室内空气质量的监测与控制系统的设计与实现

　　摘要：空调的普及使得无论何时都能获得相对恒温的室内环境，但伴随而来的是室内通风性差，空气质量下降，严重影响人的身心健康，因此智能地均衡室内空气质量和室内温度具有重要的意义[1]。为此，提出了一项室内环境的监测与控制的智能化解决方案，该方案基于嵌入式系统、无线传感网络技术、自动化控制技术、远程管理技术。该系统使用ARM9作为主控中心，负责接收并处理ZigBee无线传感网络传输的室内环境信息、网页传输的用户远程控制命令，并通过学习型红外模块发送红外遥控命令来控制空调或排风机，达到调节室内空气质量的目的。该系统可以有效地提高室内空气质量，改善用户的生活或工作环境，消除健康隐患，提高工作效率。

　　关键词：嵌入式系统无线通信远程控制智能家居物联网

　　中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（a）-0037-02

　　在物联网和智能家居中，嵌入式系统、ZigBee和红外无线通信技术、远程控制技术是不可或缺的重要组成部分。

　　本系统通过ZigBee无线传感网络采集室内环境信息，嵌入式系统对其进行处理，以太网和红外通信技术远程、智能控制室内家居，达到调节室内空气质量，改善空气质量的目的。

　　1 嵌入式系统

　　一个嵌入式系统装置一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成，嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。执行装置也称为被控对象，它可以接受嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务[2]。

　　系统使用Mini2440作为嵌入式硬件平台，以裁剪后的Linux作为嵌入式软件系统。Mini2440采用Samsung S3C2440为微处理器，主频400MHz，在板64M SDRAM，在板256M Nand Flash，1个100M以太网RJ-45接口（采用DM9000网络芯片），3个串行口，3.5寸LCD[3]。Linux 2.6.32内核可根据系统需求进行裁剪。Mini2440及Linux操作系统可以满足系统的功能需求。

　　2 ZigBee和红外无线通信技术

　　ZigBee技术是一种基于802.15.4的近距离、低功耗、低成本的双向无线通讯技术。本系统选用的ZigBee模块是TI的CC2530，其使用的8051 CPU内核是一个单周期的8051兼容内核，具有18个中断源，8KB SRAM，256KB 闪存块，提供一个IEEE 802.15.4兼容无线收发器，用Z-Stack可进行应用程序的开发[5]。

　　学习型红外遥控模块利用单片机STC89C52对多个红外遥控编码的脉冲宽度进行测量，并原封不动地把发射信号中高、低电平的时间宽度记忆至扩展存储区的指定地址。当要发射红外信号时，从扩展存储区中还原出相应的红外遥控编码，并调制到38KHz的载波信号上，最后，通过三极管放大电路驱动红外发光二极管发射红外信号，达到学习和发射的目的，从而实现一个遥控器控制多种红外遥控设备。

　　3 远程控制技术

　　BOA服务器是一个小巧高效的web服务器，是一个运行于unix或linux下的，支持CGI的、适合于嵌入式系统的单任务的http服务器，源代码开放、性能高。制作网页并接入Internet，使用BOA作为web服务器，完成远程数据传输和远程控制[6]。

　　4 系统架构及工作原理

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