时间：2023-09-04 16:54:13
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇智能家居的设计方案，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：智能家居；装饰设计；住宅
随着时代的进步，科学技术的发展，智能家居这一崭新的概念已经进入到了我们的家居生活，如今的现代人容易接受新鲜事物，且体验到了科技发展下的家居自动化优势，令生活更加方便、安全、舒适，如通过阳光的照射强度变化可控制窗帘的开关，通过对室内温度的感应变化空调可以自动开关，从如今的家居装饰市场的发展状态看来智能家居必然成为今后的发展趋势。
一 智能家居
智能家居又称为智能住宅，是利用先进的控制、遥感、探测、计算机、通讯等技术设备组建起来的新型智能化的家庭居住场所。智能家居系统中室内的门、窗、照明、家电、燃气、水等设施都是通过家庭智能网络联通、联系工作。智能家居系统融合安全防范、智能控制、自动化办公和休闲娱乐为一体，具有自动识别、自动控制、事故报警和智能管理等功能，为人们提供一个安全、舒适、方便、快捷的生活空间。
二 国内外智能住宅的发展
在国外，智能家居的存在已经相当普及，据美国该行业的数据资料显示：到2004年，美国的家庭网络市场总额会达到57亿美元；到2006年，在美国的智能家居的产品销售额也可达到184亿美元；到2008年可达到648亿美元，可见在国外的发达国家智能家居的发展前景也是无限巨大的。在我国，随着人们生活水平的提高，信息化的发展迅速使人们传统的生活方式发生着巨大的改变，出现了具有“智能化住宅”特色的居住小区，中国对智能化住宅的关注力度逐渐加大，对智能化住宅小区的发展政策更加注重环保、智能和可持续性，到2020年，仅在智能化系统所需设备的生产上就会有2500亿左右人民币的市场需求。而目前各地的政府和开发商已经非常的重视智能住宅的开发，并积极的投入市场实践，如深圳市政府已经提出应用信息技术改善业主的居住环境、物业的服务管理，使居住更加舒适、安全、方便、设施更加完善。
三 住宅智能装饰设计
（1）住宅智能装饰的设计步骤
智能家居的装饰设计应该以家居的使用功能和业主需求为重，设计中必须经过用户的需求分析、系统设计、施工深化设计等必要环节，既要做到技术先进、经济合理、维修方便，又要留有可扩充改进的余地，根据以上需求一般应具备如下三个主要步骤。
1）用户需求分析阶段
设计前应与用户进行沟通包括室内环境的布局、家电种类、位置、设备型号、安防级别、控制形式、风格要求等基本内容再此基础上，并与用户进行沟通，认真听取用户最后意见对设计方案进行完善，记录需求说明，完善设计方案。
2）方案系统设计阶段
方案系统设计阶段是设计人员在用户给定的条件下构思出对应的设计方案，经多次对比分析，从中挑选出一个最佳设计方案。方案系统设计的内容应包括：方案设计规定依据（即依照国家的规定，能够达到的性能指标）、方案功能描述、所需设备清单以及系统设计原理图。
3）施工深化设计阶段
方案的系统设计只是从理论完成了功能设计，在正式施工前还要对方案进行下一步的深化设计，深化设计方案是对系统设计方案的进一步修正、细化和补充阶段，主要内容是：重审系统设计方案；绘制设备布局图和管线图；明确每个设备的具体安装固定、接线方法；制定辅材采购清单；制定施工进度计划表等。
（2）住宅智能装饰的设计方法
1）功能要求
智能装饰装修的功能要求，主要是指对安防系统、照明系统、环境控制、家电控制、视听系统、办公自动化及智能控制系统等方面性能、档次及数量的要求。
2）器材选购
选购器材的档次应根据用户经济条件而定。选购器材的原则是应选取那些既能满足设计要求，价格又便宜的器材，即选取性能价格比高的智能器材。
3）室内布线
智能家居系统布线设计主要包括电源线路、电话线路、电视线路、网络线路、视频线路、音频线路和报警线路等，传输的信号不同，选择线缆的种类和型号也截然不同。
4）安装和调试
安装要注意外观的美观性要求，导线尽量隐蔽；导线要具有质量规范性要求；连接处要使用规范的接插件；强电与弱电导线要留有规定距离；应严格按设计图的布线安装。调试应事先准备好调试步骤、调试的组件，并确定最后进行总调的方法，有时还须提前准备模拟方案对项目进行调试。
5）验收和评估
最后阶段将进行综合验收与评估，综合验收是试运行整个系统的运行情况，测试各部分在整个系统中工作的稳定性，通过系统验收以后对系统完成的具体情况进行最终评估，评估其功能是否达到标准，是否合乎用户的要求以及性能价格等综合性的评估。
四 结论
智能住宅的发展正以飞快的速度改变着我们的生活，你或许曾下雨忘记关窗；离家忘记关燃气；精彩电视却没能观看，但现在随着智能化家居的普及和应用，这已不再是我们烦恼的问题，甚至是我们无法想象的高效、方便、快捷、舒适的智能生活进入到我们的时代，下班打个电话智能系统会完成你的指令，启动热水器、打开空调、关闭窗户统统为你准备。智能家居的发展不仅方便了人们的日常生活，而且在节能和实用上发挥巨大的作用，因此家居智能化必将成为我们未来家居生活的主流发展趋势，因此说智能化装饰设计也必将成为我们重视的问题。
参考文献
[1] 顾牧君.智能家居设计与施工[M].上海：同济大学出版社，2004．
[2]韩江洪.智能家居系统与技术[M]. 合肥：合肥工业大学出版社，2005．
传统家居设备的控制信息传输主要靠布线技术，不但系统升级麻烦，且成本过高，实际的应用效果也不明显，并没有很大的改善人们的生活。ZigBee的出现使的这一现象得到有效的应解，ZigBee是一种低成本、低功耗无线通信技术，它的自组网技术可以方便的使家中的各种设备组成一个区域网，信息传送的可靠性也极高。使用ZigBee作为家居内网可以方便的对家电进行控制和对安防预警信息进行采集。
本文首先介绍了智能家居的研究背景和国内外的发展现状，然后对ZigBee技术进行介绍，比较详细的介绍了ZigBee协议框架中各层次扮演的角色及特点，并对ZigBee技术在智能家居中内部组网技术的适用性作了比较分析。最后综合讲解了智能家居系统的设计方案，包括系统功能及特色等。集中控制端在个人PC机上模拟实现，与之构成C/S结构的远程控制端有Windows和Linux端，他们之间采用面向连接的Socket加密通信。家居内网采用基于CC2530的SoC建立强大的网络，以协调器为核心节点，组合其他设备终端节点进行家居网内信息的采集和传输，实现家电控制和温度、湿度、入侵等安防信息采集。同时设计便捷、易用的软件界面，既可以在家中使用，也可以在任何有网络接入的设备上实现远程控制。测试表明：使用远程控制端或集中控制端都能可靠的对家电进行控制和安防信息的采集，系统具有一定的稳定性和扩展性，达到预期目标。
关键词：ZigBee 智能家居家居内网多方式控制
在现代科技不断发展的时代下，人们的生活质量也在不断提升，对于生活的安全舒适、便捷方面的需求也在逐渐增高，在家庭住宅观念不断优化的理念指引下，智能家居成为了未来住宅的发展趋势和方向，为此，需要研究和开发低功耗、低成本、易于组网和维护的智能家居控制系统，以自动控制技术、计算机技术、通信技术为基础，开发出以物联网为背景的智能家居控制系统，成为新一代生活家居的引领者。
一、AigBee技术综述
ZigBee技术是一种新兴的无线传感器网络新技术，它介于无线标记和蓝牙之间，依照自己的标准，在微小的传感器之间传递和协调各种信息，它是基于IEEE802.15.4低速率无线个人局域网的ZigBee规范，具有性能要求不高、紧凑简单的优点，在网络层、安全层和应用层的架构下，可以最大程度地满足其需求，它弥补了低成本、低功耗和低速率无线通信的空白，重点在于其丰富而快捷的应用。
二、ZigBee智能家居系统的设计
1、总体框架平台设计
ZigBee智能家居系统平台由硬件平台和软件系统构成，在两者相协调的框架之下，实现快速而高效的ZigBee节点开发和设计。
该系统的软件开发环境主要采用EW，集成C/C++的交叉编译和调试，支持ARM微处理器，在高效安全的可执行代码之下，实现多级优化，从而达到速度和代码尺寸的均衡。在其软件系统中，集成了内核识别插件，可以对各个运行任务的信号灯、邮箱、队列、事件标志等信息，进行全面而细致的了解。在该系统中，主要是按照项目进行管理，可以给项目添加文件，并在程序项目设计之前，要对工程环境进行高效的、个性化的设计，以实现与需求相契合的控制目标。
2、系统设计方案分析
智能家居系统以其先进性和实用性，为人们提供舒适、高效的生活环境，具有良好的开放性特征，其设计方案主要是采用GPRS数据业务接入Internet和短消息的方式，对电脑终端进行控制，还可以通过手机移动终端操控的方式，对智能家居系统进行监控，用户可以随时根据自己的需要对家中各个设备、环境状况等进行查看，弥补了地域限制等问题。在ZigBee技术基础上，进行局域网的组网，通过家居控制器，融合室内局域网和外网GSM，该系统主要包括传感器信号采集模块、家电端控制模块、总控制器等，由传感信号采集信息，并对信号进行分析，确定其是否达到预定报警值，一旦超出预定值，则给传递报警信号给总控制器，总控制器在分辨传感器节点位置的前提下，通过相应算法，进行选择操作，在智能处理的方式下，以短信息的方式通知主人，主人可以及时通过移动终端对家居状况进行查看和了解。具体结构主要为：（1）安防子网。这个子网中包涵四大基础模块，即：温度检测模块、烟雾检测模块、煤气检测模块、人体红外感应模块。（2）灯控子网。在这个子网之中，主要有灯控制模块和窗帘控制模块。（3）总控制器。这是由ZigBee通信模块、主控芯片、GPRS等构成。（4）远程终端。这是用户的移动接收方式，较为简单，可以进行信息的及时接收和控制。
基于ZigBee的智能家居系统的主要功能，具体包括如下内容：（1）煤气泄露监测。在系统节点通过煤气传感器监视的状态下，当煤气浓度达到一定的危险值时，可以将煤气泄露信号传递到总控制器模块之中，系统会立即切断煤气阀门，通过GSM网络将信息传递到用户的移动终端设备上。（2）防盗报警监控。在家居环境受到非法入侵时，如：家中玻璃碎裂、门窗遭受意外入侵等，传感器可以瞬间检测到警情，并将信号传递给总控制器，并在GSM网络下将短消息传达到用户手中，进行报警，及时地防范家中财产的损失。（3）火灾监测。系统的室内感温探测器可以监控到家居环境中的火灾隐患，当检测到火灾的存在时，及时通过GSM网络将信号传递到用户手中，进行报警。（4）病人心电监护。对病人的各项生命体征指标如：血压、心率等，通过监护器将信息传递给总控制器，再以短消息的方式传达给主人，对家中的病人进行监护。
三、ZigBee智能家居控制系统的调试
1、PCB设计调试
对PCB软件的设计软件采用Protel ，它依据改进型的布线规则，如：最短走线、水平、垂直等，同时，优化了内部算法，极大地提升了布线的成功率，避免了短路或网络混乱的现象
2、GSM模块软件调试
在电脑端要对模块进行测试，将模块通过串口连接的方式，与计算机相连接，打开调试软件，并输入命令，在模块正常启动之后，检测网络的信号质量，进行电话呼入的测试，确定与GSM通信所契合的数据帧结构，以帧格式为依据进行编程。
3、ZigBee模块软件调试
这主要采用Chipcon的基于cc2430的开发套件，将协调器端程序进行下载，在协调器商端初始化的状态下，与计算机相连，进行测试。
总之，基于ZigBee的智能家居系统在硬件和软件系统相结合的环境下，可以方便的对家电进行控制和对安防预警，并且测试表明：智能家居系统使用远程控制端或集中控制端都能可靠的对家电进行控制和安防信息的采集，系统具有一定的稳定性和扩展性，可以达到预期目标，满足用户的需求。
参考文献：
[1]赵瑞芬.关于物联网智能家居的初探[J].科技信息.2010（22）
【关键词】智能家居；室内设计；设计影响因素
智能化家居为传统的室内设计平添了很多亮色，将人们带领到了新的生活方式中。智能化家居利用计算机、网络、布线等技术针对不同的个性需求，将室内的各个子系统有机地结合起来，实现了“以人为本”的家居理念。美国一家权威机构对全球智能家居市场进行调查，2003年的市场总值为4000多亿美元。“建设智能化小康示范小区”在《2000年小康型城乡住宅科技产业工程项目实施方案》中被定为我国的重点发展方向[1]。
一、智能家居系统概述
1.1智能家居概念
将住宅作为平台，利用各种网络、信息和设备为手段，将系统、服务、管理有机地结合在一起，为人们提供更加舒适、安全、环保、高效的居住环境，这种住宅就是智能住宅，也称为智能家居。
1.2智能家居系统的组成
智能家居系统主要包括信息处理、通信、驱动和外界信息接口四个模块。其中信息处理主要是指对各个智能家居产品的信息进行汇总和处理之后，将结果输送到驱动模块；通信主要是指信息处理模块给驱动模块输送处理结果所需要的中间介质；驱动主要是指接收到处理结果之后，将这些处理结果翻译成为电器执行的电平信号；外界信息接口主要是指内部电器共享的基础上，与外部基于internet的资源共享[2]。
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【基金项目】重庆文理学院学生科研课题“基于现代智能家居系统的室内设计研究” （Y2013080）
【作者简介】苏雅，女，河北三河人，重庆文理学院美术与设计学院学生，主要从事室内设计研究。
1.3智能家居系统的功能
智能家居是以智能化理论为指导，通过计算机、网络通信及多媒体等技术，利用家庭总线系统将家庭的安全、自动化、通信、文化等子系统的功能结合起来，使得住户的家庭环境能够更加安全舒适、方便快捷。
二、设计智能家居时要考虑的因素
2.1设计智能家居时要考虑住宅功能
智能家居的设计要更多的以住户的需求为主导，使设计出的智能家居能够最大限度的满足人们方便、舒适的生活需求。当前智能家居的设计中已经有很多方面实现了这个目的。智能家居的遥控功能实现了一个遥控器控制家里所有的照明和电器；智能家居的集中控制功能省去了布线的麻烦，直接实现多种集中控制。智能家居中的还有许多更为高级的功能，比如通过电话实现远程控制、房屋自动定时控制、利用网络实现窗帘和空调等部件的控制、多功能统一的遥控器控制等。
2.2设计智能家居时要考虑性价比
性价比是智能家居设计中一个很重要的影响因素，不仅要是住宅功能强大，而且要做到价格合理、实惠，使智能家居能够实现性能与价格的完美结合。一方面要有选择性的采用需要的功能设计，另一方面要对同类产品进行价格比较，选择性价比最高的产品，实现物美价廉。
2.3设计智能家居时要考虑变化性
在施工的具体过程中，总会有一些不可预料的因素的存在，会导致施工中出现各种变化，设计时要考虑到兼容性和可扩展性，为这些变化留有余地，不能够让智能家居的设计成为不可变更的设计。
2.4设计智能家居时要考虑复杂性
在智能化家居的布线设计中，要考虑到布线安装要涉及到的成本和过后维护的问题，也要考虑到未来住宅功能扩展的因素。在布线安装时要选择简便的、符合大部分人习惯的设计。
三、基于现代智能家居系统的室内设计
智能家居是一项涉及到建筑专业、供排水专业、电气专业、建筑机构专业、暖通专业、工业设计和室内设计专业等多个专业的系统性的综合工程。在智能家居的室内设计过程中要考虑到与传统室内实际的差异，在观念、程序、方法上与传统的室内设计有所区别，把握其在智能家居设计中的特点[3]。
住户一般情况下选择智能家居无非是出于享受和喜好这两个方面，一种是希望自己在繁忙的工作之余能够享受智能家居带来的轻松和舒适，另一种则是智能家居中部分产品的功能与住户个人的喜好非常贴近。室内设计师要从这些信息中得到住户的习惯、喜好、目的等重要信息，根据住户的需求设计出更加合理、个性化的室内环境，使设计方案能够具有更高的成功率。
3.1从室内风格分析室内设计受到的影响
不同的时代和不同的地区的特点，经过不同设计师的创作和表现就会出现不同的设计，渐渐地就会发展成为具有代表性的设计形式，这就形成了室内设计风格。
当前智能家居产品的外观大部分都是具有现代感的，当户主要求的室内设计风格是现代风格的时候，只需要要考虑如何将这些产品与室内氛围较好地融合即可；但是当户主所想要的室内设计风格不是现代化风格时，设计师在做室内设计的时候就要充分考虑到两者之间的对比或者呼应，既要使智能家居产品不显得过于突兀，又要使这些产品与整个的氛围相融洽。
3.2从室内照明分析室内设计受到的影响
人们已经有了节约能源的认识，也知道室内照明对于能源的浪费，虽然人们有心节约能源，但是真正做出额外的努力的却很少。在智能家居室内设计时，应该充分考虑到室内照明的能源节约问题，设计照明系统的时间性、区域性自动控制系统，使室内的照明能够按照时间和区域的设置实现自动关闭。自动控制的设计要留有人工干预的可能，以更好地满足住户的需要。通过各种室内照明条件的设计，达到节约能源和户主个性化表达的双重目的。
3.3从室内色彩分析室内设计受到的影响
配色问题时室内设计色彩问题中非常重要的一个方面。各种色彩之间的相互搭配形成了色彩效果，相同的颜色放置在不同的背景之下也会出现不同的色彩效果。根据色彩的敏感和依存的关系将色彩进行协调处理是配色的关键所在。
户主对于智能家居的室内设计一般都会有很高的要求，当各类智能家居产品要放置到室内的时候，这些产品的颜色如何与室内其他的颜色相互协调成为了室内设计师需要重点考虑的问题。在室内色彩设计中要遵循两个原则，一个是住户个性化的要求，另一个是室内实际中各个要素色彩的灵活运用。
3.4从室内家具分析室内设计受到的影响
以电视柜为例来说明智能家居系统对家具造型和布置的影响。随着电子产品的不断发展，电视机的种类越来越多，比如液晶电视、背投电视、等离子电视等等，而且电视的尺寸也越来越大[4]。电视尺寸的变化影响了电视柜的尺寸，电视机横向上越来越宽，使得电视柜为了适应电视机也变大越来越长，电视机竖向上越来越高，为了能够适应人们观看的需要，电视柜变得越来越低。有些家庭用地台和隔板代替了传统意义上的电视柜，还有些家庭将电视悬挂在墙上，客厅中不再放置电视柜。
3.5从室内陈设分析室内设计受到的影响
照片、字画、盆栽、玩具、收藏、装饰、雕塑等物品的陈设都属于室内陈设的范围。智能家居系统中，电视、音响、电脑、空调等都是属于室内陈设的范围。在对这些智能家居系统中的室内陈设进行设计时，要考虑到这些产品的造型、色彩、功能，使得室内设计中这些陈设能够与整个环境达到协调一致的效果。
智能家居使得进入到家庭的产品越来越多，像数码相机等这些小件的产品可以被收纳到橱柜中，但是像打印机这样大件的产品就会成为室内陈设。办公用的打印机多为灰白机身，而现在家用的打印机为了适应室内陈设设计效果的需求，推出了彩色机身，能够为室内色彩增加调色，营造室内环境的设计效果。
3.6从其他方面分析室内设计受到的影响
室内的空间布局也受到了智能家居系统的应用的影响，在一些户型设计中，客厅、厨房和餐厅是一个比较大的、宽敞的、明亮的空间，在这个空间里可以根据住户的需求设计一个供家庭娱乐使用的小区域[5]。
原先人们对于厨房脏、乱、差的随着挣提成厨房的出现而得到了改变，厨房因此变得非常的整洁干净，而且也对其他区域的环境质量的提升有一定的效果，使人们能够更加舒适、高效的工作和生活。厨房所处的位置也发生了变化，不再是整个房屋的角落地带，而是成为了房屋中比较重要的一个区域，与入口、客厅、餐厅都想通。还有人将厨房设计成为开放式的，直接与房屋的其他功能区域相连。
结 语
智能家居具有广阔而长远的发展前景，这是因为它能够为人们提供舒适、安全、方便、有机的生活环境，能够迎合人们的喜好。在智能家居不断发展的同时，也对室内设计产生了很大的影响，使室内设计与传统的相比发生了变化。这些变化就对室内设计师提出了更高的要求，要求设计师要综合考虑风格、照明、色彩、家具、陈设等方面的因素，在于智能家居产品供应商的沟通的基础上，设计出住户满意的智能家居室内设计方案。
参考文献：
[1]王娟，兰正彦.基于ZigBee无线传感网络的智能家居系统设计与实现[J].东华理工大学，2010，03（09）：19-24.
[2]李乐.基于嵌入式Web服务器和ZigBee的智能家居系统的研究与设计[J].林业机械与木工设备，2010，12（11）：11-13.
[3]徐峰，张利东.基于Android平台的智能家居客户端系统的设计与实现[J].北京邮电大学，2011，23（14）：19-26.
蓝牙是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等之间进行无线信息交换。蓝牙技术的特点可归纳为如下几点： 全球范围适用、同时可传输语音和数据、可以建立临时性的对等连接（Ad-hoc Connection）、具有很好的抗干扰能力、蓝牙模块体积很小、便于集成、低功耗、开放的接口标准、成本低。
最近在智能家居领域我们看到不少蓝牙的身影。相对于WiFi近年如火如荼覆盖大江南北的势头，蓝牙似乎显得有些落寞。其实大概在四五年前，WiFi 远没现在普及，蓝牙依旧是手机之间文件传输的主要方式。记得当年在诺基亚S60时代，用蓝牙跟朋友之间传输一张照片、一首音乐是非常常见的事，而且蓝牙本身传输速度也很快，使用起来也比较方便，基本上不受环境影响，只要两部设备具有蓝牙功能即可连接，所以被人们广泛使用。
如今，支持蓝牙的设备随处可见。事实上，蓝牙是生活中常见的一种重要通讯方式，相对于ZigBee、Z-wave、WiFi等技术在智能家居中“露面”较少而言，蓝牙也是无线智能家居的一种主流通讯技术。蓝牙技术得到了广泛的应用，集成该技术的产品包括手机、电脑、耳机、音箱、汽车、医疗设备等等。
众所周知，蓝牙是一种点对点的通讯方式，支持设备短距离通信的无线电技术，能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与 Internet之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。基于蓝牙技术的智能家居的设计方案，利用该解决方案可以使数据采集和家庭安防监控灵活方便，摆脱了布线系统的束缚，同时蓝牙的跳频技术在一定程度上提高了系统的抗干扰能力。
除此之外，蓝牙设备体积小、易于携带，所以，在智能家居领域，蓝牙技术比较适合一些近距离私人使用的设备，如智能手环、智能手表、智能秤等。
与物联传感等主流智能家居企业与采用的ZigBee等技术不同，蓝牙技术明显更擅长于“单打独斗”的小设备。蓝牙技术可直接置入体积较小的智能家居设备，特别是在安全性、能耗等方面提升之后，它也被用于不少智能家居单品。
另外，对于智能家居来说，蓝牙技术与其他无线充电方案最大的不同就是它能够进行身份识别。举个例子，当你走进一家咖啡馆，将手机放在桌子上的无线充电设备充电时，咖啡馆的系统能够通过你的蓝牙ID判别这是谁的手机、在哪个座位上。这意味着，无需离开座位，你就能用手机完成点单和支付。
当然，Bluetooth smart也并非是完美无缺的――虽然它的传输距离可以达到60米，但前提是芯片厂商提供了足够的支持，例如，对手手机设备而言，其距离基本被限制在10 米～30米以内。此外，如果数据量较大，Bluetooth Smart的传输效率就显得有些拖沓，需要耗费较长的时间。其他还有比如信道兼容性、可靠性和安全性欠缺，泄密事件非常普遍，无法实现真正的“漫游”，没有网络自愈功能，对于以无线网络为基本的智能家居来说会大大降低设备运作效率，并且蓝牙抗干扰能力差。另外，由于其传输距离较短，所网络承载能力相对低，新标准的组网规模一般不能超过300个，所以并不适合组建庞大的家庭网络。这都是接下来需要解决的问题。
关键词：蓝牙通信；单片机；开关控制
中图分类号：TP273
0 引言
随着数字化和网络化的不断深入，智能化的浪潮席卷了世界的每一个角落，成为势不可挡的历史趋势，其中正在兴起的智能家居系统，就是在这种形势下产生的。很多现代家庭已经从追求住宅的豪华装饰转向住宅智能化，享受智能化带来的多元化信息，以及安全、舒适与便利的生活环境。如何建立一个高效率、低成本的智能化家居系统已经成为一大热点。智能家居网络是指在家庭内部通过一定的传输介质将各种电气设备和电气子系统连接起来，采用统一通信协议，对内实现资源共享，对外通过网关与外部网互联进行信息交换的局域网。但是现代家庭中，由于弱电线缆越来越多，传统的家庭布线方式因为施工、维护、使用等诸方面的不便，已经不能适应当前家庭装修的需要，更无法满足未来智能家居生活的更高要求，而蓝牙作为一个很有竞争力的小范围无线通信技术，在智能家居系统的组建中必将发挥更大的作用[1-2]。
本文以蓝牙通信技术为基础设计了一种家居开关控制系统，该系统通过单片机与蓝牙模块的串行通信实现对继电器的控制，从而使用户可以通过手机在室内对家居开关进行操作。
1 系统的总体设计
系统总体结构如图1所示，系统主要由手机、蓝牙模块、单片机电路、继电器控制电路及电源五部分组成。该系统由单片机完成控制功能，利用串行通信对继电器进行控制，通过手机控制软件发送指令，蓝牙模块接收、传输指令，单片机接收处理后最终完成各项控制操作。
图1 系统结构框图
2 系统硬件设计
要建立智能家居控制系统，硬件是关键和基础，它对整个系统的稳定性、控制的准确性都有直接影响，系统的硬件设计主要包括电源电路、蓝牙模块、单片机电路、和继电器控制电路部分。
2.1 蓝牙模块
本系统蓝牙模块选用了HC-06从机接收模块，其模块电路如图2所示。HC-06蓝牙模块具有成本低，体积小、功耗低（蓝牙模块搜索状态电流在20mA-40mA之间跳动，配对时就在8mA左右）、收发灵敏性高、控制指令丰富等优点，只需配备少许的元件就能实现其强大功能。
图2 HC-06蓝牙模块电路图
2.2 P89LPC936单片机
单片机选用NXP公司生产的P89LPC936。该单片机带有增强型UART。具有波特率发生器、间隔检测、帧错误检测、自动地址检测功能；选择片内高精度RC振荡器时不需要外接振荡器件。可选择RC振荡器选项并且其频率可进行很好的调节。另外操作电压范围为2.4～3.6V。I/O口可承受5V（可上拉或驱动到5.5V）； 28脚TSSOP，PLCC和HVQFN封装。最少有23个I/O口，当选择片内振荡器和片内复位时I/O口可高达26个。
2.3 单片机及其电路
单片机控制电路采用LPC936来实现对输人信号的处理和开关电路的控制。P89LPC936的P2.3口作为继电器控制端。蓝牙模块的UART端口直接与P89LPC936连接，如图3所示。
图3 单片机及其电路
单片机第10引脚（P1.4）为按钮控制信号输入端。P1.4为外部中断输入，系统初始化时将其中断功能打开。按钮作为手动控制输入与手机的无线控制功能同时有效，不冲突。方便用户在手机没电时直接手动操作开关。当用户按下按钮时，单片机对继电
器执行相应控制，以实现对开关的控制。
2.4 继电器及控制电路
继电器选用12V供电的PCB继电器。体积小，触点控制功率高。触点可控制250V10A的功率。用在220V的电路中，完全满足应用。自身功耗低（12V供电常开触点吸合时仅需要40mA电流）。
继电器控制电路如图3所示，电路主要由开关三极管 ，保护二极管 和电阻 构成。通过单片机对继电器的控制，可以实现对开关的有效控制。
2.5 电源电路
电源电路如图4所示。电源电路设计输入为～220V电压。由于本系统自身功耗很小所以可以将变压器做的很小。
图4 电源电路
3 系统软件设计
系统主程序要完成的功能主要是检测蓝牙设备是否工作正常、功能按钮的实现以及继电器的控制等功能。
系统主程序流程图如图5所示。
图5 系统主程序流程图
系统中断服务程序流程图如图6所示。
图6 系统中断服务程序流程图
4 结语
随着社会经济和信息技术的发展，智能家居进入普通住户将成为趋势，人们对生活质量要求的不断提高，不仅仅满足于在家庭内部实现网络化、自动化，而且希望能够对所有家庭的电气设备和环境进行监测和控制。本文所设计的以蓝牙通信为基础的手机控制开关系统，符合人们对智能家居系统操作方便、节能环保、成本经济的要求。测试表明，它不仅可以控制家居开关，更可以扩展应用到对其它的家庭电气设备的控制上，因此它具有很好的推广应用价值，它使家居智能化离人们更近，也给人们的工作和生活带来了更多的便利。
参考文献：
[1] 李元建.蓝牙与智能家居[J].电子技术，2007（2）：5-7
[2] 陈松.基于单片机的蓝牙应用系统的设计[J].辽东学院学报，2008（12）：210-213
[3] 陈军统，潘再平.基于PLC低压双电源智能开关设计[J].制作业自动化，2012（4）：135-138
[4] 贺登天，甘重斗.基于单片机控制的智能开关的设计与实现[J].甘肃科技，2007（6）：41-44
[5] 张群，杨絮.蓝牙模块串口通信的设计与实现[J].实验室研究与探索，2012（3）：79-82
在此形势下，具有丰富门店经营经验的家电连锁零售业大鳄也正逐渐向新兴的智能家居领域渗透。市场新模式将怎样为广大终端用户搭建起更便捷的智能家居选购和服务平台?值得我们共同关注。
记者：据了解，江苏好享家实业有限公司于2009年9月成立，并开始涉足智能家居领域。作为五星控股集团旗下企业，好享家公司对于国内智能家居市场的现状如何看待，您认为好享家进入市场的竞争优势集中在哪些方面?
李顺：尽管好享家进入智能家居市场的时间并不长，但在涉足市场之初，我们也曾邀请过相关的咨询公司进行了详细的调研。从2009年开始，在智能家居的产业链上，国内一二线城市中从事智能家居方面的生产商、渠道商和终端经销商的数量都在急剧的增加。此外，国内外的新品牌也正快步进入市场，并加强了对渠道建设和产品开发的力度。另一方面，从宏观上来看，随着物联网和智能家居的概念结合，个人认为未来智能家居的市场空间还是很大的。
对好享家而言，进入智能家居市场的优势集中在以下几方面：首先具有十多年的丰富连锁经验；其次，我们非常注重门店给客户整体购物体验；第三，具备横向和纵向的资源整合，从而构成整个产业利益链。具体而言，在好享家每个体验店都会有40－60平米的完全模拟家庭环境的全套智能家居体验区域，除了实体安装全套的智能家居产品外，还配备高端家庭影院、全高清3D投影和大尺寸影院级投影幕、卡拉OK和声音处理等系统，在销售智能家居产品同时搭售这些配套产品，从而提高整体单价和毛利。同时在现场模拟十几种情景模式，配合蓝光格式的美国大片和无损音质的音乐，让客户亲自操作，体验感非常强。
记者：据了解，好享家去年曾针对设计师群体主办了一届智能空间设计大赛，在与本地设计师群体的接触中，您如何看待目前当地市场设计师对于智能家居消费理念的接受度?
李顺：目前，设计师渠道对于智能家居的了解大都还是处在概念阶段，更多的认识还是集中在背景音乐和电动窗帘等基础系统，具体到如远程控制、家庭影音设备的集中控制和整套智能系统的联动等概念则了解不深。
我们去年组织这一活动也是为了让更多的设计师可以更进一步的了解智能家居，选择智能家居的客户大都是高端消费群体，而这类客户的习惯是将家中的整体装修任务交给高端的设计师和工作室，我们需要从设计师角度来启发客户的需求。
好享家的销售工程师和系统设计人员都会在销售和后期安装调试的过程中与家装设计师做好衔接工作，在销售之初是由设计师带领客户前来门店体验，再根据客户提出的具体需求，并由系统设计人员根据项目实际和户型特点定制专门的设计方案，最后结合整体设计风格进行产品的选型以及后期的细节修改。
记者：相比较于中央空调、壁挂炉和中央除尘等越来越为终端客户所熟知的环境控制系统，针对目前智能家居系统普遍存在的客户认知度不足的问题，好享家在此方面有何具体的推广思路?
李顺：我们的直营部收集有南京地区所有的高端项目业主信息，定期通过电话邀请、小型酒会和品鉴会等形式邀请他们前来体验。另一方面，我们还将好享家的品牌宣传植入了南京的出港航班上的高端消费杂志和本地装修杂志当中。
此外，定期为高端业主邮寄相关宣传资料和体验卡。以立体化、多渠道的方式来吸引高端业主的关注。
记者：目前好享家已经在南京分别开设了两家门店，未来是否有计划将这一成功模式在全国市场进行大范围的复制?在具体的形式上将是以直营的方式，还是在区域市场寻找合作伙伴?
李顺：好享家今年计划在南京市场新开设三到五家门店，进一步巩固本地市场占有率。
在拓展外地市场方面，好享家则将采取开设直营店与合资经营相结合，以对当地规模化的商家进行收购控股，对方参股的形式开展合作经营。好享家在选择合作伙伴时，将重点考量对方在当地的规模、市场占有率和影响力，最重要是具有良好的口碑和团队素质。
记者：目前好享家的市场运作模式主要是偏重于散户市场，还是更看重对接房地产的项目渠道市场，对待两种不同类型市场的需求又分别有何侧重?
李顺：好享家的渠道较为多样化，主要的渠道主要有两方面：零售经营和对公业务。零售经营主要由针对家装公司和高端工作室以及直营销售两个方面构成。针对家装渠道特点，我们也会经常组织一些设计师沙龙，通过制作智能家居体验卡邀请设计师前来体验我们的国内首家智能3D私人影院。在直营店的经营方面，通过本地媒体宣传，增加品牌的曝光度，吸引顾客关注，并且结合工地现场的营销，由销售人员邀约顾客前来体验。
此外，对公业务则主要集中在对房地产的项目的配套，我们设有专门的房产配套部和集团客户部。
从产品的采购、品牌的选择、宣传的力度方面来看，对公业务和零售经营方面都会有各自的侧重。在零售方面偏重以别墅为代表的整体智能家居方案；而在对公业务上，则更是集中某一个产品子类，如灯光的配套、安防的配套等。因此，从选择产品、宣传策略和团队的绩效考核上都会有所不同。
记者：在智能家居市场呈现出厂商多元化发展趋势的同时，渠道方面也开始显现出微妙的变化，除了好享家以外，目前全国市场也陆续出现了一些以跨区域发展的智能家居集成品牌。您如何看待品牌化集成商的介入对于未来市场的影响?
李顺：任何一个行业想做大，同处一条产业链上的厂商、渠道、终端三者都必须同步发展，不能出现明显的短板。首先，具有可以提供良好、稳定产品和售后服务的上游厂家；其次是中间的流通区域，如批发、；第三，最重要的就是终端销售网点的健全，智能家居对于大多数消费者而言并没有形成畅通的购买渠道，智能家居需要在终端的市场形成规模上，同样需要形成一个大的主流购买渠道。
目前在全国范围内也出现了不少智能舒适家居的集成品牌，但尚未形成规模化的品牌连锁，而且产值比较有限，由此可见智能家居集成连锁的市场前景很大，待整合的空间也很大。
记者：目前在区域市场，对于不少优秀智能家居经销商而言，目前困扰其发展的并不是如何来撬动终端市场，而是在于对产品稳定性和整体解决方案方面的顾忌，对于这种现象您如何看待?好享家在选择合作品牌时更为看重的是哪些要素?
李顺：对智能家居行业而言，产品的可靠性应该是放在第一位。要加强智能家居整体解决方案，需要特别注重产品的可靠与稳定性，让终端消费者用的省心、舒心和放心。现阶段，行业整合应该首先集中在上游厂家层面，因为这一环节目前还存在瓶颈，产品、渠道和市场价格不是特别规范。
对于任何一个高毛利的行业，关注和参与的人也比较多，有些渠道经营经验并不丰富的厂家为了追求出货量，对渠道的规划必然存在不足，对产品的研发和维护都不是很到位，所以导致市场的一些混乱局面。
记者:近两年来,不少周边行业厂商纷纷加大了对于智能家居的关注力度,雷士电工是出于何种考虑涉足智能电工?您认为至整个智能家居行业能否借助周边厂商多角度切入市场这一契机得到一次较大的发展?
熊大勇:雷士电工把“以领先一步的产品研发为突破之本”作为企业的经营思路之一,我们把推动行业发展和变革当作企业的责任,我们认为智能电工是未来发展的必然趋势,因此很早就涉足智能电工领域,进行了技术储备和人才储备,并陆续向市场推出了智能电工产品。
基于在电工行业多年的实践,以及对电工行业客观的观察、分析和预判。我们认为随着科技的不断进步,传统的机械式电工产品将难以满足更多消费者的未来需求,消费者对产品的安全性、舒适性、装饰性、功能集成化、人机界面友好度、操控便捷性等方面的要求将更高,智能产品将成为电工行业未来的发展趋势。
新产业的快速发展需要诸多条件的推动,商家的引导是新行业快速发展最关键的因素之一,智能家居在中国的发展早已初见端倪,现在周边厂商的大力关注和投入势必推动整个家居行业实现一次较快的发展。商家的大力投入可以为消费者提供更优质的产品,进一步得到消费者的认知,在此基础上也可以有效引发消费者的认可和反馈,促进厂家完善产品,进一步引导商家分析客户需求。
记者:作为传统的电工厂商,雷士电工对于智能电工产品未来在国内市场的发展有何预测?智能产品在雷士电工未来的产品线布局中又将扮演怎样的角色?
熊大勇:智能家居在国内的快速发展,必定会带动相关子系统设备的迅速发展,家居照明控制系统作为智能家居一个必备部分,为智能电工在国内的发展带来了契机。智能电工产品也为商家提供了新的利润和销量增长的现实性,同时,随着智能电工产品的优势不断受到消费者的认可,人们的消费习惯会慢慢改变,同时智能家居的安全性,便利性、灵活性等特点也可以满足人们对家居环境越来越高的要求。智能电工的市场份额将会迅速膨胀,诸多条件的叠加犹如对电工行业的发展注入一针 “强心剂”,将掀起电工行业发展的新。从发达国家在这个领域的发展轨迹来看,可以印证智能电工将是行业发展趋势,中国市场即将迎来智能产品的蓬勃发展局面。
作为一个专业的电工企业,雷士电工目的就是为消费者提供专业的配电设备到终端操作的开关插座等建筑电气附件产品的整体解决方案,其中电气智能控制是重要部分。现在,雷士电工已经储备了专业的人才和技术实力,并已经推出了技术比较成熟的智能产品,智能产品将会是雷士电工未来核心产品。
记者:在智能电工产品的销售与服务方面,雷士电工遍布全国的销售渠道将在其中发挥怎样的作用?此外,雷士电工将如何利用原有的品牌优势,深入开拓面向终端的广阔市场?
熊大勇:“雷士”体系现有庞大的销售网络为雷士智能电工市场销售提供了先天的优势,全国有35个运营中心,2500多家经销商,数千家专卖店,遍布全国的销售网络可以迅速将雷士电工智能产品的特点和优势传达给全国各地的消费者,让更多的消费者很快了解雷士电工智能产品。
另外,雷士电工可以利用全国各地完备而强大的销售队伍和服务机构,随时为客户解决安装和使用过程中遇到的问题,为客户提供周到的服务,让消费者更加认可和信赖雷士电工智能产品。
“雷士”作为全国驰名商标,从设计理念、产品质量,到蕴含的价值品位等,已经被广大的消费者认可,同时在广大设计师群体中也树立了深远的影响。设计师也向我们反馈当前设计思潮的变迁,以及目前的流行风格,方便我们设计出来的产品更能够与消费者的审美情趣相吻合。很多了解雷士电工的设计师也希望从雷士电工智能产品中汲取一些新工艺和新功能,以便设计的作品实用性增强,更符合消费者的需求。广大设计师的公正而专业意见就是一种最好的终端推广。
记者:一直以来,价格、产品稳定性、装修限制等因素都困扰着智能家居产品为更多消费者所认知和接受,对此现象您如何看待?作为植根终端消费市场多年的传统厂商,雷士电工针对智能电工产品将会制定怎样的市场定位?
熊大勇:价格高、产品稳定性不足、需要重新布线等因素确实是过去困扰智能家居产品被消费者接受的因素,也是智能家居产品还没有蓬勃发展的重要原因之一。我们认为智能产品也和其他新兴产业一样,需要一个逐渐成熟的过程。目前为止,雷士电工已经基本解决了这些问题,雷士电工目前在市场上就有一种技术相对成熟稳定的可遥控单火智能开关,可以直接和普通墙壁开关进行互换,完全不存在装修限制了,并且这类开关的价格已经是普通消费者完全能够承受的。针对中、高端市场的不同客户群体,雷士电工分别设计开发了与客户需求相符的产品,雷士电工希望让更多的消费者享受智能产品带来的便利。
记者:从集成的角度出发,智能照明系统中灯具与灯控设备自然密不可分,雷士电工将如何利用自身在产品线上全覆盖的优势为用户提供合理化的系统解决方案?
熊大勇:雷士电工的产品线优势不仅体现在长度上也表现在宽度上,这种全覆盖的优势本身就是对消费者的一种巨大利好,很多消费者出于对雷士电工品牌、品质和服务的信任,他们更愿意雷士电工提供全套产品和服务,消费者得到的无论是售前售中还是售后服务,都是有保障有信用的。对于大型客户的复杂系统,我们还有专职部门专人提供技术支持,为客户设计个性化设计方案,客户只需要根据设计方案让装修公司施工就行了,并为客户提供安装指导和设备调试。
记者:我们注意到雷士电工已经先后推出了多款基于总线和无线技术的智能电工产品,目前这些产品的市场反馈情况如何?随着国内智能家居市场的不断升温,2010年雷士电工在智能电工领域针对以酒店、会所、办工楼宇等为代表的商用市场以及家居民用市场分别会有怎样的市场规划?
熊大勇:雷士电工2004年推出了第一款智能控制系统产品,根据市场需求,相继推出了无线智能控制系统及单火线的智能电工产品。目前,雷士电工智能产品在全国各地已被很多重要工程采用了,如:昆明市政府13栋办公大楼的照明联网智能控制、福州省移动办公大楼等,通过客户相关负责人反馈,雷士电工智能产品系统运作稳定、控制也很方便,并且节能效果也不错。
【关键词】物联网技术在智能家居中的应用;研究分析;技术思想;应用原则
引言：
随着当前社会科学技术不断向前发展，广大群众的生活逐步的迈向现代化和居住环境的舒适化等方向之中，在实践当中，相关物联网技术的发展，也使得广大群众的生活质量水准进一步的提升。在工作的开展过程当中一方面应当明确物联网技术在智能家居中的应用的原则和核心的原理，另外也应当加强技术的创新与发展，逐步的对其中关键性的网络通讯技术、布线技术以及自动控制技术等进行研究，以更好的实现应用水准的增强，为广大群众提供更加舒适的环境和居住氛围。
1.物联网技术在智能家居中的应用的原理和概念分析
明确物联网技术的相关技术原则和技术的核心思想对于保证后期应用的效果和基本的质量有着关键性的意义，所以在实践当中还应当重点的加强对此方面内容的深入分析，以更好的实现相关技术的革新与向前发展。随着当前全球范围之内的科学技术水准不断提升，物联网技术的发展也在呈现出不断改进的趋势，进而出现了一些智能化的相关概念，当前智能化以及自动化技术的不断成熟发展，再加上智能家居建设水准不断增强。
？从技术架构上来看，物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器以及传感器网关构成，其主要功能是识别物体，采集信息。网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。在今后物联网技术在智能家居中的应用和相关的发展也相当关键，在实践当中不仅应当加强对物联网技术在智能家居中的应用价值进行系统性的分析，在工作的开展过程当中应当明确物联网技术在智能家居中的应用的原则和核心的原理，同时还应当加强对设计基本现状的研究，进而使得设计的水准可以得到稳步的增强，为广大群众提供更加舒适的环境和居住氛围。真正意义上实现相关科学技术的稳步向前发展。
2.物联网技术在智能家居中的应用要点
根据上文针对当前物联网技术的基本概念和实际的原则等进行分析可以明确其在实践当中应用的思想环节。下文将针对物联网技术在家居当中的应用基本现状等进行分析，重点的对家庭控制中心、家庭娱乐中心以及数据中心的应用现状等进行研究，旨在更好的促进物联网技术向前发展和创新。
2.1家庭安防中心和数据中心
家庭数据中心，常见的诸如游戏资料、电影资料以及音乐数据等等，均可以通过物联网存储至服务器之中，进而可以帮助居住者可以随时的进行查看，另外，在一些关键的数据中心之中还包含有家庭环境当中的必需品，使得其可以很好的与家庭当中的设备相互连接，彼此之间形成一种相互连接和相互交互的工具，进而使得交互的效应和应用的价值大大增强，更加的进行资料和数据的整合，保证最佳的物联网连接状态，帮助家庭成员之间很好的对相关资料和信息进行分享。
通过物联网技术设计，可以使得物联网技术在智能家居中的应用运作更加稳定和可靠，并且通过相关数据的分析和研究，通过对客观资料的调查，可以初步的确定得出最佳的初始运营方案，进而使得数值的检测以及对物联网技术的分析更加可靠，在实践当中应当加强对物联网技术在智能家居中的应用价值进行系统性的分析，保证反馈的效益和质量，初步的修订得出最佳的设计方案计划，旨在以此为基础更好的实现相关事业的整改和创新。保证控制技术可以得到妥善的发展。
2.2家庭娱乐中心和控制中心
常用的家庭信息，如天气预报、咨询信息等可以通过连接入网的家庭终端设备及时了解到。娱乐的内容也是涵盖影视、音乐、游戏、通讯等众多应用，并且内容的来源需包含来自专业机构制作的、来自亲朋好友分享的、以及自己采集录制的三大部分，有的需付费，有的可分享，甚至还有的可以去收钱。通过物联网与外部的服务连接起来，才能真正实现服务与设备互动。总的来讲加强物联网技术的改革，意义重大。自从进入新时代之后我国飞物联网技术的发展进入到了一个崭新的阶段，并且很好的突破了技术发展过程之中存在的问题。但是需要注意的是，在今后还应当加强相关物联网技术中关键性技术的分析，同时对应用的具体层面和应用过程当中应当掌握的重难点等进行集中性的分析，以更好的促进相关事业迈向成熟的发展局面。
3.结束语
总的来讲加强物联网技术在智能家居中的应用要点和基本思想原则的分析有着重大的意义，正如上文所分析到的，随着当前社会科学技术不断向前发展，广大群众的生活逐步的迈向现代化和居住环境的舒适化等方向之中，综上所述，根据对当前现代化的物联网技术和其在实践当中的广泛应用等进行系统性的分析，从实际的角度着手对今后工作的发展方向和一般性的思想原则等进行分析，旨在更好的实现物联网技术在智能家居中的应用水准和效益的持续增强，为现代化的生活质量改善奠定坚实的基础条件。
参考文献：
[1] 葛东，张国海，胡国栋，孙立贤. 物联网技术的现状及应用[J]. 价值工程. 2012（12）
[2] 陈明阳，宋文广. 物联网发展现状分析与新构想[J]. 科技创新与应用. 2012（07）
[3] 侯立功. 基于物联网技术的智能家居系统构想[J]. 数字通信. 2011（06）
关键词：移动终端 交互设计 图形创意 品牌应用软件
检 索：.cn
一、艺术设计中的图形创意
艺术设计中图形的目的是创造一种可以快捷地传递信息的印象，以再现特定的信息。作为艺术设计中视觉传达设计的基础，好的图形设计离不开创意的支持，甚至可以将图形设计的过程看作是创造性思维的实现过程。图形创意本质上是一种思维过程，它将人眼看到的信息以思维创意的过程表现出来，并用理性的分析手段形成图形作品。创意过程中设计到多种思维方式，如形象思维、抽象思维、逆向思维、逻辑思维等。
图形设计中的优秀创意因素需要具备几个必要条件，首先图形设计的创意要有独到的视点，在立意精巧的同时又要符合人的逻辑思维；其次视觉上要有一定的冲击力，创意表达的信息在说明要描述问题的同时还应该有深刻的寓意。图形设计的创意始于推演主题，设计之初就要思考如何切入主题，推演图形设计要传达的信息主题，从而保证图形设计中的思维始终围绕主题进行。
图形创意的构型形态包括同构、解构两种。[1]同构本质上是一种映射，是用其他事物表象出某种物象的结构；要想表征两种物象之间的同构关系，就必须要找到它们之间的共同点和相似点，而同构因素可以从内容、轮廓等事物的形上寻找。解构的过程和同构相反，它是将自然形分解、打散，并按照既定意图再次组合的构形方式，这一过程中创造图形的过程实质上就是“在寻找同构因素的同时打散、分解并重新组合的过程[2]”，如图1所示。
二、移动终端上的交互设计
交互设计一般被认为是涉及支持人们日常工作与生活的交互式数字产品的设计，它致力于了解用户的期望，了解用户与产品交互时的感受，其目的是使用户可以轻松地与信息时代的数字化产品进行沟通，设计更加有效的交互行为和方式，从而使产品更加易用，可以认为交互设计就是为了更好的使人与产品沟通、交流的设计方式。对使用数字化产品过程中的行为与界面进行交互设计，以此在用户与数字化产品之间建立一种有机联系，最终达到有效促进交流的作用，这就是交互设计的目的。
随着智能手机的普及，手机的功能也多种多样，在进行手机的交互设计及界面设计时就需要根据屏幕分辨率、字号以及行距等将这些功能进行分类和整理，并根据交互需求说明、交互类型、交互结构模型等因素，划分手机应用界面的结构模块，并根据手机屏幕要显示信息的相关内容及顺序，结构化设计交互元素；当应用的菜单结构及显示信息结构一致的情况下，还需要进行屏幕、窗口以及菜单等的结构设计、显示要素的布局设计等[3]；完成了总体布局设计及结构设计后，还需要进行应用界面的美观设计，以利用强烈的视觉冲击达到品牌推广的目的。
优秀的移动终端界面设计不仅要方便用户操作，还应该可以使用户在陌生环境及有限时间内较快掌握其使用方法。移动终端的交互设计主要可以分为两方面：人识别手机的过程和手机对人的交流反馈过程。人识别手机的过程就是消化手机界面表达的寓意的过程，是用户采集手机图标、文字、菜单等信息，并加以识别和理解，最后对比所学知识的过程。在人识别手机的时候手机还需要恰当地给人反馈，这种双向性的交互才是真正的以用户为中心的交互设计。手机对人的反馈主要包括目标导向设计和信息反馈两种。目标导向设计是一种针对手机产品存在的问题提供解决方案的设计，而且这种解决方案可以满足用户的需求和目标。目标导向设计揣摩了用户的心理和使用习惯，可以对用户进行下一步操作有所帮助，方便用户在不同操作间直接跳转，减少用户的操作麻烦。
移动终端上的交互设计就是一种新的传递信息的方式，使用户更加自然、更加人性化地交流并接受信息，减少用户再学习的过程，而不是将信息强加于人。作为日常生活中用户信息处理的重要工具。随着多点触摸技术、重力感应等移动终端新技术的发展，移动终端上的交互方式也开始变得多种多样，但是对这些新技术的不合理利用也会在交互过程中出现效率及自然性等问题，随着这些问题暴露得日益明显，移动终端应用设计师们也开始越来越关注移动终端上用户与产品的交互问题。另外，在移动终端上设计具有交互的应用时要考虑移动终端的型号等因素，这无疑会增加交互设计的难度。移动终端的显示区域较小，难以实现多窗口同时运行，所以桌面交互设计中，用户在桌面同时进行多种操作的模式并不可行。鉴于这种限制，桌面上的交互设计模式在移动终端上应用时不得不被精简和压缩，这就需要借助良好的交互设计弥补这一缺陷。目前移动终端上的交互设计正处于发展的早期，在进行交互设计时如果充分考虑到用户的认知特征、视觉交互设计因素以及移动终端的上下文等因素，避免交互设计在移动终端上的易出错、不合理、繁琐等问题，那么交互设计最终将走向更加自然、人性化的方向，做到高效、顺畅的人机交互。
手机等移动终端上输入文本比较繁琐，手机上触摸屏及全键盘的文本输入都不像桌面终端设备的文本输入那样便捷，因此移动终端上的交互设计要尽量避免用户输入不必要的文本信息，而可以代替以选择列表或者是模糊查询的方式。在用户输入部分关键词后，交互设计方式可以给出相应的提示信息，运行用户选择检索目标或从包含目标的列表中进行选择，从而减少输入文本的麻烦。另外，虽然触摸屏的输入方式接近于用户的日常使用习惯，但目前移动终端上手写输入识别的准确性还不尽人意，加之触摸屏手写的反馈时间比较慢，所以移动终端的交互设计不建议使用。手机等移动终端的交互设计有不同于桌面终端的特点，不仅要考虑不同终端型号、不同平台的兼容性问题，还要具有行为交互方式，其不便利的输入方式和复杂的交互路径，决定了只有充分考虑移动终端本身的交互特点，才可以更好地利用已有的交互设计经验，设计出区别于桌面交互方式的移动终端应用。
移动终端上的交互设计可以分为以下几个过程[4]：（1）调查研究及概念定义。交互设计师根据前期调研结果以及用户访谈记录，圈定交互设计要面向的目标人群；同时标识需要并建立需求概念，从而把用户需求和应用需求有机结合起来。（2）迭代设计与执行。根据用户的需求进行移动终端品牌应用的设计，并分阶段地进行迭代评估，以构建应用的交互设计结构；设计完毕后，选择最佳交互设计方案，并完成交互设计的最终呈现。（3）。展示交互设计成果，并利用市场进行整个交互设计的评估。在以上三个交互设计的阶段中，用户应该全程参与交互设计的开发过程。
三、智能家居品牌应用软件
数字信息化技术的发展使移动终端成为日常信息交流的重要平台，基于手机终端的交互设计也成为近期研究的热点；另外，随着智能家居技术及智能监控技术应用的不断成熟，利用手机等移动终端远程控制智能家居也日益流行，并成为一种影响深远的发展趋势[5]。利用移动终端上的智能家居应用软件，用户即使出门在外也可以遥控开启智能家居洗衣机洗衣，或者回家前即可遥控微波炉预热食物，这样的智能家居应用不仅可以有效节约用户的时间，还会给用户带来极大的便利。本文接下来根据智能家居的发展趋势，在移动终端上设计一款智能家居应用软件。
本文在基于Iphone的手机平台上设计了一款针对苹果用户的智能家居应用软件，用户可以利用此智能家居软件完成远程控制洗衣的功能，这款智能家居软件不仅可以远程设定智能洗衣机的运转时间，还能够随时进行洗衣情况监控，用户无需时刻守候在洗衣机旁。使用Iphone的用户大多是智能手机移动终端的高端用户，可以熟悉使用智能手机应用，而且这部分用户一般都使用3G网络，能够随时利用网络远程控制家居设备。分析了此类用户的特点后，选择七位使用Iphone的手机用户，他们都有较高的收入水平，家中都有智能洗衣机。在对这些用户对于智能洗衣机的观点进行了解后，本文将智能洗衣机的概念分解为“智能”、“洗”、“机器”以及“控制”四个主题概念。
明确了用户对智能家居应用软件的概念定义后，借助功能隐喻模型可以找到智能洗衣应用的基本功能元素包括以下几点：智能开关、暂停、调节模式、洗衣进程显示以及扫描；这些功能可以分为显示和操作两类。本文首先对市场上的智能洗衣机具备的功能进行调查，并设计调研问卷，咨询上述七名用户对智能洗衣机功能的重点关注点，将智能家居应用软件的功能设计为扫描衣服数量、选择洗衣模式、显示洗衣进程以及控制洗衣的状态（开始、暂停以及停止）等功能因素。确定了智能家居应用的功能因素后，再利用结构隐喻模型串联所有的功能点，这样可以更好地设计功能因素间的层级关系以及功能按键的排布方式。在对以上用户的使用习惯进行分析后发现，市场上已有的一些智能家居应用软件的交互设计结构可以借鉴，这样能够降低用户学习新应用的成本。用户在使用智能洗衣应用时，一般会经过查看衣物种类、设定洗衣模式、查看洗衣进程等步骤；在智能洗衣应用的界面设计时，由于旋转按钮的动作与用户操作智能洗衣机实体的行为方式相同，所以设定洗衣模式的动作可以借鉴旋转按钮的动作，以符合自然的用户体验原则。
可以设定智能洗衣应用的主题和风格，诸如白色、水珠、科技等等。可以将智能洗衣应用的主界面主题设置为科技模式，并抽取动画中EVA机器人的特征，混合渲染白色及蓝调，充分显示出科技感及智能性，在开启应用程序前预先显示一个机械化自动门，从而给用户一种机械感及自动感。另外，这样的应用设计以机器人为主题，更好地切合了智能家居的主题。
总结
本文从交互设计入手，介绍了基于移动终端的交互设计，调查了市场上的智能洗衣机具备的功能，并设计调研问卷，咨询用户对智能洗衣机功能的重点关注点，然后设计了一种智能家居应用软件。
注释
[1] 薄玉桴：《智能手机应用软件交互设计和设计流程研究》，华东理工大学硕士学位论文，2011。
[2] 李鸿明：《基于手机游戏中的人机界面交互设计及应用研究》，华南理工大学硕士学位论文，2012。
[3] 柳雕貂：《基于可用性的触摸屏手机软硬件界面交互设计研究》，浙江工业大学硕士学位论文，2011。
关键词： Raspberry Pi； 服务器； 客户端； ZigBee
中图分类号： TN911?34； TP311 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）23?0161?04
Design of smart home system based on Raspberry Pi
YIN Xianhua， LIU Mingyuan， WANG Ning
（School of Electronic Engineering and Automation， Guilin University of Electronic Technology， Guilin 541004， China）
Abstract： In order to overcome the disadvantages of multiple interface standards， high maintenance cost and poor mobility of the general smart home system， a new design scheme of smart home system based on Raspberry Pi embedded platform is proposed. The system is composed of controller， Web server， Web browser， APP mobile terminal and monitoring terminal. The ZigBee technology is adopted to communicate between the monitoring terminal and controller. The experimental results show that the system can help users to realize the home remote monitoring through Web browser or mobile phone APP terminal， and has good practical value.
Keywords： Raspberry Pi； server； client； ZigBee
0 引 言
智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、自动控制技术等，兼顾自动化和智能化为一体的高效、安全、便利的家居环境[1]。随着物联网技术日趋成熟，智能家居设备正受到广泛的关注。开发成本低、移动性强、扩展性更好的普通智能家居系统是当前亟需解决的问题[2]。
Raspberry Pi（中文名称：树莓派）是一个新兴的嵌入式平台，在国外得到广泛的应用，在国内的研究应用较少，该嵌入式平台的核心优势在于成本低，拓展性强，应用领域广，社会关注度高。树莓派微型计算机的发展证明，树莓派在许多领域都有巨大的应用潜力[3]。为了紧跟国际发展趋势，研究、拓展和创造更具竞争力的智能家居系统，选择关注度高的Raspberry Pi更有优势和应用价值[3]。该智能家居系统以Raspberry Pi 为核心进行开发，整合了传感器技术、ZigBee无线通信、Linux系统应用、Web 服务器与页面设计以及Android 客户端设计等。该系统具有成本低、可靠性高与拓展性好等优势，避免了重复的构架设计与产品研究，让产品的升级拓展更加便捷，在一定程度上减少了人力物力的花费。
1 系统结构
基于Raspberry Pi的智能家居系统由家居监控终端、Raspberry Pi服务器、Web客户端与Android客户端组成，系统框图见图1。
家居监控终端应用ZigBee无线组网技术、家用电路控制技术与摄像头监控技术，实现对家居环境的火灾、水灾、温湿度、光照度、煤气泄漏和入室盗窃等信息的实时监测；Raspberry Pi服务器应用Raspberry Pi嵌入式平台，实现了智能家居系统的服务器设计、数据库搭建与后台服务支持；客户端应用基于Internet的通信技术，通过网页界面开发、页面与服务器数据交换技术设计Web客户端，通过Android界面开发、Android网络通信技术设计Android客户端，使用户能通过计算机和移动智能设备对智能家居实时监控。
2 家居监控终端设计
家居监控终端使用ZigBee与传感器构建监测、控制电路，利用TI公司研发的Z?Stack协议栈实现组网通信。
2.1 家居监控终端硬件设计
家居监控终端由ZigBee CC2530核心模块与底板扩展电路构成，不同功能的监控终端需要设计不同的底板扩展电路：协调器节点直接通过串口与Raspberry Pi服务器连接，需要为其设计CH340 USB转串口模块；控制节点通过接收协调器节点控制信息，实现开关家用电器的作用，需要为其设计继电器电路模块；监测终端实时监测家居环境的温湿度、烟雾水浸、人体红外与光照强度等信息，需要为其设计相应的传感器电路模块。
协调器节点实现了CH340芯片及其电路的设计，为CH340提供电源电压与晶振，能支持50 b/s～2 Mb/s的波特率通信，USB硬件原理图见图2（a）。控制终端利用继电器与LED实现模拟控制家电设备的开关，控制电路原理图见图2（b）。
2.2 家居监控终端软件设计
家居监控终端围绕ZigBee CC2530设计，监测、控制终端利用ZigBee协议栈实现组网通信，在智能家居系统中，基于TI公司研发的ZStack?CC2530?2.5.1a版本进行开发。Z?Stack采用模块化方法，基于ZigBee规范中的协议栈构架进行设计[4]。
在ZigBee协议栈中，首先由ZMain.c对系统进行一系列的初始化，初始化结束后将控制权交给操作系统，协议栈ZMain程序流程图见图3。
智能家居系统中，协调器节点通过USB接口与Raspberry Pi服务器直接相连，需要实现创建ZigBee无线网与接入网内的控制终端、监测终端交互数据等功能。在协调器与Raspberry Pi通信时，需要将数据封装成特定的帧格式。
3 Raspberry Pi服务器设计
构建Raspberry Pi服务器需要搭建Raspbian系统，为系统根目录扩容并添加镜像站支持；安装与配置Nginx，使Web服务器支持HTTP访问支持；安装MySQL，并为服务器优化数据库配置、设计数据表；设计Python后台程序，实现家居监控终端与Raspberry Pi服务器的数据交互。
3.1 构建Raspbian系统
Raspbian是Debian Linux为Raspberry Pi定制的版本，专门对ARM架构进行优化[5]。Raspbian支持ssh登录，当其接入控制后，可以直接使用Putty登录Rasberry Pi。
登录Raspbian后，执行操作sudo raspi?config，选择Expand Filesystem则可将Raspbian存储空间扩大至SD卡容量大小。Raspbian软件的更新由镜像站支持，其默认使用国外镜像站，相对而言，国内的开源镜像站同步速度更稳定，下载速度也更快，故需要更换国内合适的镜像站作为软件源。
3.2 构建Web服务器
Nginx（“engine x”）是一款高性能的HTTP和反向服务器[6]。它可以直接内部支持PHP对外服务[7]，也可以支持作为HTTP服务器对外服务。为了在Raspberry Pi上构建Web服务器，需要修改/etc/local/nginx/conf/路径下的nginx.conf文件，改变数据流量的压缩率，优化Nginx对内存的使用。
3.3 数据库设计
MySQL是Web应用方面最好的关系数据库系统，由于其体积小、速度快、成本低、源代码开放[8]，能够很好地配合PHP和Nginx组成良好的开发环境，可以满足设计的需求，减轻Raspberry Pi服务器的运行负担，减少存储空间的消耗。
为了构建合适的智能家居系统数据库，需要对MySQL进行一定的设置与优化，修改路径/etc/mysql下的f文件。设计数据库时，需要构建与监测、控制信息相对应的表。在构建温度湿度、烟雾光照、控制信息表时，使用Datetime格式标记时间戳，使用变长浮点数Decimal格式标记对应的摄氏度（℃）、相对湿度（Relative Humidity，简写RH）、光照xLX、烟雾浓度（PPM）等数据。
对于图片存储，MySQL支持以BLOB，MEDIUMBLOB，LONGBLOB格式直接存储图片，但在Raspberry Pi的硬件平台上，若频繁存储、读取图片会增加服务器的运行负担。所以在设计图像信息结构表时，使用存储图片的存储路径方式代替直接存储图片的方式。在服务器端，将图片以特定的格式命名（例如，2015?05?06 10：10：10 时间点存储的图片对应命名为20150506101010.jpg），加快客户端数据链接速度。在客户端，第一次读取的是图片路径，第二次读取对应路径下的图片。
3.4 服务器后台程序设计
在智能家居服务器的后台程序设计中，使用Python作为服务器脚本语言，实现家居监控终端的数据通信功能、数据库数据存取功能。
家居监控终端数据通信程序实现了服务器与家居监控终端的实时通信，实时存储家居监测终端采集的数据，并将Web客户端、Android客户端改变的控制参数发送至家居控制终端。摄像头图像采集程序通过摄像头实时监控数据库变化。当监控环境中有人时，程序控制摄像头采集图像信息，获取监控环境的人物图像，将获取的图像以特定格式命名，并将图片路径存入数据库。
4 客户端设计
客户端有Web客户端与Android客户端两种，使用MVC框架模式构建，通过构建通用Model可以实现客户端同步服务器数据。
4.1 Web客户端设计
Web客户端采用浏览器/服务器结构（简称B/S结构）[9]，该结构将客户端统一到页面上，用户只需要访问网络页面就可以浏览信息并产生交互。Web客户端需要进行MVC实例化，视图实现弹窗、描绘曲线、显示图片的功能，控制器部分实现日期选择，模型部分使用PHP对数据库相关信息实现调用与修改。
Web客户端实现了登录、浏览监测数据、浏览监控图片、控制家电设备等功能。从软件结构上，Web客户端的实现可以分为三大部分：前端显示页面实现了浏览界面的布局、标记以及样式定制；页面动态交互操作实现了网页操作的响应、动态加载数据以及动态构建页面；后端数据处理实现了RESTful API，数据库存取与JSON数据格式化[6]。
在Web客户端，将温度湿度、烟雾光照、RPi信息三个页面中的数据信息转化为数据曲线，并对图像进行实时采集；在室内控制页面中，通过自定义CSS实现了家电开关按钮与阈值设置框，关按钮可以通过改变开关状态控制家电设备；阈值框可以更新阈值大小设置监测警报参数。Web客户端的数据曲线、图像采集和控制界面，如图4所示。
4.2 Android客户端设计
Android客户端采用客户机/服务器结构（简称C/S结构）。该结构应用在移动智能设备上，用户能通过移动智能设备随时随地获取服务器信息，获取服务器的服务[10]。Android客户端需要进行MVC实例化，视图实现了显示字符、图片、数据曲线的功能，控制器部分实现响应用户控制信息，模型部分实现对数据库对应信息的调用与修改。
Android客户端实现浏览监测数据、浏览监控图片、控制家电设备等功能。在客户端的设计中，使用Activity构建客户端界面，通过Service获取/修改服务器数据实现相应功能。
Android客户端设计了4种不同的界面：主界面用于显示不同项目的菜单；监测数据曲线界面用于显示监测数据在不同时间的变化曲线；图像信息界面用于显示有人时采集到的监控图像画面；室内控制界面用于显示家电设备控制、设置警报阈值；信息栏弹窗用于提示有人进入图像监控区域，通过点击信号栏图标可以浏览获取到的最新图像。Android客户端的主界面、监测数据曲线和室内控制界面，如图5所示。
5 结 语
利用ZigBee技术构建家居环境监测终端，基于Raspberry Pi嵌入式平台，使用Nginx+MySQL+PHP的软件方案实现了网页服务器的搭建，并与Web客户端及Android客户端结合，组成了完善的多平台智能家居系统。经过测试和运行，本系统能很好地提供智能家居服务功能，用户可以通过智能移动设备或浏览器网页访问系统，对家居环境实时监控，并通过客户端界面对系统进行控制，实现了多平台的人机交互。系统工作稳定、可靠，具有良好的扩展性，具备较大的实用价值。
参考文献
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[6] ALLAMARAJU S. RESTful Web Services Cookbook（中文版）[M].北京：电子工业出版社，2011.
[7] 陈亮，高宏力，周伦.嵌入式服务器在智能家居系统中的应用[J].计算机测量与控制，2015（5）：1758?1761.
[8] 冯兴利，索志海，徐墨.基于PHP+MySQL的Web系统安全防范及全站静态化[J].现代电子技术，2012，35（8）：25?27.
【关键词】智能家居 GSM模块 单片机
随着网络技术的发展，网络化智能家居系统可提供遥控、家电控制、照明控制、窗帘自控、防盗报警、可编程定时控制及计算机控制等多种功能和手段，使生活更加舒适、安全和便利。本文设计的基于GSM网络的智能家居监控系统由智能监控模块、数据采集系统和用户手机构成，通过GSM短信息的收发实现对家庭设备的远程监控。
1 总体设计方案
系统由中心控制模块和各分散控制模块组成。中心控制模块实现控制用户手机和各分散控制功能模块。选用AT89S52单片机作为该监控系统的核心控制元件。主控单片机模块接收用户手机发送的短信息，根据短消息的内容控制各子功能模块；同时主控单片机模块将家居系统的控制信息以短信形式发送到用户手机，由单片机构成各控制模块子系统。
1.1 系统硬件部分
根据任务需要，合理选择单片机、传感器、GSM模块和设备来构成系统。为使硬件设计尽可能合理，系统的电路设计遵循了以下几个方面：
（1）选择标准化、模块化的典型电路，提高设计的成功率和结构的灵活性。
（2）选用功能强、集成度高的电路或芯片。
（3）选择通用性强、市场货源充足的元器件。
（4）在对硬件系统总体结构考虑时，考虑通用性的问题，采用模块化的设计方式。
（5）系统的扩展及各功能模块的设计应适当留有余地，以备将来修改、扩展之需。
（6）在电路设计时，充分考虑应用系统各部分的驱动能力
最终确定采用AT89S52单片机作为处理芯片。西门子的TC35系列的TC35iGSM模块，TC35i与GSM2/2+兼容、双频（GSM900/GSMl800）、RS232数据口、符合ETSI标准GSM0707和GSM0705，且易于升级为GPRS模块。该模块集射频电路和基带于一体，向用户提供标准的AT命令接口，为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠安全的传输，方便用户的应用开发与设计。
1.2 系统软件部分
软件部分由以下几部分构成：数据采集单元、手机短信信令识别与分析单元、GSM模块TC35 modem接口程序部分、分析控制部分。其中数据采集部分和手机短信信令识别需要作实时处理；GSM模块TC35 modem接口程序部分和分析控制部分则是根据采集和手机短信信令进行分时操作有利于提高系统效率。
2 系统软件设计
软件设计部分主要有数据采集部分、手机短信信令识别、TC35Modem接口程序部分、分析控制部分。其中数据采集部分和手机短信信令识别需要作实时处理；GSM模块TC35Modem接口程序部分和分析控制部分则是根据采集和手机短信信令进行分时操作有利于提高系统效率。本智能家居监控系统软件设计的内容主要有主控模块程序、TC35Modem模块通信程序、串口通信初始化程序和短消息的编码解码程序。软件设计模块如图1所示。
2.1 单片机系统软件设计
为了实现单片机与TC35I模块的通信顺畅，必须使二者的串口波特率一致，如果单片机F=11.0590MHZ，设置串行口波特率为9600，工作方式为方式3，Tl定时器采用工作方式2。其中串行口和定时器的工作方式和初值可以根据具体情况加以更改。
本系统的软件设计是将整个短信处理模块放入单片机的中断服务子程序中。发送和接收串行口数据采用中断方式进行，这样可以大大节省CPU资源。当接收一帧数据进入一位寄存器，送入接收SBUF中，同时将Rl置1；当发送数据载入发送SBUF中开始向外发送，发送完毕后即将TI置1。无论Rl置1还是TI置1，均会激发串口中断，执行中断服务程序。响应中断时，首先判断中断是接收程序还是发送程序，若为接收中断则将SBUF中的数据存入接收队列缓冲区；若为发送中断便将待发送的数据帧发送到SBUF中。
2.2 短消息PDU模式编码解码程序
在GSM标准中，中文编码采用UTF-8的编码，不是目前国内常用的GB-2312编码，因此需要对中文编码进行转换才能与采用GB-2312汉字库相配合，方可正确显示出短消息中汉字字型。由于UTF-8和GB-2312编码之间不存在一一对应的线性关系，因此需要采用查表的方式进行转换。
2.3 短消息收发程序设计
发送短信息的主要工作是将发送的内容进行相应的编码，其次就是将发送所用的SMS服务中心号码、目标号、有效时间和短信内容按照PDU编码的格式发送出去。如果是接收短信息，其工作就是将接受到的短信息内容进行解码，发送和接收的PDU串的结构是不同的。接收程序流程图如图2所示。
3 运行结果
运行结果如图3所示。
4 结论
本文设计了一个基于GSM网络的无线传感智能家居监控系统。系统在运行中还有改进之处，还需进一步对程序结构进行优化。本设计只是智能家居控制中的一部分，目前国内很多公司都在致力于智能家居产品的开发，随着相关技术的进一步发展，我国将全面普及智能家庭网络系统和产品。
参考文献
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[8]苏江福.基于GSM网络的智能家居监控系统设计与实现[D].哈尔滨工程大学硕士学位论文，2008.
[关键词]ZigBee；无线传感网络；智能家居
如今社会，经济水平不断提高，科技发展水平日新月异，人们对家庭居住环境的要求也越来越高，智能家居应运而生。智能家居是一种具有广泛功能的综合性技术系统，将自动控制、计算机、传感、网络以及嵌入式等多种技术应用在家庭住宅中，集成各种家庭生活相关的应用子系统形成一个数字化的网络结构，综合进行科学管理和监控以保持居住环境的安全性、舒适性以及节能性。构架家庭内部网络以及智能控制，这两点是智能家居系统中的关键部分。家庭内部网又分为无线网络和有线网络两种组网方式。而今国内外对于组建家庭无线网络方面十分重视，蓝牙、红外线、Wifi以及ZigBee都属于无线，其中ZigBee应用在智能家居中得到了广泛的好评，主要是因为它具有功耗极低、安全性良好、成本造价低以及容量大等优势。
1 ZigBee技术概述
ZigBee一词是从蜜蜂群发现花粉位置时候跳的舞蹈演变而来的，人们用此来代称一种成本、功耗低并且简单易懂的近距离无线网络通信技术。ZigBee技术一般应用在较近的范围内或者是在传输速率较低的电子设备之间使用，因此在传输各种家电的无线控制指令方面非常适合。在传输的数据类型方面主要有以下几种：
以传感器为代表的周期性数据、以鼠标为代表的重复低反应时间数据、以照明控制为代表的间歇性数据。
2 家居监控系统中ZigBee无线模块的硬件设计
在家居监控系统中的ZigBee无线模块主要分为主、从两个节点，区分方式可以通过对控制位的设置来实现，主节点和从节点的相同之处在于无线收发部分的硬件设计，差异在于主节点信息交互是与数据处理模块进行的，而从节点信息交互则是与被测对象之间进行的。图1（a）（b）为ZigBee节点模块的硬件结构示意图，可以看出主要分为两个部分，一部分是负责无线收发，另一部分是对通信接口进行控制。
节点之间的数据通信是无线收发部分负责的内容：PC机和从节点之间使用串行接口进行连接，从而进行调试或者连接其他相关电器的设备接口，对电器开工进行控制；而主节点中虽然有串行接口的设计，但是它以SPI控制通信接口为主，负责与TMS320F2812主控芯片之间交互传输数据。
在进行该模块硬件设计的时候，首先是选择合适的芯片。自从ZigBee技术出现，就有众多无线芯片公司注意到了它并且开始研制相关的产品，而芯片的功能也从最初的单纯无线收发发展成为了一个集合体，汇集了微处理器和无线射频控制器，同时产品体积也缩小了不少，开放应用变得更加便利。本设计中使用的芯片为CC2430，它将微处理器、ZigBee射频前端以及内存集于一体。并且CC2430芯片的生产工艺决定了它在工作中只会产生小于27mA的电流损耗，对于智能家居来说采集和控制无线数据正需要这种低功耗的特点。
然后是分析该模块具体的设计原理，CC2430的电路，在工作中使用两种电压，内部的工作电压为+1.8V，而外部数字I/O接口的电压则为+3.3V，通过电压转化一个直流稳压器诞生了，实现了电压从+3.3V到+1.8V之间的转化。对于智能家居系统来说这种供电方式非常科学，只需要一块+3.3V的纽扣电池就可以为该无线收发模块提供足够的电力了。
3 智能家居监控系统的软件设计
星型网、网状网和树型网三种网络拓扑结构ZigBee都是支持的，其中最省电的是星型网，同时因为其结构简单，所以也是成本最低的，节点设备和协调器之间进行通信，维护和检修设备的时候会更加便利。本设计底层无线传感网络选择了星型的拓扑结构，用于采集监控系统的数据并进行一些简单的控制。
3.1 智能家居中ZigBee无线传感网络的组网
首先将协调器设置为ZigBee主无线模块，终端器件为剩余的节点模块，然后协调器网络层接收协调器应用层发出的原语来建立新的网络。在开始建网以后协调器网络层首先会向MAC层发出请求，检测扫描物理层中的有效信道的能量，从而将可能被占用的信道排除出去，最终扫描结果会返回到网络层。
在能量检测扫描的结果发送到网络层的管理实体中以后，会进一步的处理那些处于能量范围之内的信道，通过原语的发送网络层管理实体将主动执行扫描过程，同时将信道内其余的终端节点模块搜寻出来。同时网络层管理实体还会对PAN标识符进行检查从而将建网的最佳信道确定下来，新建网络的最小编号就是查到的首个信道。如果经过网络层管理实体查找之后，没有信道与其他节点模块通信相符合的话，就会停止新建过程并且将建网失败的信息发送至协调器应用层。
如果有合适的信道被网络层管理实体寻找到，那么就会选择一个PAN标识符给这个新网络，在选择之前首先要检查PANID参数的指定情况，确认没有冲突的问题，那么该ID就是新网络的PANID了。一旦PANID选择完成，接下来需要进行十六位网络地址的选择，然后网络层的管理实体会发送原语给MAC层，将个域网启动起来并且接收反馈的启动状态，图3为整体的流程图。
3.2 将终端节点添加入智能家居ZigBee无线传感网络中
成功建立网络以后需要在其中进行重点设备或者说是终端节点的添加。首先终端设备的网络层管理实体将会发送请求，孤点扫描PHY层中每一条有效的通信信道，并且将结果通过原语返回。如果有网络协调器设备被扫描到了，那么网络管理层将会向上层报告并且发送连接请求。网络协调器工作状态正常则标志着网络成功建立了，可以再继续打开更多的终端节点使其加入网络。
4 结 论
本文从国内外智能家居方面人们的实际需求出发，结合了其未来的发展前景，提出了一种具体的设计方案。目的在于为人们提供更好的家居生活环境。
