随着人们生活质量的不断提高,人们对家庭安全和家庭智能的需求越来越高,将家庭安全、家庭智能和家庭通讯与网络设施相结合已成为当前时代发展的趋势。智能家居是当前备受关注的热点领域,它和人们的生活息息相关。嵌入式技术、无线通信技术是目前比较新颖的信息处理和信息获取技术,它们是智能家居控制系统的重要组成部分。如何利用它们完成智能家居控制系统的软硬件平台设计,实现对家庭环境信息的快速查询、对家庭电器的智能控制、对家庭安防的自动监控,对人民生活质量的提高有着重大的现实意义。本文研究与实现的智能家居控制系统主要包括终端设备、协调器、ARM控制器、手机客户端人机交互界面四个部分。终端设备将采集的家庭环境信息的通过无线网络经协调器、ARM控制器传送给手机客户端进行显示,同时通过点击手机客户端人机交互界面按钮来方便的控制家庭电器工作。此外,由于目前家用空调大多是采用红外遥控器进行控制,它的缺点是必须将遥控器与空调对准,使用起来很不方便,针对这种情况,本文重新设计了空调控制模块,实现了通过家庭无线络对空调进行控制,克服了传统的遥控器通信距离短、必须对准的缺点,空调控制模块还具有学习控制命令的能力,能够对不同品牌空调进行控制。本文主要工作如下:第一,对系统终端设备各器件模块型号进了调研和筛选,最终选用高精度和高稳定性的DHT11温度湿度传感器、灵敏度高的MQ-2烟雾传感器来采集家庭环境信息,选用高灵敏度、超低功耗的HC-SR501人体红外感应传感器来进行家庭安全监控,使用继电器来控制家庭电闸总开关,终端设备通过控制这些器件模块实现智能家居系统的家庭环境信息采集、电器控制、家庭安防等基础功能。第二,对终端设备、协调器、空调控制模块的软硬件进行了设计。一方面设计与实现了功耗较低、响应性能优良的终端设备,终端设备的硬件电路主要是CC2530核心板接口电路和其他器件模块的接口电路,终端设备使用CC2530核心板上的CC2530芯片作为微处理器。终端设备软件设计主要是CC2530核心板的软件设计,CC2530核心板采用低功耗、近距离的ZigBee协议进行无线通信。为了使系统拥有很好的响应能力,软件设计时在ZigBee通信部分增加数据出错请求重发和应答处理。终端设备实现了对个传感器模块数据的读取、灯光的控制、电机的控制、继电器的控制、空调控制模块的控制,以及加入协调器网络等功能。协调器的硬件电路设计复用了终端设备的硬件电路设计,为了使系统拥有很好的响应能力,软件在ZigBee通信部分增加数据出错重发和超时重发功能,协调器实现了无线网络的建立,以及与ARM控制器通信的功能。另一方面,设计与实现了功耗很低、实用性强的空调控制模块,克服了传统空调红外遥控器点对点通信的缺点。空调控制模块可以通过红外接收发送电路学习红外遥控码和发送遥控码控制空调工作,实现对不同类型的空调进行控制。第三,对ARM控制器软硬件进行了设计。本文选用低功耗、速度快的S3C2440处理器和易裁剪、内核小的LINUX系统实现了ARM控制器的设计,在ARM控制器端设计了TCP服务器,实现了ARM控制器与手机端的通信以及与协调器的通信。在手机端设计了人机交互界面,实现了温度湿度、瓦斯浓度状态、灯光状态等家庭环境信息的显示以及通过点击界面按钮对灯光、窗帘的控制。第四,对智能家居控制系统进行功耗测试和功能测试,包括终端设备功耗测试、空调控制模块功耗测试、温度湿度传感器数据采集测试、温湿度监测和灯光控制测试、ARM控制器端服务器通信测试、系统响应能力测试、空调控制测试、手机客户端测试。经对温湿度监测和灯光控制功能、ARM控制器功能、手机客户端等测试得出,系统能通过无线网络正常完成家庭环境信息的采集、上传到手机端显示以及通过手机端控制对灯光等家庭电器工作。经对终端设备电路板功耗、空调控制模块电路板功耗、温湿度传感器数据采集、系统响应能力、空调控制等测试得出,终端电路板电流功耗较低,平均电流为26.14mA,空调控制模块功耗很低,平均电流为2.7mA,满足系统需求。DHT11温湿度数据准确度高达98%,系统无线通信在60m内响应率高达98.7%,70m距离高达76.7%,响应能力很好,满足系统需求。系统通过重新设计的空调控制模块实现了对空调的控制,在室内50m内不同方向对空调控制的成功率达到95%,有效的改善了传统红外遥控器通信距离短、必须对准的缺点,很大程度的方便了使用,满足系统需求。以上测试验证了系统整体功能设计的正确性和系统响应能力的优良性。