ANT技术智能家居系统设计

1系统设计方案

本文所设计的系统主要包括两个部分：远程控制系统和家居被控设备。远程控制系统主要是通过计算机或者手机App等设备，通过互联网对家庭内的各设备进行控制；被控制设备主要是家庭的电器，如电视机、空调等。

2系统硬件设计

系统的硬件设计主要包括：主控中心、电气设备以及监测节点，因为智能家居所包含的各项家用电器设备比较的多，所以此处以智能照明为例。

2.1主控中心硬件设计

主控中心主要功能有：（1）组建和维护ANT网络，使所有要加入智能家居的设备都能进入网络之中；（2）当有非法人员入室时，能够短信通知户主；（3）用户可以通过提前设定的短信命令，对室内的设备进行开关操作；（4）通过液晶显示，可以直观的看到系统状态。其组成框图如图2所示。系统中心节点和其他网络通信节点均使用Nordic公司的nRF24AP2芯片，它是Nordic公司超低功耗、低成本、高性能的芯片之一。其中，中心节点采用nRF24AP2-8CH芯片，其它节点则采用nRF24AP2-1CH芯片，通过组成星形网来实现主控中心对电器设备以及安防报警的管理功能。在整个系统中，主控中心模块、GSM模块、ANT通信模块、液晶显示模块等均与PC机相连，能够完成管理系统以及对各模块的驱动。GSM模块选用SIM900A，通过串口直接与主控中心处理器相连。RFID模块选用RC522，它与主控中心处理器采用SPI（SerialPeripheralInterface，串行外设接口）模式通信，有利于减少连线，缩小PCB板体积，降低成本。液晶模块选用12864液晶模块，与主控中心通过SPI串口进行通信。主控中心处理器使用RS232串口与PC相连，这样既能保证数据传输的快速又能保证传输的稳定。

2.2监测节点硬件设计

监测节点的组成中，人体感应模块主要是对人体热信号进行感应的器件。当用户离家前开启安防报警功能后，如果有人进入室内，人体感应模块感应到之后，会及时通知主控中心，主控中心则会以短信的方式通知用户，有人进入，达到报警的目的。

3系统软件设计

系统软件的设计主要是为了能够使硬件更好的运行，其主要包括以下几个部分：主控中心软件设计、监测节点软件设计、ANT网络软件设计和远程控制程序设计。下面就主要的ANT中心软件设计以及监测节点软件设计进行叙述。

3.1ANT中心节点软件设计

ANT中心节点主要是收集由监测节点所传来的数据，同时把用户所发的命令传达给电器设备。在对系统通电之后，首先对处理器以及ANT模块进行初始化，初始化完成之后，进行ANT建网和组网，建网成功后待监测节点入网之后，把所连接的电器设备信息传输给主控中心，用户可以通过计算机或者手机App直接向主控中心发送命令，来控制安防报警和照明等设备。

3.2监测节点软件设计

系统的监测节点主要实现安防报警和照明控制两个功能。在系统运行后，用户可以通过远程管理软件对系统进行详细的控制，无论是开启安防报警功能还是手动、自动的控制照明灯的开启关闭。

4联机调试

联机调试，主要分为两个部分，分别为硬件的调试和软件的调试，硬件的调试主要是针对电路硬件电气元件的测试；软件调试，由用户通过互联网向主控中心发送特定电气设备的命令，然后主控中心将所接收到的命令通过ANT通信模块发送给监测节点的MCU（MicrocontrollerUnit，微控制单元），在电气设备接收到命令之后，将会按照命令进行特定的操作，比如开启照明灯。同时，监测节点的MCU将会返回一条指令给主控中心的MCU，表示命令已经收到。结语基于ANT技术的智能家居系统，其功耗低、价格便宜，并且维护方便。不仅能够实现家庭电器的管理，同时还结合了安防报警的功能，用户通过计算机或者手机App就能够实现系统的日常管理，达到家居智能化的目的。

作者：李伟韬 单位：重庆文理学院