智能家庭，從智能家居控制系統(tǒng)開始

3.1.3 系統(tǒng)從設(shè)備硬件電路概述

系統(tǒng)從設(shè)備硬件也分為兩個部分，如圖3所示：一部分是Zigbee模塊相關(guān)的硬件電路；另一部分是從設(shè)備相應(yīng)的數(shù)字控制及輸入接口。目前，本項目規(guī)劃要實現(xiàn)的從設(shè)備數(shù)字接口有：1）日光燈的控制電路；2）鼠標(biāo)的PS/2接口；3）MP3、MP4的無線控制接口；4）電視機的遙控器接口。

圖2 從設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)圖

3.1.4 系統(tǒng)Zigbee組網(wǎng)原理

系統(tǒng)中的主設(shè)備和從設(shè)備均處在同一個Zigbee網(wǎng)絡(luò)中。系統(tǒng)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)是點到多點的叉狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)Zigbee網(wǎng)絡(luò)的組建由主設(shè)備中的Zigbee模塊完成。其他從設(shè)備上電后，其Zigbee模塊就會尋找主設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)是否存在，一旦存在則立馬加入到網(wǎng)絡(luò)中，從而構(gòu)成整個智能家居系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示：

圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.1.5 用戶手勢識別原理

用戶在要發(fā)出手勢指令時，首先按下設(shè)備選擇按鍵或指令發(fā)送按鍵，主設(shè)備STEVAL-MKIO62V2開發(fā)平臺開始采集傳感器數(shù)據(jù)；接著在用戶松開按鍵之后，STEVAL-MKIO62V2開發(fā)平臺停止采集傳感器數(shù)據(jù)，并根據(jù)相應(yīng)算法進行數(shù)據(jù)處理并與預(yù)先存入的信息進行比對，最終確定要發(fā)送的指令。

3.1.6 指令傳輸及解碼原理

主設(shè)備的STEVAL-MKIO62V2開發(fā)平臺確定要發(fā)送的指令后，通過UART將指令發(fā)送至Zigbee模塊處，Zigbee模塊再將指令通過Zigbee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至從設(shè)備的Zigbee模塊上。其中，不同的從設(shè)備對應(yīng)不同的指令，即不同的從設(shè)備對應(yīng)用戶不同的手勢，而且從設(shè)備只會對自己的指令做出響應(yīng)。

3.1.7 主設(shè)備對從設(shè)備的控制原理

在控制一個從設(shè)備時，首先用戶要按下設(shè)備選擇按鍵并做出相應(yīng)的手勢，選定要控制的從設(shè)備，該從設(shè)備被選定后其上的指示燈會亮起，表示該設(shè)備被選定；接著用戶再按下指令發(fā)送按鍵并做出相應(yīng)的手勢即可對選定設(shè)備進行操作。

3.1.8 系統(tǒng)用戶管理實現(xiàn)原理

系統(tǒng)共設(shè)計兩種用戶級別：家長用戶和兒童用戶。兩種用戶的權(quán)限不一樣，家長用戶可以無條件的使用網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任何家電，并且可以控制兒童用戶使用某些家電的權(quán)限。具體實現(xiàn)原理為：在進行設(shè)備選擇時，主設(shè)備需要將用戶的手勢與預(yù)先保存數(shù)據(jù)對比，進而確定用戶選定的設(shè)備。家長用戶在選擇信息時，預(yù)先保存的所有家電的數(shù)據(jù)都是可見的并且參加數(shù)據(jù)的對比，而兒童用戶根據(jù)家長用戶的設(shè)定，某些家電預(yù)先保存的數(shù)據(jù)不可見也就不參加數(shù)據(jù)的對比，從而也就無法選定該設(shè)備也無法對其進行操作。

3.1.9 系統(tǒng)防盜功能實現(xiàn)原理

用戶開啟主設(shè)備后，主設(shè)備建立Zigbee網(wǎng)絡(luò)，但是用戶并不能馬上使用主設(shè)備控制從設(shè)備。首先，用戶必須輸入登錄手勢，主設(shè)備對登錄手勢進行識別；接著，主設(shè)備確定用戶為系統(tǒng)用戶后，才會啟動系統(tǒng)的正常功能。如果用戶輸入了三次錯誤手勢，系統(tǒng)將進行自動鎖定，主設(shè)備向從設(shè)備發(fā)出防盜信號，然后斷掉Zigbee網(wǎng)絡(luò)。