基于嵌入式ARM構(gòu)架的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李雁

【摘要】智能家居得到了迅猛地發(fā)展，為人們的生活提供了更大的便利，提升了人們的生活水平。智能家居系統(tǒng)的構(gòu)建，要注重對(duì)控制系統(tǒng)的功能及作用做好把握，以更好地滿足人們的實(shí)際需要。本文探討了嵌入式ARM構(gòu)架的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)策略，提升智能家居的性能水平，給人們的生活帶來(lái)更大的便利。

【關(guān)鍵詞】嵌入式;ARM架構(gòu);智能家居;控制系統(tǒng)

前言

智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，注重對(duì)智能技術(shù)進(jìn)行有效地運(yùn)用，融合了云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)家居系統(tǒng)的智能化、信息化管理目標(biāo)。智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，將各類設(shè)備利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行連接，能夠根據(jù)環(huán)境的改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類家電的有效控制，為人們的生活提供更大的便利。加強(qiáng)智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、大數(shù)據(jù)分析這一目標(biāo)，更好地滿足人們對(duì)智能家居的需求。

1嵌入式ARM構(gòu)建概述

智能家居控制系統(tǒng)對(duì)嵌入式ARM構(gòu)架進(jìn)行運(yùn)用，目的在于滿足智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)際需要，保證系統(tǒng)的性能水平，以更好地滿足人們的實(shí)際生活需要。在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，智能家居控制系統(tǒng)對(duì)智能化技術(shù)、信息化技術(shù)進(jìn)行了有效地運(yùn)用，借助于網(wǎng)絡(luò)化、智能化管理，為人們提供一個(gè)愜意的居住環(huán)境[1]。嵌入式ARM構(gòu)建融入智能家居控制系統(tǒng)中，突出了家電上網(wǎng)的設(shè)計(jì)理念，利用信息技術(shù)手段對(duì)家居進(jìn)行智能化改造，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制目標(biāo)，對(duì)家居的溫度、濕度等環(huán)境信息做好控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)家居環(huán)境的遠(yuǎn)程化、智能化管理目標(biāo)。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

在利用嵌入式ARM構(gòu)建進(jìn)行智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要注重對(duì)系統(tǒng)原理、各模塊的功能指標(biāo)做好把握，使系統(tǒng)各部分的功能及作用得以實(shí)現(xiàn)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，具體的設(shè)計(jì)方案內(nèi)容如下：

2.1系統(tǒng)原理

基于嵌入式ARM構(gòu)架的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要采取了模塊化的設(shè)計(jì)理念，注重借助于TCP/IP協(xié)議，將家居環(huán)境與遠(yuǎn)程PC服務(wù)器進(jìn)行有效地銜接，實(shí)現(xiàn)對(duì)家居的遠(yuǎn)程控制目標(biāo)。關(guān)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理，具體如圖1所示：

2.2系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案分析

1.控制平臺(tái)設(shè)計(jì)

控制平臺(tái)設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要理由sep4020開(kāi)發(fā)板作為系統(tǒng)的核心，采取了0.18um標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝設(shè)計(jì)，內(nèi)嵌ASIXCORE內(nèi)核，采用了馮諾依曼結(jié)果。在運(yùn)行系統(tǒng)選擇上，主要理由了Linux操作系統(tǒng)，并借助于該系統(tǒng)對(duì)濕度信息模塊、家電電源控制模塊進(jìn)行控制。在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到Linux系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，注重做好服務(wù)時(shí)限方案設(shè)計(jì)[2]。通過(guò)在Linux系統(tǒng)中移植boa服務(wù)，并借助于cgic庫(kù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)指令。同時(shí)，搭載了CGIC代碼，該代碼是一個(gè)支持CGI開(kāi)放源碼的標(biāo)準(zhǔn)C庫(kù)。在對(duì)CGIC代碼運(yùn)用時(shí)，該代碼的功能表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析，并對(duì)缺陷數(shù)據(jù)進(jìn)行校正;

（2）提供數(shù)字字段的邊界檢查服務(wù);

（3）能夠?qū)GI環(huán)境變量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使之成為C中的非空字符串;

（4）能夠?qū)GI程序起到調(diào)控的作用，并對(duì)CGI狀態(tài)進(jìn)行回放[3]。

2.溫濕度采集模塊的設(shè)計(jì)

溫濕度采集模塊是智能家居控制系統(tǒng)的重要組成部分，該模塊的設(shè)計(jì)主要對(duì)DHT11芯片進(jìn)行了運(yùn)用，該芯片是一種含有校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)的溫濕度復(fù)合傳器。DHT11芯片具有采集和傳感作用，能夠?qū)Λ@取的溫濕度信號(hào)進(jìn)行有效傳遞，并且信息傳遞具有較高的穩(wěn)定性，能夠?yàn)橄到y(tǒng)決策提供重要的數(shù)據(jù)支持和參考。在對(duì)溫濕度采集模塊設(shè)計(jì)時(shí)，要注重對(duì)DHT11傳感器獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行校準(zhǔn)，通過(guò)設(shè)置校準(zhǔn)系數(shù)，從而確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和可靠性[4]。

3.家電電壓模塊設(shè)計(jì)

針對(duì)家電電壓模塊設(shè)計(jì)，注重對(duì)sep4020自帶的Led模塊進(jìn)行運(yùn)用，從而對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行反饋，確保系統(tǒng)的有效運(yùn)行。

4.功能指標(biāo)的設(shè)計(jì)

在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，要注重對(duì)系統(tǒng)功能指標(biāo)做好把握，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在對(duì)系統(tǒng)功能指標(biāo)設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合溫濕度采集模塊指標(biāo)設(shè)計(jì)，需要對(duì)濕度、溫度做好把握。這一過(guò)程中，在對(duì)DNT11性能指標(biāo)設(shè)計(jì)時(shí)，相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)如表1所示：

2.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

關(guān)于系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)分析

1.系統(tǒng)的電路圖設(shè)計(jì)

電路圖的設(shè)計(jì)是該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，主要采取了集成電路的設(shè)計(jì)方式，保證系統(tǒng)性能水平得以實(shí)現(xiàn)，從而對(duì)家居環(huán)境做好有效地監(jiān)控。關(guān)于電路圖的設(shè)計(jì)，具體內(nèi)容如下所示：

2.溫濕度采集模塊設(shè)計(jì)

在對(duì)溫濕度采集模塊設(shè)計(jì)時(shí)，注重利用DHT11芯片進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并采用了單總線的通信方式。關(guān)于溫濕度采集模塊的設(shè)計(jì)，具體內(nèi)容如下：

（2）系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在進(jìn)行系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，具體的設(shè)計(jì)如下：

1.電源控制模塊驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行家居電源控制模塊設(shè)計(jì)時(shí)，采用了sep4020自帶的led燈進(jìn)行模擬，并采取了單片機(jī)通用引腳操作的方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。

2.溫濕度采集模塊驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要運(yùn)用了DHT11芯片實(shí)現(xiàn)。這一過(guò)程中，利用DHT11芯片單總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信目標(biāo)，將sep4020和DHT11芯片數(shù)據(jù)引腳相連。其中，DATA用于微處理器于DHT11之間的通訊連接，并利用單總線的連接方式，通訊時(shí)間控制在3s作用[5]。

3.Linux系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的搭建

在進(jìn)行Linux系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器搭建時(shí)，移植boa到系統(tǒng)下構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，將boa拷貝到網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)當(dāng)中，將其存在文件系統(tǒng)的/bin中，保證Linux系統(tǒng)正常運(yùn)行。

4.系統(tǒng)啟動(dòng)命令設(shè)計(jì)

系統(tǒng)氣動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，在Linux系統(tǒng)啟動(dòng)后，需要掛載ledctrl驅(qū)動(dòng)模塊、dht11驅(qū)動(dòng)模塊、啟動(dòng)boa服務(wù)。

（系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

關(guān)于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)具體內(nèi)容如下所示：

（3）系統(tǒng)測(cè)試

通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行溫度、濕度、LED開(kāi)關(guān)燈測(cè)試，DHT11芯片測(cè)量范圍值在0-50℃，誤差值在日常應(yīng)用范圍內(nèi)。濕度測(cè)試時(shí)，符合家居環(huán)境范圍值。LED等開(kāi)關(guān)測(cè)試，當(dāng)按下“OPEN”按鈕時(shí)，LED等亮;按下“CLOSE”按鈕時(shí)，LED燈滅。

結(jié)束語(yǔ)

綜合上述分析來(lái)看，基于嵌入式ARM智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，要注重對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行科學(xué)選擇，并做好軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)家居濕度、溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，從而根據(jù)實(shí)際需要，做好溫濕度的調(diào)整，使家居環(huán)境更好地滿足實(shí)際需要。通過(guò)對(duì)嵌入式ARM技術(shù)運(yùn)用，符合智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要，具有良好的應(yīng)用效果。在設(shè)計(jì)智能家居控制系統(tǒng)時(shí)，要注重加強(qiáng)智能化、信息化技術(shù)的有效運(yùn)用，對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能、作用做好把握，以提升家居環(huán)境的智能化管理，提升人們的生活品質(zhì)和生活水平。

參考文獻(xiàn)：

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