第18卷第
1期 太原 师范学 院学报(自然科学版) Vol. 18
No.l
2019 年 3 月 JOURNAL OF TAIYUAN NORMAL UNIVERSITY (Natural Science Edition)
Mar.
2019
基于物联网优化APP的智能家居控制平台设计
吴俊杰，谢碧玲
（泉州师范学院软件学院，
福建泉州362000
）
〔摘要
n
为了提高智能家居的自动化控制能力，进行智能家居控制平台设计，提出一种基于物
联网优化 APP
的智能家居控制平台设计方案.控制平台主要由AD信息采集模块、
总线控制模块、
上位机通信模块、集成控制模块、信 息集成处理模块以及人机交互模块构成，采用物联网技
术进行
智能家居控制的组网设计，结合ZigBee
组网方耒构架智能家居控制的网络通信协议，
采用嵌入式
的交叉编译技术进行 APP控制指令的加载和读写，以DSP为信息处理器进行智能家居控制平台 的硬件开发，在ISA/EISA/Micro Channel
扩充总线下进行智能家居挫制的无线通信设计，结令嵌
入式的设计方案，实现控制平台的硬件模块化设计.测试结果表明，设计的智能家居控制平台稳定
性较好，人机交互能力较强.
〔关键词J
物联网；APP
；智能家居控制平台
；嵌入式
〔文章编号J 1672-2027（2019）01-0044-06 〔中图分类号）TP311 〔文献标识码3 A
0引言随着物联网技术的发展，以物联网技术为基础的智能家居控制技术得到快速发展,智能家居通过物联网
接入到互联网系统中，实现对家居家电设备的智慧化控制和监控报警，
通过智能家居控制，
在
APP
平台设
计,满足人们的智慧化生活需求，提供舒适温馨、高效安全的高品位生活环境在智能家居控制平台下，通
过对家居的智慧化灵动控制，
将一个被动静止的居住环境提升为一个有一定智慧协助能力的体贴的生活帮
手,进一步优化住户的生活质量.基于物联网技术和移动互联技术发展，设计基于物联网优化技术和APP的
智能家居控制平台，
实现智能家居系统的控制
，构建智能家居的核心控制系统，
设计的控制平台主要由AD
信息采集模块、总线控制模块、上位机通信模块、集成控制模块
、
信息集成处理模块以及人机交互模块构成，
该系统能有效为住户控制好空气的湿度、温度
、检查空气和操作各种家用电子设备等提供更便捷,更高效、更
能为家庭的日常活动节约能耗，实现绿色环保的家居生活.
1总体设计构架和开发环境描述1.1控制平台总体设计构架
为了实现对智能家居控制平台的APP
开发设计
，基于物联网环境构建智能家居控制平台的总体结构模
型，控制平台主要由AD
信息采集模块
、
总线控制模块、上位机通信模块、集成控制模块、
信息集成处理模块
以及人机交互模块构成⑷，其中AD模块实现对智能家居控制的温度
、湿度以及家居家电控制信息的采集和
数模转换控制，在数字转换器中实现对智能家居控制信息的集成信息处理
，
采用ARM
Cortex-M0处理器内
核实现智能家居控制平台的APP开发，在
ZigBee物联网组网模块设计
，构建嵌入式智能家居控制平台开发
环境，采用
RS5485
总线监测方法进行智能家居APP控制
，
设计电源状态监控器进行智能家居控制的输入
能量管理.家居智能化系统将家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器以及家庭保安装置通过有线或无 线的方式连接起来，采用智能家居控制平台进行集中或异地的监控，实现对智能家居信息管理和家居集成控 制，在操作系统层和应用软件层分别配置智能家居
APP控制系统的人机交互控制协议
，在
MCU
控制单元
收積日期：2019-01-07
基金项目：福建省教育厅中青年教师教育科研项目（科技类
XJT180714）.
作者简介:吴俊杰（1980-）,
男，湖北黄梅人
，泉州师范学院软件学院讲师
，主要从事物联网、
软件工程研究.第1期
吴俊杰，等：基于物联网优化APP的智能家居控制平台设计
45
进行智能家居APP控制.采用ADSP21160
作为核心处理器，进行智能家居控制系统的集成信息处理
，在后
端控制显示单元进行交叉编译和人机交互模块设计，根据上述总体设计构架
，
得到本文设计的基于物联网优
化APP的智能家居控制平台的总体结构图如图1所示.
后端控制与显示单元上位机通信总线控制
ADSP21160处理器RISC型指令集
智能控制模块
交叉编译模块! ZigBee总线监测；接口模块
人机交互模块图1平台的总体结构图
根据图1所示的总体设计构架，系统采用嵌人式设计技术进行智能家居
APP
控制平台设计，结合传感
器分布式检测技术进行智能家居APP控制状态测试，对智能家居
APP控制平台进行三层体系结构构架，智
能家居控制平台的三层体系构架分为感知控制层、网传输层、应用服务层，其中，感知控制层采用传感器进行 湿度、温度信息采集，
采集的感知信息作为整个家居平台的底层数据
，结合系统信息处理模块进行网络输出
控制⑷.在网络传输层中，采用物联网和
ZigBee组网技术
，进行家居控制的网络组网设计，
在应用服务层实
现家电控制和家居远程控制，智能家居控制平台的三层体系结构如图
2所示.
家电控制输出接口控制智能监控
家居远程控制
SOM信息存储数据处理人工智能
公共技术
标识解析
网络传输层M2M
异构网
移动通信网物联网
安全技术
网络传输层与感知控制层互通QoS管理感知控制层
低速和中高速传输自组网协同信息处理
数据采身1
传感器中间件
技术
RFID网络管理
传感器二维条码底层温湿度信息
图2家居控制平台的三层体系结构
1.2平台的开发环境及功能模块分析
设计的智能家居控制系统建立在物联网开发环境下，以
ARM
Cortex-MO处理器内核构建智能家居控
制系统的传感基阵，
在传感器模块进行智能家居控制系统的原始数据信息采集，
通过AD转换控制模块进行
智能家居控制系统的信息转换控制，假设设计的智能家居控制系统的
D/A转换速率＞200K Hz,采用单5X
供电，自动控制增益的输入范围为3 Vpp,家居控制系统的输出功耗
30 W,
实现对智能家居的低功耗控制.46太原师范学院学报（自然科学版
）
第18卷
AD输入电压满足:
AVSS -0. 3V< VINA < AVDD + 0. 3V
AVSS -0. 3V< VINB <
AVDD
+ 0. 3V
智能家居APP控制平台的AD
转换器采样
通道为8通道同步，
构建
VIX触发总线进行智能
家居控制过程中的温湿度监控、智能报警以及家 电人机交互控制，在
APP
终端设计人机交互接
口，根据上述设计技术指标，
进行控制模块的射
频控制和总线传输控制，采用物联网技术进行智 能家居控制的组网设计，
结合
ZigBee组网方案构
架智能家居控制的网络通信协议•采用嵌入式的 交叉编译技术进行APP
控制指令的加载和读
写，
设计家居控制平台的采样时钟
＞150
Hz,根
据上述设计原理，构建智能家居控制平台功能结
构模块如图3所示.
2控制平台的设计与实现
结合物联网技术和嵌入式技术进行的智能 家居控制平台开发设计，采用VIX
总线控制技术
图3智能家居控制平台功能结构模块
实现智能家居控制平台的总线集成控制和信息调度，构建智能家居控制平台的集成信息处理器⑷，在嵌入式
控制平台中进行智能家居控制平台的人机交互设计.以DSP为信息处理器进行智能家居控制平台的硬件开
发，
在
ISA/EISA/Micro
Channel扩充总线下进行智能家居控制的无线通信设计，
本文设计的控制平台主要
由AD信息采集模块
、总线控制模块、上位机通信模块、集成控制模块、信息集成处理模块以及人机交互模块
构成，对各个模块进行硬件模块化设计旳.
2.1 AD信息采集模块
AD信息采集模块实现对家居控制平台的原始信息采集功能
，采集的家居控制信息主要有温度信息、湿
度信息、家电参数指标信息、用电功耗信息等，采用CC253O芯片作为AD芯片，结合物联网组网和ZigBee协 议，采用PXI触发总线进行智能家居信息的时钟采样控制，提高智能家居
APP
控制信息采集的完整性和可
靠性，在
ROM的中实现智能家居APP控制的人机交互接口设计⑷，
采用132Mbps的远程控制总线进行智
能家居信息的远程调度和传输控制，得到AD信息采集模块设计如图
4所示.
2.2总线控制模块
总线控制模块实现对智能家居APP控制的智能总线传输功能，采用5409A
作为总线控制集成芯片
，采
用PCI总线协议实现数据读写，选用
VCA810作为内部晶振
，
采用
2
个并行输入/输出控制接口进行智能家
居APP控制智能家居控制平台的基线恢复，通过VME
总线发送控制指令到上位机中
，
在状态监控器中实
现智能家居信息到主寄存器中进行交叉编译⑺，得到总线控制模块设计如图5所示.
2.3上位机通信模块
上位机通信模块采用AD5621组成可兼容的SPI寄存器实现智能家居控制信息的上位机传输和集成信
息处理，在上位机通信模块中选择：G = G = C,R
=& =R
，上位机传输的信息采样幅值为
：* =
字=
F E
0. 56 •
COS0智能家居控制平台的输出功耗低于100 KW,无线通信控制系统的调制分辨率大于12位，智能
家居控制无线通信控制管理系统的Zigbee组网由上、下机位机两部分构成，采用JN5139无线微处理器触发
智能家居控制平台的ARM模块,采用低电位复位电路进行智能家居控制平台的掉电复位设计⑷，在
Zigbee
环境下进行智能家居的上位机通信控制，得到上位机通信模块设计如图6
所示.