户发送消息时,PLC会先通过串口发送数据给GSM模块，GＳM模块再将信息数据发送至用户的手机.

参考文献
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基于ARM9智能家居系统设计
摘要:这是一套综合性智能家居系统，系统包含家电控制模块，远程监控模块,安全报警和预处理模块等一系列智能家居系统核心部分.本系统以ARＭ9微处理器为核心，采用ZigBｅe等无线通信技术，综合布线技术组成家庭无线通信网络.结合家电控制端模块与高度灵敏的传感器，达到准确操作和实时通信的效果。本设计有功能丰富，操作简单的特点。
关键词：智能家居，嵌入式系统，GPS,ZigBｅe
1。引言
智能家居是利用计算机技术、综合布线技术、网络通信技术和传感技术等,按照人体工程学原理，把家居生活里的各种电子设备有机的结合在一起，通过网络化综合智能管理和控制的一种嵌入式系统。
通信、电子、传感和网络技术的不断发展和人民生活质量的提高，家居生活里的电子产品不但种类越来越丰富,功能更加完善,应用也更加普遍，而且越来越智能化，最普遍的家居生活电子产品种类达到数百种，实现对如此多的家居电子产品的综合控制是智能家居发展的趋势。文中提出基于ARM９的无线智能家居控制系统，是以ＡRＭ9微处理器为核心，结合GPRS和ZｉgBee通信技术，根据实际的需要实现对家居电子设备进行本地和远程两种方式的无线控制,本地控制是指在本地通过互联网将控制指令传输给控制系统来实现各种家居电器的监控，远程控制是指用计算机网络或手机将控制指令传输给控制系统来实现对各种家居电器的远距离监控，这两种控制方式的结合将给我们的工作和生活带来极大的便捷，是未来智能化家居生活发展的必然趋势。
（1） 研究背景
智能家电是计算机技术、电子技术、控制技术向传统家电产业渗透发展的必然结果。近年来随着信息化的普及应用,通讯的高层次化与自由化、业务量急速增加,以及人类对工作、生活环境的安全性、效率性、舒适性要求的提高，对家居智能化提出了强劲需求;此外在技术方面,由于电子技术、计算机控制技术、通信技术的飞速进步,也促进了智能家居的发展.目前通常把智能家居定义为利用计算机技术和电子控制技术，通过家庭信息管理平台将与家居生活有关的各种子系统有机地结合的一个系统。也就是说，首先它们都要在一个家居中建立一个通讯网络,为家庭信息提供所需的通路,在家庭网络操作系统的控制下，通过相应的硬件和执行体系，实现对连接在家庭网络上的家电和设备的监控。其次，它们要通过一定的系统界面平台,构成与外界的通讯通道，实现与家庭以外的网络互通信息,实现远程控制、监视和交换信息的，最终满足人们对安全、舒适、方便和符合绿色环境保护的越来越高的需求.进入2１世纪,数字化技术取得了更加迅猛的发展并日益渗透到各个领域。随着Internｅｔ网向普通家庭生活不断扩展，消费电子、通讯、计算机一体化趋势日趋明显，智能化信息家电产品已经开始步入社会和家庭。智能家居在我国已经历了７年的发展。智能家居涉及不少行业领域:电子、通信、计算机、自动控制、建筑装饰等，在实际需求确定中最重要的一点不是智能化如何先进，产品如何高档，而是智能家居系统怎样与家居环境有机融为一体.智能家居怎样做到实用、易用、人性化，真正提高人们的生活品质，才是智能家居的发展方向。
（2） 国内、外智能家居的发展与现状
早在1979年,美国斯坦福研究所就提出了在建筑物内将家用电器、电器设备的控制线统一为家庭总线的概念。之后,在美国成立了现代住宅研究会,专门从事这一顿域的研究。1９８3年，美国电子工业协会开始制定家用电器的设计标准。1984年，第一幢智能建筑在美出现后，美国住宅建筑者协会成立了现代住宅开发公司,开始有关基础性研究工作,并在19８9年推出了将电力供应、空调控制和数据通信合成一个整体的布线系统示范单元。在这期间，智能住宅的概念在欧美等发达国家得到了广泛的认同和发展。欧洲在1985年把集成化的家居系统研究列为尤利龙计划，大力进行该方面的研究。在上世纪80年代,欧洲电器标准化委员会制定了家用数字总线标准，进一步规划了智能住宅的技术标准。
在东南亚，新加坡的智能建筑技术研究处于领先水平，如宝德胜家庭智能化系统，已经用于3０多个住宅小区。在“亚洲家庭电器与电子消费品国展览会”上展示的“未来之家”，其智能品质受到人们的普遍关注。由于我国的房地产,自动化技术等起步较晚,对智能住宅的研究刚刚起步,但己经引起了有关部门的高度重视。有关机构统计表明,全球家庭智能化市场的年平均增长率为8%,家庭网络市场总额为57亿美元,智能家居产品销售额达到1４0亿美元.为了抢夺这块“蛋糕”。国内众多企业纷纷试水该产业，包括ＴCL、海尔、清华同方等大型企业利用品牌优势系入该产业，而数干家中小企业也一日益成为行业中的生力军。业界人士认为，制约该产业发展有“三道坎”：一是由于智能家居产业国家还没有统一的行业标准，很多中小企业各自为政，相互间的产品不具兼容性；第二,由于技术人员投有做深入的市场调查，开发出的产品虽然技术上具有先进性，但实用性差，操作复杂，与市场需求脱节:第三，由于技术上需要投入大量研发资金，一些中小企业没有能力持续创新，更难形成规模生产,造成产品价格居高不下.总的来说，我国智能家居信息化有着广泛的市场前景，研究适合于中国国情的智能家居系统必然有着巨大的市场前景。
（3） 系统的需求分析
经过前几年各商家、媒体对家居智能化概念性的宣抟，现在消费者对智能家居产品已经不断熟悉。有关调查显示，消费者已经接受了智能家居这一产品的概念且有购买意向.而在家电控制产品价格方面绝大多数的消费者的承受价位在50０0元以内,近l／3的消费者承受价位在2000元以下.然而时至今日，国内厂家自行研制、开发的智能家居产品不太成熟，而有一些国外的知名品牌由于价格太高，无法满足国内市场的需求。所以智能化家居产品的确蕴涵了无限商机。但是要真正挖掘如此大的市场,则需要研究消费者的深层需求哪。嵌入式技术在最近几年得到了广泛的发展。嵌入式处理器的性能得到了显著的提高，这就为以嵌入式为基础的智能化家居系统的发展奠定了硬件基础，使较复杂的检测和识别算法在系统中得到应用。在软件方面，出现了丰富的支持嵌入式设备的软件，使嵌入式系统的开发的难度降低。出现了大量专注于嵌入式的企业，使嵌入式开发中能得到良好的技术支持。同时智能化家居的概念也更加明确。相关的智能化技术得到了显著的发展，使开发能获得大量先进的资料.随着互联网技术的发展,宽带网络在全国范围内迅速扩展.许多新建住宅小区都将以太网铺设到了用户家庭，使得整个小区的居民通过以太网实现宽带上两成为可能。同时，随着社区服务的完善.智能小区需要通过一个安装在每个家庭的终端设备实现信息发布、物业管理、三表传送、紧急求助等功能.以往，这样的信息终端和社区服务中心通过铺设专线,如485总线来进行连接，工程量大，故障率高，且由于只能采取主机轮循方式而效率较低。如果能够利用已经铺设到用户家庭的、现成的、稳定的以太网络组建社区综合服务体系是一项非常有意义的事情。而目前基于以太网的信息终端通常采用32ｂit的微处理器和Linux等通用操作系统，这种结构开发周期短、功能强、信息交换速率高、但致命的是成本太高,这也是一直在国内无法推广的主要问题.因此,向智能小区的每个住宅提供一个基于16/32位ＭCU连接以太网的低成本信息终端。不仅具有实用价值，而且市场前景也相当广阔。
２．无线智能家居控制系统总体结构及功能
ZigBee
设计中提出的基于ARＭ９的无线智能家居控制系统主要包括AＲＭ9核心控制模块，无线通信模块、LCD触摸屏模块和家居电器，另外还有传感检测，语音报警和电源等模块。系统总体结构模型图如图１所示.
LCD显示模块
传感器模块

语音报警模块
ARM9控制核心
S3C2440

GPRS通信

手机模块
电源模块

计算机

图1 　结构模型图
ＡRM为整个系统的控制核心，通过GPRS和ZigBeｅ无线通信网络的收发控制指令实现对家居电器进行综合监控，同时提供防火墙的功能,阻止外界对家庭内部设备的攻击和非法访问。无线通信模块分为本地和远程两部分，本地通信主要通过新型的ＺigBee无线通信技术实现系统与家居电器的通信，达到对其控制；远程通信是利用手机通过GPRS通信网络或利用计算机通过互联网实现人与控制系统的通信，进而达到对家居电器的远程监控.采用无线通信技术省去了布线使家居布局更加灵活，远程控制使家居电器工作更加贴近人们的工作和生活要求。
（1）智能家居控制系统的具体功能包括：
家居电器综合监控：对所控制的家居电器进行开关、工作参数的设置和工作状态的检测。
安全防盗：家居中的所有与控制系统连接的电器设备均可实现与主人通信，一旦盗贼对某设备进行操作,或某设备工作状态异常时,系统将立即通知主人,以达到安全和防盗的目的。
自动报警：当检测到家居环境的温度、湿度、煤气、烟气等超标,或检测到有陌生人强行开启室门或进入室内时就自动报警，告知居室主人.
室内环境信息采集：采集家居环境的温度、湿度信息和煤气、烟气等有毒气体的检测.
远程控制：用户远程可以通过手机短息或互联网对家居电器进行控制或工作状况查询。
本地控制:用户在本地可通过计算机或家居电器本身的操作键对家居电器进行监控。
（2）系统硬件实现
系统硬件主要由ARM9微处理器、ＺigBｅe通信技术、GＰRS通信网络、ＬCD触摸屏、语音报警和电源等模块组成.
①ARM9微处理器
微处理器我们采用三星公司的ＡRM９（Ｓ３C2440)。S3C24４0是一款高性能32位的ＲIＳC微处理器, 采用了AＲM9２0T 内核,0。13uｍ 的ＣMOS 标准宏单元和存储器单元，最高主频可以达到400ＭHz,提供多款液晶屏配置。ARM920T 实现了ＭＭU,ＡMBA BUS 和Harvaｒd 高速缓冲体系结构,这一结构具有独立的16Kb 指令Cachｅ 和１６Ｋb 数据Cache，每个都是由具有8 字长的行组成。通过提供一套完整的通用系统外设，无需配置额外的组件从而减少整体系统成本，为手持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案.
应用范围：ＡRＭ9处理器是多种应用中先进数字产品的核心ARM9系列处理器可为要求苛刻、成本敏感的嵌入式应用提供可靠的高性能和灵活性.丰富的DSＰ扩展使SｏC设计不再需要单独的DSP。此外,PPA特别适合各种应用。  消费品智能手机、PDA、机顶盒、PMP、电子玩具、数码相机、数码摄像机等。联网无线局域网、802．11、蓝牙、Firｅｗiｒe、SCSI、２.5G/3Ｇ基带等。汽车，电力火车、ABＳ、车身系统、导航、信息娱乐等。嵌入式USＢ控制器、蓝牙控制器、医用扫描仪等。存储硬盘控制器、固态驱动器等。
性价比：从单一设计到永久拥有采用多种处理器授权使用方式提供单次使用许可、多期许可和永久使用许可也可以硬宏形式提供，从而缩短上市时间，降低设计风险。
体系：在CｏnnecteｄCｏｍmuｎity中，有6５０多名成员支持ARＭ9处理器。
业界范围广泛的编译器、调试器和RTOS工具体系众多设计服务合作伙伴可帮助完成设计任务大量第三方IP可与处理器集成。 
特点：基于ARMv5TE体系结构  高效的5 阶段管道，可增加吞吐量和提高系统性能  提取/解码/执行/内存/写回  同时支持ARM 和Thumb®指令集  高效 ARM-Thumｂ交互操作允许最佳组合性能和代码密度  哈佛体系结构-独立的指令和数据内存接口  增加了可用内存带宽  同时访问I & D内存  改进了性能  31 x 32位寄存器  32 位ALU 和桶式移位器  增强型 ３２ 位 ＭＡC块  CoｒｅSight™ ETM９ 接口用于增强型调试和跟踪功能  标准AMBＡ® ＡHB™接口  协处理器接口内存控制器内存控制器
②无线通信网络
ＧＰRＳ网络是覆盖范围最广，性能较为完善的无线网络，ＧPＲS网络本身具有较强的数据纠错能力，数据传输速率最高可达12８Kb／s，能够保证数据传输的可靠性和实时性.ＺigBeｅ技术组成的无线传感器网络结构简单、体积小、成本低；采用GPRS网络进行数据传输的模块体积小、功耗低,适合作为无线传感器网络的数据节点，ZigBee技术与GPRS通信网络相结合组成新的无线通信网络。
GPRS ＤTU无线通信模块采用成都众山电子有限公司的ZSD211０ GＰＲS DTU.ＺＳＤ2110是一款使用GPRS网络进行数据无线透明传输的嵌入式DTＵ模块。内置工业级GPRS引擎和嵌入式处理器.支持PＰP、TCP、UDP、IＣMP等众多复杂网络协议和SＯCＫET标准,提供全透明数据传输和用户自由控制传输两种模式。同时支持点对点、点对多点、设备间、设备与中心间等各种不同的通讯模式。用户不用关心复杂的网络协议,使用TTL串行通信接口,就可以进行无线数据收发,使系统能够随时随地接入Iｎteｒｎｅt.ＺigBｅｅ技术是一种新型的无线、短距离、低功耗组网通讯技术，具有低复杂度、低功耗、低成本、高效率，可靠度高和网络覆盖面积广等技术优势,工作在免费的2。4GHz－２.5GHzＩSＭ微波段，具有较强的抗干扰性和设备联络功能，能够实现1500m的全向识别，传输速率最高可达１0M bit／s，它支持３种主要的自组织无线网络类型，即星状结构、网状结构和族状结构，这些网络具有较强的网络健壮性和系统可靠性.基于以上特点ZigＢeｅ广泛应用于智能家居控制、工业控制系统。本文采用的ＣC24３０是一种真正的系统芯片（SoC)CＭOＳ解决方案，这种解决方案能够提高性能并满足以ZigＢeｅ为基础的2。4GHz ISM波段应用及对低成本，低功耗的要求，它结合一个高性能2。4GHz DSSS(直接序列扩频）射频收发器核心，ＺｉｇBｅe核心模块图如图2所示.

图2 ZigＢee核心模块图
ZigBee是一种新兴的短距离，低功耗，低数据数率，成本低，低复杂度的无线网络技术;
基于802.15。4标准；
ZigＢee有三个可以使用频段，国内采用２。4Ｇ的ISＭ频段;
ＺｉgBeｅ无线的传输带宽在20—250ｋｂｐｓ范围，适合传感器数据采集和控制数据的传输；
ZigBee网络节点容量达到65535个,具有非常大的组网优势
ZiｇBｅe的作用：无线控制或无线传感器网络；组件PAN；设备之间的无线数据通讯;无线控制灯，开关.温控器，电气用具等.
应用：ZigＢeｅ作为一项先进技术在生产生活中也有许多应用,如农业,工业,电子，以及人们的家庭生活。给人们的生活和工作以及社会发展带来了很大的便利.如图3所示。
消费电子
工业农业商业
TV
VCR
CD
监视传感器

Pc机的外围设备
个人健康监护

低速无线设备
←鼠标键盘
监视诊断器

家庭自动化
玩具和游戏

保安，HVAC，照明

玩具，游戏器具

图3 　ZigBee应用框图
③传感器与显示模块
传感器包括煤气、烟雾等有毒气体检测器，人体红外探测器，门窗磁开关,温度、湿度、光照度传感器等,所有的传感器都与无线传输模块P１R2000连接,构成无线传感器网络并与控制系统实现实时通信.
显示模块选用低电压低功耗的ＬCＤl2８３2液晶显示屏,LＣDｌ2８32是一款分辨率为128×32的中英文图形液晶(黄色背光）显示模块，具有4位/8位并行2线或3线串行多种接口方式，内部置有8１9２个16×16点阵的一级、二级简体汉字和1２8个16×8点ＡSＣIＩ字符集，用来显示８×2行16×１6点阵的汉字对话信息，构成全中文人机交互图形界面并显示当前时间、日期、星期、湿度、温度、定时提醒等信息和煤气等有毒的含量超标时报警提示的输出信息。
3．智能家居控制系统硬件部分
本系统通过互联网将手机与ARM9建立联系，采用ZｉgBeｅ无线通信技术实现ARM９与ＳTＣ８9C52的通信,再通过STC89C５2实现对家电的控制。系统整体机构如图4所示。
ARM9
网络模块
互联网
手机

ZigBee
STC89C52
GSM

家电

图4 系统整体机构
(１)控制单元设计
本系统的处理器可以分为两类：一类是作为整个系统的信息交换中心和网络通信接口的中央控制器，需要性能较高的芯片,这里采用AＲＭ9系列的S３C2410微控制器；另一类则是作为家电控制器使用的,不需要很快的运算速率和很大容量的内存，这里选用STＣ89C5２单片机。
(２)天然气泄漏报警及预处理电路
当天然气发生泄漏时，MQ—5气体检测模块的信号输出低电平，单片机检测到P1.0口出现低电平，由单片机的延时函数延时一会，再判断若还是位低，则启动蜂鸣和Leｄ灯声光器报警。同事通过与单片机相连的GSＭ模块发送告警信息给用户手机.气体检测模块如图5所示.

图５　 　气体检测模块

（３）温度采集模块
温度传感器选用DALLAS公司生产的温度传感器DS18B20，它具有微型化,低功耗，高性能，抗干扰性强等优点.本系统利用DS1８B２0测室温,将测得的值再传个单片机，单片机再将通过计算得到的温度信息传个中央处理器S3C241０，再发给手机端。测温模块接线如图