智能家居系統(tǒng)高清數(shù)字顯示終端設(shè)計方案

摘要：闡述了基于M2M 技術(shù)的智能家居系統(tǒng)和數(shù)字顯示終端的設(shè)計原理與方案，介紹了數(shù)字顯示終端的硬件實現(xiàn)和軟件實現(xiàn)，重點解決了數(shù)字顯示模塊的組網(wǎng)問題。

　　無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、嵌入式處理技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線控制技術(shù)的發(fā)展， 給智能家居領(lǐng)域的發(fā)展帶來了實際可行的應用成果。同時， M2M 技術(shù)的應用使智能家居系統(tǒng)的設(shè)計更加人性化。

　　目前， 國內(nèi)外很多公司的智能家居系統(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的室內(nèi)電氣設(shè)備的控制和各種計量設(shè)備（煤氣、水和電） 的無線抄表， 但許多公司的智能家居系統(tǒng)還缺乏一種可以迅捷地進行室內(nèi)電氣設(shè)備工作狀態(tài)檢測和控制以及可供用戶隨時查詢、記錄抄表數(shù)據(jù)的手持智能顯示終端。筆者設(shè)計的智能家居系統(tǒng)數(shù)字顯示終端是一個基于ZigBee 技術(shù)和USB OTG 技術(shù)的用戶和智能家居系統(tǒng)互動的媒介，可有效地幫助用戶實現(xiàn)對智能家居系統(tǒng)的監(jiān)測和抄表數(shù)據(jù)查詢。

　　1 數(shù)字顯示終端

　　數(shù)字顯示終端是基于M2M 技術(shù)的智能家居系統(tǒng)唯一最終面向用戶的部分。采用ZigBee 技術(shù)和USB OTG 技術(shù)完成對無線設(shè)備的監(jiān)控和抄表數(shù)據(jù)的查詢、記錄。

　　1.1 基于M2M 技術(shù)的智能家居系統(tǒng)

　　基于M2M 技術(shù)的智能家居系統(tǒng)主要通過Zig-Bee 技術(shù)與相關(guān)的無線設(shè)備組建無線局域網(wǎng)， 采集無線傳感器的數(shù)據(jù)和輸出控制信號， 并由塢站將采集到得數(shù)據(jù)匯總封裝后通過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(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)匯總傳輸系統(tǒng)（又稱塢站）， 數(shù)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化兩個方面。

　　1） 居家能源管理。塢站將管理安裝在家庭中的幾個低功耗無線傳感器（煤氣、水和電）。所有塢站從無線傳感器采集到的信息在對接模式時被傳送給數(shù)字顯示終端。數(shù)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。

　　2） 居家自動化。這種情況類似于居家能源管理， 只是其使用的無線傳感器可以管理輸入輸出信號以控制室內(nèi)電氣設(shè)備， 如門窗、室內(nèi)照明等設(shè)備。

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

1.2 數(shù)字顯示終端的設(shè)計原理與方案

　　數(shù)字顯示終端是智能家居系統(tǒng)與用戶互動的關(guān)鍵部分， 通過ZigBee 技術(shù)與安裝在室內(nèi)的低功耗無線設(shè)備建立無線局域網(wǎng)， 監(jiān)控無線設(shè)備的工作狀態(tài)， 并通過USB OTG 高速數(shù)據(jù)傳輸接口與塢站連接， 將塢站采集到的抄表數(shù)據(jù)以圖、表或文字的形式顯示出來， 同時將檢測到的室內(nèi)低功耗無線設(shè)備的工作狀態(tài)發(fā)送到服務(wù)器， 供用戶遠程登錄服務(wù)器監(jiān)測和控制低功耗無線設(shè)備。數(shù)字顯示終端工作在兩種模式下， 一種是對接模式進行， 即通過USBOTG 高速數(shù)據(jù)傳輸接口和塢站連接進行數(shù)據(jù)交換；另一種是移動模式， 即不與塢站連接的工作狀態(tài)，這時它只能檢測和控制相關(guān)低功耗無線設(shè)備。USBOTG 接口不僅可以傳輸數(shù)據(jù)， 當數(shù)字顯示終端與塢站對接時， 可以通過USB OTG 接口給數(shù)字顯示終端的蓄電池充電。

　　數(shù)字顯示終端主要由無線模塊、顯示模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)傳輸接口、電源部分和用戶導航鍵6 部分組成（見圖2）。