智能家居系統(tǒng)高清數字顯示終端設計方案

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

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

　　目前， 國內外很多公司的智能家居系統(tǒng)已經實現穩(wěn)定可靠的室內電氣設備的控制和各種計量設備（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電氣設備工作狀態(tài)檢測和控制以及可供用戶隨時查詢、記錄抄表數據的手持智能顯示終端。筆者設計的智能家居系統(tǒng)數字顯示終端是一個基于ZigBee 技術和USB OTG 技術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對智能家居系統(tǒng)的監(jiān)測和抄表數據查詢。

　　1 數字顯示終端

　　數字顯示終端是基于M2M 技術的智能家居系統(tǒng)唯一最終面向用戶的部分。采用ZigBee 技術和USB OTG 技術完成對無線設備的監(jiān)控和抄表數據的查詢、記錄。

　　1.1 基于M2M 技術的智能家居系統(tǒng)

　　基于M2M 技術的智能家居系統(tǒng)主要通過Zig-Bee 技術與相關的無線設備組建無線局域網， 采集無線傳感器的數據和輸出控制信號， 并由塢站將采集到得數據匯總封裝后通過M2M網關和Internet傳送到提供相關家居服務的公司的服務器上。它主要由5部分組成： 低功耗數據采集系統(tǒng)、數據匯總傳輸系統(tǒng)（又稱塢站）， 數字顯示終端， M2M網關和服務器， 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字顯示終端。數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電氣設備， 如門窗、室內照明等設備。

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

1.2 數字顯示終端的設計原理與方案

　　數字顯示終端是智能家居系統(tǒng)與用戶互動的關鍵部分， 通過ZigBee 技術與安裝在室內的低功耗無線設備建立無線局域網， 監(jiān)控無線設備的工作狀態(tài)， 并通過USB OTG 高速數據傳輸接口與塢站連接， 將塢站采集到的抄表數據以圖、表或文字的形式顯示出來， 同時將檢測到的室內低功耗無線設備的工作狀態(tài)發(fā)送到服務器， 供用戶遠程登錄服務器監(jiān)測和控制低功耗無線設備。數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 高速數據傳輸接口和塢站連接進行數據交換；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低功耗無線設備。USBOTG 接口不僅可以傳輸數據， 當數字顯示終端與塢站對接時， 可以通過USB OTG 接口給數字顯示終端的蓄電池充電。

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