智能家居系統高清數字顯示終端設計方案

摘要：闡述了基于M2M 技術(shù)的智能家居系統和數字顯示終端的設計原理與方案，介紹了數字顯示終端的硬件實(shí)現和軟件實(shí)現，重點(diǎn)解決了數字顯示模塊的組網(wǎng)問(wèn)題。

　　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )、嵌入式處理技術(shù)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和無(wú)線(xiàn)控制技術(shù)的發(fā)展， 給智能家居領(lǐng)域的發(fā)展帶來(lái)了實(shí)際可行的應用成果。同時(shí)， M2M 技術(shù)的應用使智能家居系統的設計更加人性化。

　　目前， 國內外很多公司的智能家居系統已經(jīng)實(shí)現穩定可靠的室內電氣設備的控制和各種計量設備（煤氣、水和電） 的無(wú)線(xiàn)抄表， 但許多公司的智能家居系統還缺乏一種可以迅捷地進(jìn)行室內電氣設備工作狀態(tài)檢測和控制以及可供用戶(hù)隨時(shí)查詢(xún)、記錄抄表數據的手持智能顯示終端。筆者設計的智能家居系統數字顯示終端是一個(gè)基于ZigBee 技術(shù)和USB OTG 技術(shù)的用戶(hù)和智能家居系統互動(dòng)的媒介，可有效地幫助用戶(hù)實(shí)現對智能家居系統的監測和抄表數據查詢(xún)。

　　1 數字顯示終端

　　數字顯示終端是基于M2M 技術(shù)的智能家居系統唯一最終面向用戶(hù)的部分。采用ZigBee 技術(shù)和USB OTG 技術(shù)完成對無(wú)線(xiàn)設備的監控和抄表數據的查詢(xún)、記錄。

　　1.1 基于M2M 技術(shù)的智能家居系統

　　基于M2M 技術(shù)的智能家居系統主要通過(guò)Zig-Bee 技術(shù)與相關(guān)的無(wú)線(xiàn)設備組建無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)， 采集無(wú)線(xiàn)傳感器的數據和輸出控制信號， 并由塢站將采集到得數據匯總封裝后通過(guò)M2M網(wǎng)關(guān)和Internet傳送到提供相關(guān)家居服務(wù)的公司的服務(wù)器上。它主要由5部分組成： 低功耗數據采集系統、數據匯總傳輸系統（又稱(chēng)塢站）， 數字顯示終端， M2M網(wǎng)關(guān)和服務(wù)器， 并主要使用在居家能源管理和居家自動(dòng)化兩個(gè)方面。

　　1） 居家能源管理。塢站將管理安裝在家庭中的幾個(gè)低功耗無(wú)線(xiàn)傳感器（煤氣、水和電）。所有塢站從無(wú)線(xiàn)傳感器采集到的信息在對接模式時(shí)被傳送給數字顯示終端。數字顯示終端將使用文字、圖形、圖標和圖片把這些信息顯示出來(lái)。

　　2） 居家自動(dòng)化。這種情況類(lèi)似于居家能源管理， 只是其使用的無(wú)線(xiàn)傳感器可以管理輸入輸出信號以控制室內電氣設備， 如門(mén)窗、室內照明等設備。

　　本套智能家居系統主要將M2M 技術(shù)融合在網(wǎng)關(guān)， 而最終面向用戶(hù)的只是數字顯示終端（見(jiàn)圖1）。

1.2 數字顯示終端的設計原理與方案

　　數字顯示終端是智能家居系統與用戶(hù)互動(dòng)的關(guān)鍵部分， 通過(guò)ZigBee 技術(shù)與安裝在室內的低功耗無(wú)線(xiàn)設備建立無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)， 監控無(wú)線(xiàn)設備的工作狀態(tài)， 并通過(guò)USB OTG 高速數據傳輸接口與塢站連接， 將塢站采集到的抄表數據以圖、表或文字的形式顯示出來(lái)， 同時(shí)將檢測到的室內低功耗無(wú)線(xiàn)設備的工作狀態(tài)發(fā)送到服務(wù)器， 供用戶(hù)遠程登錄服務(wù)器監測和控制低功耗無(wú)線(xiàn)設備。數字顯示終端工作在兩種模式下， 一種是對接模式進(jìn)行， 即通過(guò)USBOTG 高速數據傳輸接口和塢站連接進(jìn)行數據交換；另一種是移動(dòng)模式， 即不與塢站連接的工作狀態(tài)，這時(shí)它只能檢測和控制相關(guān)低功耗無(wú)線(xiàn)設備。USBOTG 接口不僅可以傳輸數據， 當數字顯示終端與塢站對接時(shí)， 可以通過(guò)USB OTG 接口給數字顯示終端的蓄電池充電。

　　數字顯示終端主要由無(wú)線(xiàn)模塊、顯示模塊、數據存儲模塊、數據傳輸接口、電源部分和用戶(hù)導航鍵6 部分組成（見(jiàn)圖2）。