摘要：随着现代科技的大发展大繁荣，创新技术不断得到应用，为了满足人们日益提高的物质生活需要，智能家居已经成为现代研究方向，其发展日渐强势，智能家居完全满足了人们日常生活起居需要，涉及到人们生活的各个方面，以其新颖优异的特性为人们家庭起居带来方便，这是一种全新的生活理念，是时代发展的必然要求，注定引领未来生活趋势。
关键词：智能家居 无线控制系统
一、引言
随着人们生活条件的提高，对住宅环境和家庭设施的要求也越来越高。因而无线智能家居控制系统应运而生，这也越来越被人们重视，随着科学技术的发展，智能系统必然成为人们生活首选。只有设计出使用方便、功耗超低的系统，才能有效提高系统的工作稳定性与可靠性。
二、智能家居系统概述
智能系统是一套全新的系统，是近年来才大规模兴起的高端科技，主要是通过与计算机结合，利用高度发达的网络系统，把建筑内的安防、家电、娱乐及照明等设备进行连接，一个全系统折协调工作流程，使各个设备实现了相互作用与反作用，同时也能利用现场或远程控制，使各设备进行工作与操作，实现家居环境的科技化、智能化和现代化，进一步提高人们生活质量。
三、智能家居系统结构及工作原理
智能家居系统作为综合性操控系统，有着广泛的内容定义，主要包含不同类别家电设备、相关的接口设备、功能性主机和附属设备，在智能家居中，主机和从机都有无线收发芯片，主机发出的信号能够在一定范围内由从机接收到，这种通过收发无线数据来构建小范围的关联性就是无线智能网络。智能家居系统的网络协议、系统软件和系统硬件是主要内容，是当前无线智能家居控制系统开发时的关键。
系统工作原理较为复杂，简要的说就是采用通用性模块对设备进行网络处理。网络协议以OSI模型为标准，全面掌握好nRF24L01芯片特质。系统主机构建单片机核心，CPU是中心处理器，对相关信号进行集成，主要作用是处理系统产生的大量信号，通过集中分析与控制，发挥技术作用，做好系统设备硬件功能划分，不同的硬件有不同的作用，要使各硬件产生关联，形成交互通信能力，确保硬件设施互换性和互相操作性，在接口设计上，要统一协调，对不同的功能做好系统编程，保证了智能设备稳定运行。
nRF24L01是一种2.4GHz单片射频收发芯片，主要由频率调制器、合成器、晶体振荡器等组成，其拓展功能更加强大，nRF24L01作为全新型单片射频收发器件，能够有效地提供物理层数据及相关管理内容，对物理无线信道和MAC子层之间接口做了全面的定义。主要利用了FSK进行系统调制，由多个可调控频道进行选择，实现了跳频及频道切换，大大缩短了工作时间，避免出现局部干扰，使跳频故障率减少。nRF24L01进行信道参数配置主要是利用了MCU串口作用，从机对接收的数据信息进行整理，对接方式主要是空中进行，执行MCU的指示任务，对家电产生系统完整的操作控制。
四、智能家居控制系统设计方案
1. 智能家居控制系统结构设计
本论文设计主要将智能家居控制系统主要分五个部分组成：电源部分、控制器模块、各个功能子模块、智能家居控制系统内部通信以及智能家居控制系统外部通信。电源部分：电源部分是为整个智能家居控制系统供电，因此是硬件设计的重点，在控制设备设计中是用直流开关电源接220V电压来接入设备为系统供电，现在的ARM处理器为了减少系统的功耗、便于电源管理，采取多组电源供电的方式来工作。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆控制器核心板：中央控制器是整个智能家居控制系统的核心，本设计采用嵌入式ARM-STM32F103芯片，通过一些预留I/O接口来连接其它功能子模块，并可以在客户需要其他功能时做出设备的扩展。功能子模块：功能子模块以控制器为核心，实现系统所需的特定功能，比如：智能灯光的控制、家庭电器设备的控制、室内温度及气体的采集、远程控制等。每个模块的实现功能都是由控制器来发送指令。智能家居控制系统内部通信：其主要实现的功能是完成中央控制器与功能子模块之间的信息传递。经过前面对有线与无线通信方式的分析与研究，本次设计采用无线通信方式做为智能家居控制系统的内部通信方式，并结合无线通信特点，本设计采用WIFI以及串口通信做为内部通信方式。智能家居控制系统外部通信：主要功能是实现用户通过Internet远程操作与控制家居设备，随着我国目前宽带网络的发展日趋完善，技术的不断成熟，现阶段我国常用的宽带接入方式有两种：ADSL、无线上网及常说的WIFI，因此在控制系统中采用这两种方式，添加W5300网关模块，并将WIFI作为其外部通信，以此来降低系统成本及复杂度。
2.主要硬件电路设计
(1)控制中心电路
控制中心节点在2.4G网络中充当协调器节点的角色，主要负责2.4G网络的建立，节点的管理等任务。在本系统中，控制中心节点需要对接受的数据进行处理，并通过键盘输入和液晶显示，以及通过RS-232串口与PC机连接通信。
3.串口通信单元设计
STC12C5A60S2增强型51芯片有一组串行口接口。本设计采用RS-232的9针D型连接器，在最简单的串行通信中，只需3根通信线连接：TXD串行数据发送，RXD串行数据接收以及GND信号地线。
4.无线收发模块
根据硬件设计要求各个因素，在基于2.4G无线传输控制网络智能家居设计中，采用了工作在2.4GHz频段的射频片nRF2401。单片射频收发芯片nRF2401工作于2.4～2.5GHz ISM频段，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。芯片能耗非常低，以-5dBm的功率发射时，工作电流只有10.5mA，接收时工作电流只有18mA，多种低功率工作模式，节能设计更方便。其DuoCeiverTM技术使nRF2401可以使用同一天线，同时接收两个不同频道的数据。
5.传感器电路设计
控制中心节点通过nRF24L01无线模块，接收各个传感器节点所发送过来的信息，并通过串口模块，把信息发送到上位机，在上位机的软件界面上直观地把各种数据呈现给使用者。传感器节点硬件主要由电源模块、时钟模块、无线模块、传感器模块组成。
五、结语
人们大部分时间是生存在房屋内，房屋的功能影响着人们的生存质量，为了全面提高人们居住条件，满足人们快的紧张生活需求，智能家居系统应运而生，它可以为人们的生活带来更多的便利，因此，智能家居将是未来我国消费者和居民对家居的一项新需求。
参考文献
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论文作者:倪家鑫
论文发表刊物:《电力设备》2017年第16期
论文发表时间:2017/11/6
标签：智能家居论文; 系统论文; 控制系统论文; 模块论文; 功能论文; 通信论文; 设备论文; 《电力设备》2017年第16期论文;