家用電器的使用是人們繁忙工作生活必不可少的部分，但往往存在著人走不斷電，或者忘記關閉家用電器的現象，造成了能源的浪費，還存在著安全隱患。例如，公用樓梯內的路燈，沒有人路過的時候，燈也總是亮的，很浪費電。如果能使路燈在有人走過的時候點亮，當人走過之后，路燈再熄滅，這樣不但節省能源，而且還不影響正常使用。

節能環保的生活主題，使得智能家居系統更加引人注目。智能家居系統與傳統家居系統最大區別在于，賦予了家庭里所有物品以“智慧”，使它們能夠“自發”、“主動”地與家庭網關、與人溝通并實現信息的交互。RFID技術可以首先使智能家居系統自動識別、感知家用電器，系統然后再智能管理，從而達到節能自控的目的。

1、總體方案

本系統是以51系列單片微型計算機為控制核心，RFID無線射頻技術為識別手段的智能家居節能自控系統。本系統需要人員攜帶門卡進出房間，單片機通過讀取門卡上的編號和信息識別來客是否是本房間的。如果不是則會對其進行抓拍照片，因此能在室內的東西丟失后快速的辨別盜竊人身份。

智能照明管理系統是本系統的重要組成部分。當室內的人離開房間后，單片機控制的各個模塊會判斷室內是否有人，如果沒人，將進行斷電；當房間再進入人時，重新給房間供電。智能照明管理系統除了具有傳統功能以外，還能感測諸如人體運動和周圍環境照度，以自動控制燈的開關及調光，做到“人來燈亮，人走燈滅”。智能照明中的燈光調節系統能夠依照需要模擬自然界太陽光的變化，用戶只要輕觸開關或手中的遙控器就可以感受從夏到冬，從春到秋的模擬性季節變化，甚至可以模擬一天中的不同時段。

2、系統組成

本系統應用了多種傳感器采集室內物理參數，然后通過多方面的信息綜合判斷室內人員、環境情況。避免了房間內有人斷電、房間內無人供電的失誤操作。如圖1所示，系統由下面幾部分組成：①紅外傳感器。利用紅外輻射與物質相互作用所呈現出來的物理效應探測紅外輻射的傳感器，多數情況下是利用這種相互作用所呈現出的電學效應。②聲音傳感器。用來接收聲波，聲波使駐極體薄膜振動，導致電容的變化，而產生與之對應變化的微小電壓，經過轉換后，傳給單片微型計算機。③釋熱傳感器。傳感器的作用是把各種被測物體的釋熱信號轉換為電信號。④RFID傳感器。一般包含射頻信號發射單元器，高頻接收單元和控制單元。⑤微型攝像頭。負責抓拍圖像，具有體積小、隱蔽性比較好。⑥家電控制器。主要包括與智能家電的各種控制接口和驅動電路。

單片機控制器通過紅外傳感器、聲音傳感器、釋熱傳感器采集信息，對室內是否有人進行分析。紅外傳感器為第一層檢測，當有人進入房間的時候紅外傳感器就會感應到，聲音傳感器為第二層檢測、釋熱傳感器為第三層檢測。單片機綜合分析后進行計數，然后控制驅動電路對家用電器供電。當人從房間內走出去之后，紅外傳感器首先判斷房間內是否有人，然后聲音傳感器，最后結合釋熱傳感器，只有當三種傳感器都確定房間內沒有人的時候才會進行斷電。當有人進入房間的時候，RFID會檢測你是否帶有房卡，房卡是否滿足要求，如果有房卡并且符合要求，則進行傳感器檢測；否則，則會對進入房間的人進行拍照，開啟防盜功能，進行報警。

3、RFID模塊硬件設計

本系統采用符合ISO/IEC 14443A協議Mifare one S50格式的RFID標簽及讀寫器。首先，智能家居系統用戶佩戴RFID標簽，該電子標簽的電氣部分只由一個天線和ASIC組成。電子標簽的天線是只有幾組繞線的線圈，很適于封裝到IS0電子標簽中。電子標簽的ASIC由一個高速(106KB波特率)的RF接口，一個控制單元和一個EEPROM組成。發射或接收的數據存儲在Mifare one電子標簽內的EEPROM內。EEPROM分為16個扇區，每個扇區由4塊組成，第0扇區的塊0(即絕對地址0塊)，它用于存放廠商代碼，已經固化，不可更改。每個扇區的塊0、塊1、塊2為數據塊，可用于存貯數據。數據塊可作兩種應用：一種用作一般的數據保存，可以進行讀、寫操作；另一種用作數據值，可以進行初始化值、加值、減值、讀值操作。每個扇區的塊3為控制塊，包括了密碼A、存取控制、密碼B。

其次，RFID讀寫器CY-14443A系列射頻讀寫模塊采用基于ISO14443標準的非接觸卡讀卡機專用芯片。采用0.6微米CMOS EEPROM工藝，支持ISO14443 type A協議，支持MIFARE標準的加密算法。芯片內部高度集成了模擬調制解調電路，只需最少量的外圍電路就可以工作，支持UART接口(-C)，I2C接口(-U)，或者SPI接口(-P)，數字電路具有TTL、CMOS兩種電壓工作模式。

本系統控制核心單片機使用RFID讀寫模塊的UART接口與其交互信息，完成智能家居系統對用戶的身份識別。單片機通過UART接口向RFID讀寫模塊芯片發送命令后，讀寫模塊按照非接觸式射頻卡協議格式，通過天線及其匹配電路向附近發出一組固定頻率的調制信號13.56MHZ進行尋卡。當有RFID卡片在有效工作范圍內時，卡片將回復卡片類型，建立卡片與讀寫模塊的第一步聯系，密碼驗證通過后就可以對卡片進行讀寫等應用操作。

4、RFID讀寫模塊軟件設計

單片機與RFID模塊通信規則制定如下：①通信波特率：19200bps，即每秒傳送19200比特。②命令幀格式為：前導頭+通信長度+命令字+數據域+校驗碼。③送命令幀之后，返回值的格式如下：前導頭+通信長度+上次所發送的命令字+數據域+校驗碼。其中，前導頭表示0xAA0xBB兩個字節，若數據域中也包含0xAA那么緊隨其后為數據0，但是長度字不增加。通信長度表示去掉前導頭之外的通信幀所有字節數。校驗碼表示去掉前導頭和校驗碼字節之外，所有通訊幀所含字節的異或值。RFID命令幀數組cmdsend賦值的核心代碼如下：

#define PCD_PN 0x01//設備型號命令字常量被賦初值。

#define AUTOSEARCH 0x13//自動尋卡命令字常量被賦初值。

cmdsend[0] = 0xAA；

cmdsend[1] = 0xBB；//命令幀的前導頭由0xAA0xBB兩個字節構成。

switch(m_MODE)//根據命令字在命令表中的序列號分別填充命令幀數組cmdsend。

{case 1：//命令表中第1號命令字，作用是獲得8個字節的設備型號。

cmdsend[2]=2；//通信長度字段賦值。

cmdsend[3]=PCD_PN；//命令字字段賦值。

CheckSum(&cmdsend[2])；//校驗碼字段賦值。

break；

case 6：//命令表中第6號命令字，作用是設置RFID讀寫芯片是否工作在自動尋卡模式。

cmdsend[2]=3；//通信長度字段賦值。

cmdsend[3]=AUTOSEARCH；//命令字字段賦值。

cmdsend[4]=1；//數據域字段賦值，值為1表示自動尋卡，值為0表示被動尋卡。

CheckSum(&cmdsend[2])；//校驗碼字段賦值。

break；

……}

5、結語

本文闡述的這種家用電路系統以單片微型計算機為控制核心，采用RFID射頻識別技術進行信息采集，自動地、準確地對房間內情況進行判斷，更智能，更精確地對供電電路進行控制，達到節能使用電器的目的。在實驗室環境下進行測試運行，工作穩定，性能良好，實現了省電節能的效果，達到節能減排的實用目的。?