智能家庭，从智能家居控制系统开始

定后主设备通过zigbee模块将信息发送到网络中相应的从设备处。

系统从设备接收到主设备发送的指令后先对指令进行解码，然后对相应产品进行控制。

3.1.2 系统主设备硬件电路概述

系统主设备的硬件分为两个部分，如图2所示。图中左边的部分即为STEVAL-MKIO62V2开发平台，它完成使用者手势信息的采集及相关处理，再通过UART与Zigbee模块通信；图中右边的部分为Zigbee模块完成Zigbee网络的组建以及命令的发送，这一部分的硬件电路需要我们自己设计完成。

图1 主设备硬件结构图

3.1.3 系统从设备硬件电路概述

系统从设备硬件也分为两个部分，如图3所示：一部分是Zigbee模块相关的硬件电路；另一部分是从设备相应的数字控制及输入接口。目前，本项目规划要实现的从设备数字接口有：1）日光灯的控制电路；2）鼠标的PS/2接口；3）MP3、MP4的无线控制接口；4）电视机的遥控器接口。

图2 从设备硬件结构图

3.1.4 系统Zigbee组网原理

系统中的主设备和从设备均处在同一个Zigbee网络中。系统的Zigbee网络是点到多点的叉状网络结构。系统Zigbee网络的组建由主设备中的Zigbee模块完成。其他从设备上电后，其Zigbee模块就会寻找主设备的网络是否存在，一旦存在则立马加入到网络中，从而构成整个智能家居系统的网络。系统结构框图如图1所示：

图3 系统结构图

3.1.5 用户手势识别原理

用户在要发出手势指令时，首先按下设备选择按键或指令发送按键，主设备STEVAL-MKIO62V2开发平台开始采集传感器数据；接着在用户松开按键之后，STEVAL-MKIO62V2开发平台停止采集传感器数据，并根据相应算法进行数据处理并与预先存入的信息进行比对，最终确定要发送的指令。

3.1.6 指令传输及解码原理

主设备的STEVAL-MKIO62V2开发平台确定要发送的指令后，通过UART将指令发送至Zigbee模块处，Zigbee模块再将指令通过Zigbee网络发送至从设备的Zigbee模块上。其中，不同的从设备对应不同的指令，即不同的从设备对应用户不同的手势，而且从设备只会对自己的指令做出响应。

3.1.7 主设备对从设备的控制原理

在控制一个从设备时，首先用户要按下设备选择按键并做出相应的手势，选定要控制的从设备，该从设备被选定后其上的指示灯会亮起，表示该设备被选定；接着用户再按下指令发送按键并做出相应的手势即可对选定设备进行操作。

3.1.8 系统用户管理实现原理

系统共设计两种用户级别：家长用户和儿童用户。两种用户的权限不一样，家长用户可以无条件的使用网络内的任何家电，并且可以控制儿童用户使用某些家电的权限。具体实现原理为：在进行设备选择时，主设备需要将用户的手势与预先保存数据对比，进而确定用户选定的设备。家长用户在选择信息时，预先保存的所有家电的数据都是可见的并且参加数据的对比，而儿童用户根据家长用户的设定，某些家电预先保存的数据不可见也就不参加数据的对比，从而也就无法选定该设备也无法对其进行操作。

3.1.9 系统防盗功能实现原理

用户开启主设备后，主设备建立Zigbee网络，但是用户并不能马上使用主设备控制从设备。首先，用户必须输入登录手势，主设备对登录手势进行识别；接着，主设备确定用户为系统用户后，才会启动系统的正常功能。如果用户输入了三次错误手势，系统将进行自动锁定，主设备向从设备发出防盗信号，然后断掉Zigbee网络。

3.1.10 系统家电智能化工作原理

系统可以根据用户需求提前设定某些特定电器自动开启或自动关闭的条件，这些信息都保存在主设备中，在系统正常工作后，主设备每隔一段时间会采集传感器的信息，然后将这些采集来的传感器信息与预先设定的阈值进行比较，一旦采集来的信息超过阈值，则主设备会根据存储的信息向特定的电器发出指令，进而控制这些电器。

3.1.11 系统家电工作信息采集原理

系统每天会对各个家电的工作时间进行统计，每天同一时间各个从设备都会将自己一天工作的时间发送给主设备，主设备将信息统计后统一写入SD卡中指定的文件里。在此，主设备要完成SD卡FAT32文件系统的建立，这样才能使PC读取出SD卡中存储的信息。

3.2 硬件资源配置

项目中系统主设备信息采集处理部分采用的传感器和处理器基于STEVAL-MKIO62V2开发板，使用到的开发板资源有：温度传感器、压力传感器、加速度传感器等。

除此之外我们还要设计Zigbee模块相应电路以及各种从设备的数字控制、输入接口电路。

3.3系统软件架构

系统软件框图如图4所示：

图4 系统软件框图

系统软件分为主设备软件和从设备软件