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智能家居把握体系设计�お�

发布时间:2018-12-11 01:06:05 文章来源:未来智讯    
    智能家居把握体系设计�お�作者:未知   摘要:[HT5”K]指出了跟着物联网在国内的风行,越来越多的人明白到物联网以及物联网在日常糊口中的运用,即智能家居。可是现实中智能家居集成解决方案价格腾贵,用户体验也不是很中意。作为极客都但愿能有本身的一套智能家居方案。在此情况下,开辟此套完全开源的智能家居把握体系可餍足极客们的这一需求。重点探究了体系的组网体式格局及体系根本和谈的基本内容。
  关头词:[HT5”K]智能家居;单片机;物联网
  收稿日期:20150326
  作者简介:沈斌涛(1993―),男,江苏姑苏人,姑苏大学应用技艺学院大学徒。
  通信作者:周源源(1989―),女,江苏姑苏人,首要从事机电一体化方面的讲授与切磋事情。
  中图分类号:[HT5”SS]TP23
  文献标识码:
  [JY]文章编号:[HT5”SS]1674994.4(2015)05026903[HK]
  1引言
  糊口质量的提高使人们对室庐情况的要求也越来越高,从而推进了智能家居技艺的降生与成长。智能家居性子便是议决谋略机网络技艺和当代把握技艺设立一个家庭综合服务与经管集成体系,蕴含家庭安防体系、主动化体系和家庭网络体系。整个体系兑现了对信息的采集、输入、输出以及集结把握,以兑现家居智能化、便捷化、高效化、舒适化的目的。
  2智能家居把握体系设计构思
  这套智能家居把握体系首要基于5.1单片机平台,能够兑现家中灯光、家电等设备的把握,而且支撑无线及有线的接入。它完全开源,利便自行扩展体系。体系由把握主机、灯光把握模块、插座把握模块、ID卡门禁模块、情况信息感知模块、蓝牙通信模块、红外放射模块以及电源和集线器组成。体系什物图见图1。
  2.1智能家居把握体系网络规程及通信和谈设计
  综合供电与通信要求的思虑,主机议决收发令牌把握总线上各从机的数据收发,从而幸免总线数据的拥堵及作梗。总线选取四线布局联贯各模块设备,对付有线通信的模块实施总线供电。可是总线线材存在内阻,模块得到的现实电压会跟着用电器电流颠簸而产生颠簸,从而引起单片机重启或者产生步骤跑飞等状态。为明白决这一问题,使用了LM7805三端稳压管来兑现对模块焦点电路的稳压(图2)。同时将总线电压升迁到了1.2V,如许理论上能够兑现总线在200mA下正常供电。LM7805输入输出端也参加了滤波电容,从而得到高质量的直流电。
  2.2把握体系根本通信和谈
  参照PROFIBUS总线的数据布局,思虑体系数据量较小的现实环境,设计了一套简化的总线通信布局,见图3、图4。
  个中,指标地址用于记载领受此数据的设备地址,数据长度用于记载数据包的长度。数据包中记载着响应的数据,操作码用于符号本数据包的用途,操作数则是用于具体的操作。各异的操作码对应者各异的操作,步骤议决辨认操作码的值,判别数据包的类型并执行响应的操作。
  23令牌把握
  因为串口特殊的双线全双工收发模式,主机在统一时间只能以领受一个从机发出的数据,为了幸免总线的拥堵,保证统一时间惟有一对设备进行通信,以是选用令牌对总线进行把握。令牌由主机发出,惟有领受到令牌的从机才能够向主机发送数据(图5)。
  主基本操作操作要领为:主机发出空令牌,从机领受到空令牌后若是有必要进行数据发送,则直接发送数据,发送完成绩告终,无需答复令牌。若是无数据发送,则将空令牌第四字节改为本机地址后发出。主机在发出令牌后主动对总线进行监听,期待数据领受。当领受到的数据帧不是令牌时,凭据操作码的类型做出响应动作。若是领受到的依然是令牌,则知道该从机无数据,主时机向下一个地址发送令牌,按照地址挨次不息轮回,从而兑现对总线的把握。
  在现实运行中发现,对许多简略的指令若是都选取通俗操作码进行操作会比力累赘。于是我们在通俗操作码根本上法则了新的急剧操作码。
  3智能家居把握体系电路设计
  31灯光把握模块
  灯光把握模块用于兑现对室内灯光的当地开关及长途开关。面板由一个指示灯和一个薄膜按键构成。指示灯显示当前继电器通断状况,即灯光状况。模块开关用于兑现灯光的当地把握(图6)。
  使用继电器模块能够完成低压直流电路对高压交流电路的开关把握,兑现对家电的通断电把握。继电器模块自带反向护卫等功能,简化开辟过程。模块专业的PCB设计能够保证体系具有优良的靠得住性和安好性。
  32插座电源把握模块
  插座把握模块用于把握插在插座上用电器是否通电,从而兑现长途对这些用电器的电源进行把握。插座模块把握的设备一般功率都比力大,安好时期所选用的继电器模块自带光耦隔离,幸免作梗。双路继电器模块能够完成对两个插座的把握,使得插座面板上的三孔和两孔插座零丁进行通断操作。
  33 ID卡门禁模块
  模块面板蕴含刷卡器、指示灯1、指示灯2。个中刷卡器内嵌入有线圈,用于和ID卡进行通信。指示灯1显示当前状况。红色表现当前门处于上锁状况,反之为绿色。指示灯2表现当前读卡状况。蓝色表现期待读卡。将ID卡亲近,若是ID有用,指示灯2显示绿色,并陪同一声蜂鸣器长响。之后门锁状况取反,指示灯1显示与刷卡前相背颜色。若是ID卡无效,指示灯2显示红色,并伴有两声短暂蜂鸣器响声。门状况稳定,指示灯1显示稳定。当模块领受到长途锁门指令后,蜂鸣器发出3声短暂响声,之后门锁进来锁状况,指示灯1显示红色。
  34情况信息感知模块
  情况信息感知模块能够兑现对情况信息的感知。模块中蕴含温度传感器、湿度传感器以及气压传感器。能够得到情况的温度、湿度以及气压数据。为了兑现切确的湿度、气压和温度数据,我们离别选用了GY-65气压模块和DHT11湿度模块。   35蓝牙通信模块
  该模块用于兑现手机对体系中各设备的无线把握。手机端安装客户端后,议决蓝牙与该模块配对。配对后议决客户端软件上的按钮发送有关代码,模块进行处置后酿成模块中通用的指令发送给主机,并接纳响应动作。软件功能近似PC端超等终端或串口助手功能,我们使用了个中的按键 模式。该模式供给了9个可界说按键。按下响应按键发送对应字符串或者ASC码,对按键进行界说后能够兑现对体系中其他模块的把握。
  36红外遥控模块
  红外遥控模块能够兑现对家中红外遥控设备的把握,拓展体系把握局限。模块首要功能是将主机发出的把握指令翻译为家电对应的红外码,并议决自带的红外发亮二极管发送给家电。这里我们以运用日本NEC的制式。当放射器按键按下后,遥控器发出颠末调制的38kHz红外方波,这些高低点评组成红外码。
  37把握主机及PC客户端
  为了兑现对整个体系的调节与把握,就必要一个把握主机用于对整个体系进行把握,于是我们设计了如许一个主机。主机自身带有LCD显示屏,能够显示体系全部模块的状况信息。主机同时带有USB接口,能够联贯电脑并使用PC端把握软件兑现对体系的把握及看管。主机步骤流程图如图7。
  4把握体系网络组网软件兑现
  串口总线虽然异国CAN总线运用普遍,但对付单片机而言,依赖自带串口功能很轻易兑现。事情体式格局2波特率固定,事情体式格局3波特率可调。所谓9位串口便是串口每次发送或者领受的数据都是9位。串口数据的前八位都议决寄放器SBUF进行发送或领受。第9位数据则存放在SCON中的RB8位或TB8位。
  串口事情在体式格局3时,单片时机主动进来多机通信模式。发送的数据均为9位。最高位也便是第9位是数据和地址的标志位。第9位为1时,表现当前发送的是地址,为0时表现当前发送的是数据。全部单片机城市领受地址,并会和自身的地址进行比力。若是比力了局一律,则将Sm2置0,期待领受数据。领受完成后Sm2置1,从头期待领受地址。若是比力了局纷歧致,则Sm2保留1稳定。之后单片时机对第9位为0的全部数据主动忽视。即使收到也不会发生领受间断,从而兑现多机通信(图8)。
  发送函数用于将数据打包后发送出去。函数会主动完成数据帧拼装;串口间断处置函数用于在串口领受到数据发生间断时做出响应的相应,单片机在发生间断后主动跳转到该函数中;牌分派及处置函数用于分派和处置令牌数据。主机在步骤中会按照地址挨次逐个发送令牌,从机领受的令牌后凭据本身的必要发送响应的令牌或者数据给主机。在该函数中首要完成对令牌的分派以及对从机答复的步骤做出响应处置。
  函数中凭据操作码的各异挪用响应的函数兑现急剧操作。急剧操作函数用于处置急剧操作指令。状况上报函数用于将本机的状况字节打包成数据帧发送给主机,兑现主机对各从机的实时看管。选用了PROTUES平台进行仿真,在元件库中直接选择AT89C5.1单片机联贯后就能够兑现仿真。使用软件自带的串口东西能够对串口进行实时监控。议决主机的令牌把握,胜利幸免了主从布局信道拥堵的问题。
  5结语
  智能家居把握体系完成了筹划的全部功能,能够兑现当地及长途的开关量把握和模仿量数据采集。在后期调试过程中发现一些设计缺陷,包罗通信口务必严峻接线,若将电源线错误接入通信线会造成体系大规模损坏,将来必要从头设计,将TTL电平转换为其它高电压电平后接入总线,以幸免这一状态。别的全部接入总线的设备都务必正常供电,如有设备被断电,会造成总线被强制拉低,引起体系瘫痪,自检步骤也无法检失足误,必要人造查抄。这将会作为体系下一步改良的指标。
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