智能家居系统高清数字显示终端设计方案

摘要：阐述了基于M2M 技术的智能家居系统和数字显示终端的设计原理与方案，介绍了数字显示终端的硬件实现和软件实现，重点解决了数字显示模块的组网问题。

　　无线传感器网络、嵌入式处理技术、无线网络技术和无线控制技术的发展， 给智能家居领域的发展带来了实际可行的应用成果。同时， M2M 技术的应用使智能家居系统的设计更加人性化。

　　目前， 国内外很多公司的智能家居系统已经实现稳定可靠的室内电气设备的控制和各种计量设备（煤气、水和电） 的无线抄表， 但许多公司的智能家居系统还缺乏一种可以迅捷地进行室内电气设备工作状态检测和控制以及可供用户随时查询、记录抄表数据的手持智能显示终端。笔者设计的智能家居系统数字显示终端是一个基于ZigBee 技术和USB OTG 技术的用户和智能家居系统互动的媒介，可有效地帮助用户实现对智能家居系统的监测和抄表数据查询。

　　1 数字显示终端

　　数字显示终端是基于M2M 技术的智能家居系统唯一最终面向用户的部分。采用ZigBee 技术和USB OTG 技术完成对无线设备的监控和抄表数据的查询、记录。

　　1.1 基于M2M 技术的智能家居系统

　　基于M2M 技术的智能家居系统主要通过Zig-Bee 技术与相关的无线设备组建无线局域网， 采集无线传感器的数据和输出控制信号， 并由坞站将采集到得数据汇总封装后通过M2M网关和Internet传送到提供相关家居服务的公司的服务器上。它主要由5部分组成： 低功耗数据采集系统、数据汇总传输系统（又称坞站）， 数字显示终端， M2M网关和服务器， 并主要使用在居家能源管理和居家自动化两个方面。

　　1） 居家能源管理。坞站将管理安装在家庭中的几个低功耗无线传感器（煤气、水和电）。所有坞站从无线传感器采集到的信息在对接模式时被传送给数字显示终端。数字显示终端将使用文字、图形、图标和图片把这些信息显示出来。

　　2） 居家自动化。这种情况类似于居家能源管理， 只是其使用的无线传感器可以管理输入输出信号以控制室内电气设备， 如门窗、室内照明等设备。

　　本套智能家居系统主要将M2M 技术融合在网关， 而最终面向用户的只是数字显示终端（见图1）。

1.2 数字显示终端的设计原理与方案

　　数字显示终端是智能家居系统与用户互动的关键部分， 通过ZigBee 技术与安装在室内的低功耗无线设备建立无线局域网， 监控无线设备的工作状态， 并通过USB OTG 高速数据传输接口与坞站连接， 将坞站采集到的抄表数据以图、表或文字的形式显示出来， 同时将检测到的室内低功耗无线设备的工作状态发送到服务器， 供用户远程登录服务器监测和控制低功耗无线设备。数字显示终端工作在两种模式下， 一种是对接模式进行， 即通过USBOTG 高速数据传输接口和坞站连接进行数据交换；另一种是移动模式， 即不与坞站连接的工作状态，这时它只能检测和控制相关低功耗无线设备。USBOTG 接口不仅可以传输数据， 当数字显示终端与坞站对接时， 可以通过USB OTG 接口给数字显示终端的蓄电池充电。

　　数字显示终端主要由无线模块、显示模块、数据存储模块、数据传输接口、电源部分和用户导航键6 部分组成（见图2）。