基于MXT8051的智能家居模拟控制系统

本系统采用时代民芯MXT8051单片机作为系统控制核心，集中研制上位机控制软件和硬件功能实现平台，以实际功能阐述“智能家居”的具体应用。

良好的人机交互系统：MXT8051驱动液晶实时显示系统运行时间以及当前家居状态(温度/湿度/大气压力等)。上位机软件操作便捷，图形化显示，易于使用者接收和操作。稳定的硬件功能实现平台：综合考虑MXT8051的资源，充分并且安全的使用单片机资源。硬件功能实现外围电路详细设计，硬件接口防差错设计。功能运行稳定且实用性强。先进的系统制作理念：结合当前智能家居的国内外发展现状以及市场需求调研，在实现普通用户需求功能的前提下，增加了残疾人智能导航系统、多功能门禁系统、GSM远程交互控制系统等个性化系统。

系统总体组成

系统总体组成结构如图1所示。

系统以计算机、主机控制系统、从机控制系统、GSM控制系统为主要核心。计算机主要实现上位机控制软件，RS232接口与主机通信。以MXT8051单片机为核心芯片，制作主机系统和从机系统。主机主要实现方案设计功能，从机主要实现辅助功能。主机控制系统和从机控制系统之间则通过nRF24L01模块进行无线通信。

计算机通过NetMos PCI Multi I/O控制卡将PCI接口扩展出两个串口COM3、COM5，其中串口COM3用于和主机控制系统通信，串口COM5控制GSM控制系统。捕获图像用的摄像头通过计算机的USB接口和计算机连接，计算机自带的串口COM1作为系统扩展接口。

系统核心方案

金民“心”智能家居模拟控制系统主机系统基本核心如图2所示。主机系统方案主要包括系统基本外设、智能家居单元、上位机软件以及GSM远程控制系统。系统基本外设提供基本的人机交互硬件平台，上位机软件系统则提供图形化显示界面软件系统，智能家居单元是功能实现的核心部分，系统的硬件功能实现均包括在内，GSM远程交互控制系统则提供系统远程操作功能。系统软件及上位机软件框图分别如图3、图4所示。

方案具体功能实现

液晶/扬声器/蜂鸣器等基本外设：和语音芯片共同构成语音模块，实现语音报警、访客留言播报等功能，同时实现安全警报的声音提示。

访客信息智能记录系统：结合基本外设，实现访客(包括非法访客)信息记录(抓拍访客头像、记录访客留言)功能，系统提供以彩信方式将访客头像发送给房主以及回调访客留言等功能。

室内温、湿度智能设置系统：单片机根据室内/外的温度/湿度传感器的信息，采用简单而适用的算法对温度/湿度进行调节。

帘位置智能设置控制系统：通过上位机控制软件便捷控制窗帘升降。

室内烟尘、火警智能报警系统：单片机接收可燃气体传感器的信号，将可燃气体危险等级分为3个等级(安全/轻度危险/极度危险)，针对不同等级采取不同的应对措施，同时将当前状态以短信形式实时通知用户。

厨房电器智能无线控制系统：基于2.4GHz的家族射频 (HOMERF)标准，以nRF24L01无线模块为基础，实现低功耗、标准化、人性化、多目标、快速传输等功能，达到家居环境无线设置的目的。

紧急电话拨号智能系统：MXT8051通过控制继电器板，进而控制电话机的智能拨号。可以通过此系统可以实现一键拨号，拨打紧急电话。

残疾人智能导航系统：类似于GPS导航系统，首先需要住房的平面信息，且假定地面上平整，家中物体比较规则，即可以将一个描述住房的三维空间映射为二维平面，使得该二维平面可以完整地描述住房信息，并且在对盲人进行相应的引导过程中不会因此产生障碍。

远程操控系统：上位机控制软件控制GSM模块，接收MXT8051单片机采集当前家居信息的指令，以短信/彩信的方式将当前状态发送给用户，并接受用户的信息反馈采取相应动作。

系统总结

本方案经过为时半年的时间，终于制作、调试完成。系统实物及总体演示平台如图5、图6和图7所示。本系统在人性化、智能化、数字化等方面均有突出特点。

人性化功能设计：本系统的功能实现以实用、易操作为前提，其中可燃气体报警、残疾人智能导航、窗帘智能控制等功能充分体现了人性化的特点。而此项特点也是产品进军智能家居市场的拳头特点。

智能化功能实现：GSM远程操控系统、智能门禁(短信/彩信发送、智能拨号、一键拨号等)等功能在实用和易操作的同时也体现出智能家居最基本的特点-智能化。在市场竞争日益激烈的情况下，省时、省力、便捷、智能一定是智能家居的发展重点。

数字化功能体现：智能门禁自动捕捉访客头像、语音控制系统记录、回调访客留言、无线控制加热/排风