基于多種無線通訊技術(shù)的智能家居控制系統(tǒng)_百度文庫

1、廣東科技 2009.2. 總第 206期率為 64%。額定電流計算值 I U =1/電流折減率 =0.04/0.64=0.0625(A。 (3 在 TR 系列中選擇合適的型號 ?？紤]到 SLIC 的饋電電壓 V 晴電 =48V,而鈴流發(fā)生器的峰值電壓 v=75×1.414+48=154V, 為使鈴流繼電器和 SLIC 均得到有效的保護, 故采用了兩級 Tvs ,但兩級 T V S 的截止電壓是不 同的 。設 TVS1和 TVS2的截止電壓分別為 vNM1和 vNM2(1式, 有:vNM1(1.11.2v=(1.11.2154=169185(V; vNM2:(1.11.2V=(1.11

2、.248=5358(V。 1P p 的取值, 對于 10/1000ps 波型 , 可取 35A 或 75A 。ISDN-U 接口的雷擊浪涌保護電路如圖 2所示 。 PTC 按 五 、1.(1介紹的方法選擇, 不再贅述 。 Tvs 的截止電壓 vNM 根 據(jù)圖中直流電源電壓按 (1式確定 。ISDN-S 接口的雷擊浪涌保護電路,如圖 3所示 。 PTC 、TVS 和箝位二極管的選擇與 ISDN-U 接口的雷擊保護電路的選擇類同, 不再贅述 。E1/T1接口的雷擊浪涌保護電路如圖 4所示 。PTC 按五 、 1.(1介紹的方法選擇, 不再贅述 。 變壓器的線路 側(cè)只有 5v 的信號, 根據(jù) (1式

3、, TvS 的 v 為:v=(1.11.2V工作 =(1.11.25=5.56V。 I 的取值, 對于 10/1000ps波形, 可取 35A 或 75A , 箝位二極管選專用于此種用途的集成化器件 。 (作者單位:惠州市質(zhì)量計量監(jiān)督檢測所 圖 2ISDN-U 接口的雷擊浪涌保護電路圖 3ISDN-S 接口的雷擊浪涌保護電路圖 4E1/T1接口的雷擊浪涌保護電路!基于多種無線通訊技術(shù)的智能家居控制系統(tǒng) 劉日威 張冠文 倪樹標 陳 云引 言隨著網(wǎng)絡技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們對生活要求的不斷提高, 實現(xiàn)家庭智能控制已經(jīng)成為必然的趨勢 。 國家 建設部住宅產(chǎn)業(yè)化促進中心提出住宅小區(qū)要實現(xiàn)六項智

4、能化 要求, 其中包括實行安全防范自動化監(jiān)控管理:對住宅的火災 、 有害氣體的泄漏實行自動報警; 防盜報警系統(tǒng)應安裝紅外或微 波等各種類型報警探測器; 系統(tǒng)應能與計算機安全綜合管理系 統(tǒng)聯(lián)網(wǎng);計算機系統(tǒng)能對防盜報警系統(tǒng)進行集中管理和控制 。 在智能家居系統(tǒng)中, 將無線網(wǎng)絡技術(shù)應用于家庭網(wǎng)絡已成為勢 不可擋的趨勢 。 這不僅僅是因為無線網(wǎng)絡可以提供更大的靈活 性 、 流動性, 省去花在綜合布線上的費用和精力, 而且更因為它 符合家庭網(wǎng)絡的通訊特點 。 隨著無線網(wǎng)絡技術(shù)的進一步發(fā)展, 必將大大促進家庭網(wǎng)絡智能化的進程 1。本文介紹的智能家居控制系統(tǒng)采用 ARM 嵌入式系統(tǒng)設計, 利用 ZigBee

5、 通訊模塊構(gòu)建智能家居無線網(wǎng)絡系統(tǒng),跟各個 子控制模塊進行通訊 。 系統(tǒng)通過藍牙接口與手機或 PC 連接, 使 用手機作為用戶操控終端 。 當前手機的功能相當強大, 大多數(shù)手機已經(jīng)內(nèi)置 Java 虛擬機,利用 Java 開發(fā)工具設計功能非常 強大管理軟件, 與傳統(tǒng)的鍵盤加液晶屏的人機界面相比, 操作更靈活 、 方便 。 系統(tǒng)通過藍牙接口, 搜索用戶手機, 判斷用戶是 否在本地,而自動進行布防和設防已及切換到 GPRS 網(wǎng)絡, 進 行遠程監(jiān)控, 防止用戶忘記布防而令監(jiān)控系統(tǒng)失去作用 。1智能家居控制系統(tǒng)設計1.1系統(tǒng)功能本文介紹的家居系統(tǒng)具備以下功能 。 家用設備的數(shù)據(jù)采 集:采集家用設備包括室

6、內(nèi)溫度, 燈具家電, 防盜門等設備的狀 態(tài)數(shù)據(jù), 經(jīng)控制器處理后反饋給用戶 。 本地控制:用戶通過人機界面, 對家用設備進行監(jiān)控 。 遠程控制:遠程用戶可以通過發(fā) 送手機短信或通過互聯(lián)網(wǎng)對家庭系統(tǒng)進行控制和查詢 。 自動報 警:當控制器檢測到非法闖入或溫度超高等報警信號時, 及時 觸發(fā)室內(nèi)報警裝置,并通過發(fā)送報警短信等方式及時通知用戶 。 門禁系統(tǒng):手機內(nèi)置藍牙模塊都具有全球唯一識別碼, 利用 它識別用戶身份 。 用戶再不需記密碼,或帶其他的 IC 卡 。 家電 控制:接收用戶命令, 通過紅外發(fā)射電路控制電視 、空調(diào)等紅外 可控的家電設備 。 其它燈具等開關(guān)量控制:接收用戶命令控制摘 要:本文

7、述敘述一種新型的智能家居控制統(tǒng), 該系統(tǒng)綜合使用當前三種先進的無線通訊技術(shù):ZigBee 、 藍牙 、 GPRS 。 用戶無論在家里或外地, 只需通過手機隨時可以對系統(tǒng)進行監(jiān)控 。 使用無線技術(shù)令系統(tǒng)有更大的靈 活性, 同時可以省去花在綜合布線上的費用和精力 。 關(guān)鍵詞:ZigBee 、 藍牙 、 GPRS 、 無線網(wǎng)絡; 智能家居氣象 、 防雷 、 通信 、 通訊與電子學界55 廣東科技 2009.2. 總第 206期圖 1燈具等開關(guān)量設備 。 1.2系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)本控制系統(tǒng)分兩部分:主控制器, 各控制終端 。 系統(tǒng)框圖如 圖 1所示:主控制器相當于家庭網(wǎng)關(guān), 由 GPRS 、 藍牙 、 Zi

8、gBee 通訊模塊構(gòu)成 。 負責接收各控制終端的數(shù)據(jù),經(jīng)處理后傳給用戶手機, 同時接收用戶手機發(fā)出的指令,經(jīng)解析后分發(fā)到各個控制終 端 。1.3主控制器的硬件設計主控制器的 CPU 采用 NXP 微控制器 LPC2378, 它使用了 一個高性能的 32位 ARM7內(nèi)核,可以在高達 72MHz 的頻率 下操作 。 LPC2378含有高達 512KB 的片內(nèi) Flash 和 58KB 的片內(nèi) SRAM 存儲器,而且有 4個 16C550UART (1個帶有 IrDA 、 3個 I2C 總線接口 、 3個 SPI/SSP接口和 1個 I2S 接口 。 多個串 行通信接口增強了設計的靈活性, 提供了更

9、大的緩沖區(qū), 并且 具有更高的處理能力 。GPRS 通信模塊采用西門子公司的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊 MC35i , 支持數(shù)據(jù) 、 短信 、 語音和傳真業(yè)務 。 MC35i 是新一代 GSM/GPRS雙模模塊, 完全兼容上一代的 MC35、 TC35i ; 采用 緊湊型設計,為用戶提供了簡單 、 內(nèi)嵌式的無線 GPRS 連接 。 MC35i 的 GPRS 永久在線功能提供了最快的數(shù)據(jù)傳輸速率 。認為是最能應用在工控場合的無線方式 2。藍牙模塊采用 Ericsson 公司的 ROK 101007/1,該藍牙模塊集成度高, 功耗小, 完全兼容藍牙協(xié)議 V1.1,可嵌入任何需要 藍牙功能的設備中 。 該模塊

10、包括基帶控制器, 無線收發(fā)器, 閃存等部件, 可提供高至 HCI(主機控制接口 層的功能 。 此外, 該模 塊還提供有 USB 、 UART 和 PCM 接口,因而能方便地與主機 (host 進行通信, 另外, 該模塊還同時支持藍牙語音和數(shù)據(jù)傳 輸, 且其輸出功率能滿足藍牙 2級操作的要求 3。 1.4主控制器的嵌入式軟件設計家庭智能主控制器軟件是對遠程和本地通訊協(xié)議的解析 執(zhí)行及實時控制整個系統(tǒng)有序工作 。 主要部分包括對各個控制 終端的數(shù)據(jù)采集, 經(jīng)處理分析后, 提供給用戶查詢 。 并且實時監(jiān)測各模塊的報警信息, 實施聯(lián)動控制 。 軟件通過藍牙接口,定時 搜索用戶手機, 判斷用戶是否在本地

11、, 而自動進行布防和設防 已及切換到 GPRS 網(wǎng)絡, 以便及時通知用戶系統(tǒng)信息 。 1.5基于手機的控制終端軟件設計目前大部分手機已經(jīng)內(nèi)嵌 Java 虛擬機, 支持 Java 程序開發(fā) 。 手機所以非常適合作為家居系統(tǒng)的控制終端 。 本軟件采用SUN 公司提供的通用的開發(fā)包 J2ME Wireless ToolKit 2.2。 本 軟件主要部分包括要是顯示系統(tǒng)的各種信息,包括溫度數(shù)據(jù) 、 各電器 、 照明設備的使用狀態(tài) 、 各種報警信息 。 設置系統(tǒng)各種參數(shù), 如定時開關(guān)電器 、防盜報警的設防和撤防 、 消防報警聯(lián)動 。 發(fā)指令控制各種電器 、 照明設備 。 1.6控制終端設計控制終端需要根

12、據(jù)家居裝修布局的情況來具體設計 。 控制 終端的功能要求比較單一, 安裝比較分散 。 如家庭電器 /照明控 制 、 煤氣 /煙霧探測 、 防盜報警等 。 因此采用無線通訊可以大大 節(jié)省精力和費用 。 控制終端一般需要實現(xiàn)脈沖量數(shù)據(jù)采集, 可 采集水 、 電 、 氣三表數(shù)據(jù); 安防傳感器開關(guān)量數(shù)據(jù)采集, 可進行設防 /撤防報警 、安防報警 (紅外幕簾 、 門磁 、 窗磁 、 玻璃破碎 等 ; 模擬量數(shù)據(jù)采集; 模擬量數(shù)據(jù)輸出; 繼電器觸點輸出;CPU 可以采用通用 8位的單片機即可,根據(jù)具體控制要求靈活配 置 。 而 ZigBee 通 訊 接 口 模 塊 則 統(tǒng) 一 使 用 赫 立 訊 公 司 的 IP_Linkl270。2結(jié)束語本文介紹智能家居控制系統(tǒng)使用多種先進的無線通訊技 術(shù):ZigBee 、 藍牙和 GPRS 。 主要是充分考慮家庭內(nèi)部的特點, 提供更大的靈活性 、 擴展性, 省去花在綜合布線上的費用和精力 。使用手機作為的操作終端, 是本系統(tǒng)的一大特色 。 用戶只需 用手機就可以隨時隨地監(jiān)控整個系統(tǒng) 。 利用手機的強大功能, 系統(tǒng)可以增加更多人性化的設計, 應用前景廣闊