基于wifi的智能家居系统设计

基于wifi的智能家居系统

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1. 智能家居系统简介

随着社会的发展，人民生活水平的提高，越来越多的人感受到智能家居系统方便，智能家居（英文：smart home, home automation）是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防技术、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。

智能家居的概念起源很早，但一直未有具体的建筑案例出现，直到1984年美国联合科技公司（United Technologies Building System）将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康涅狄格州（Connecticut)哈特佛市（Hartford）的CityPlaceBuilding时，才出现了首栋的“智能型建筑”，从此揭开了全世界争相建造智能家居派的序幕。

智能家居系统的功能如下所示：

(1) 始终在线的网络服务，与互联网随时相连，为在家办公提供了方便条件。

(2) 安全防：智能安防可以实时监控非法闯入、火灾、煤气泄露、紧急呼救的发生。一旦出现警情，系统会自动向中心发出报警信息，同时启动相关电器进入应急联动状态，从而实现主动防。

(3) 家电的智能控制和远程控制，如对灯光照明进行场景设置和远程控制、电器的自动控制和远程控制等。

(4) 交互式智能控制：可以通过语音识别技术实现智能家电的声控功能；通过各种主动式传感器（如温度、声音、动作等）实现智能家居的主动性动作响应。

(5) 环境自动控制。如家庭中央空调系统。

(6) 提供全方位家庭娱乐。如家庭影院系统和家庭中央背景音乐系统。

(7) 现代化的厨卫环境。主要指整体厨房和整体卫浴。

(8) 家庭信息服务：管理家庭信息及与小区物业管理公司联系。

(9) 家庭理财服务。通过网络完成理财和消费服务。

(10) 自动维护功能：智能信息家电可以通过服务器直接从制造商的服务上自动下载、更新驱动程序和诊断程序，实现智能化的故障自诊断、新功能自动扩展。

图1 智能家居系统原理图

2.WiFi技术简介

Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设备（如pad、手机）等终端以无线方式互相连接的技术，事实上它是一个高频无线电信号。[1] 无线保真是一个无线网络通信技术的品牌，由Wi-Fi联盟所持有。目的是改善基于IEEE 802.11标准的无线网路产品之间的互通性。有人把使用IEEE 802.11系列协议的局域网就称为无线保真。甚至把无线保真等同于无线网际网路（Wi-Fi是WLAN的重要组成部分）

一般架设无线网络的基本配备就是无线网卡及一台AP，如此便能以无线的模式，配合既有的有线架构来分享网络资源，架设费用和复杂程度远远低于传统的

有线网络。如果只是几台电脑的对等网，也可不要AP，只需要每台电脑配备无线网卡。AP为Access Point简称，一般翻译为“无线访问接入点”，或“桥接器”。它主要在媒体存取控制层MAC中扮演无线工作站及有线局域网络的桥梁。有了AP，就像一般有线网络的Hub一般，无线工作站可以快速且轻易地与网络相连。特别是对于宽带的使用，无线保真更显优势，有线宽带网络(ADSL、小区LAN等）到户后，连接到一个AP，然后在电脑中安装一块无线网卡即可。普通的家庭有一个AP已经足够，甚至用户的邻里得到授权后，则无需增加端口，也能以共享的方式上网。

图2 WiFi连接结构图

3. 系统硬件组成

本系统由核心控制板、WiFi联网模块、路由器、服务器(PC)、四路继电器电路、DS18B20温度传感器等组成一个简化的智能家居模型，动手实现基于WiFi 技术的智能家居的模型，体验科技带来的便利，感受电子世界的美丽。硬件结构框图如图3所示。

核心控制板

Wifi 模块

服务器（PC)

温度传感器路由器

四路继电器模块

被控制端

图3 硬件结构框图

3.1 核心控制板

(1) 核心实训板如图4所示。

图4核心控制板图

(2) STC89C52

STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

标准功能：

8k字节Flash，512字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构（兼容传统51的5向量2级中断结构），全双工串行口。另外 STC89C52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。

主要特性：

a) 8K字节程序存储空间；

b) 512字节数据存储空间；

c) 带4K字节EEPROM存储空间；

d) 可直接使用串口下载。

(3) UART接口

通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常称作，是一种异步收发传输器，是电脑硬件的一部分。将资料由串行通信与并行通信间作传输转换，作为并行输入成为串行输出的芯片，通常集成于其他通讯接口的连结上。

计算机部采用并行数据，不能直接把数据发到Modem，必须经过UART整理才能进行异步传输，其过程为：CPU先把准备写入串行设备的数据放到UART的寄存器（临时存块）中，再通过FIFO（First Input First Output，先入先出队列）传送到串行设备，若是没有FIFO，信息将变得杂乱无章，不可能传送到Modem。