基于多種無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)的智能家居控制系統(tǒng)_百度文庫(kù)

1、廣東科技 2009.2. 總第 206期率為 64%。額定電流計(jì)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(hào) ?？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(hù), 故采用了兩級(jí) Tvs ,但兩級(jí) T V S 的截止電壓是不 同的 。設(shè) 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(duì)于 10/1000ps 波型 , 可取 35A 或 75A 。ISDN-U 接口的雷擊浪涌保護(hù)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(hù)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(hù)電路的選擇類(lèi)同, 不再贅述 。E1/T1接口的雷擊浪涌保護(hù)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(xiàn)路 側(cè)只有 5v 的信號(hào), 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(duì)于 10/1000ps波形, 可取 35A 或 75A , 箝位二極管選專(zhuān)用于此種用途的集成化器件 。 (作者單位:惠州市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)所 圖 2ISDN-U 接口的雷擊浪涌保護(hù)電路圖 3ISDN-S 接口的雷擊浪涌保護(hù)電路圖 4E1/T1接口的雷擊浪涌保護(hù)電路!基于多種無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)的智能家居控制系統(tǒng) 劉日威 張冠文 倪樹(shù)標(biāo) 陳 云引 言隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們對(duì)生活要求的不斷提高, 實(shí)現(xiàn)家庭智能控制已經(jīng)成為必然的趨勢(shì) 。 國(guó)家 建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心提出住宅小區(qū)要實(shí)現(xiàn)六項(xiàng)智

4、能化 要求, 其中包括實(shí)行安全防范自動(dòng)化監(jiān)控管理:對(duì)住宅的火災(zāi) 、 有害氣體的泄漏實(shí)行自動(dòng)報(bào)警; 防盜報(bào)警系統(tǒng)應(yīng)安裝紅外或微 波等各種類(lèi)型報(bào)警探測(cè)器; 系統(tǒng)應(yīng)能與計(jì)算機(jī)安全綜合管理系 統(tǒng)聯(lián)網(wǎng);計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能對(duì)防盜報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行集中管理和控制 。 在智能家居系統(tǒng)中, 將無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于家庭網(wǎng)絡(luò)已成為勢(shì) 不可擋的趨勢(shì) 。 這不僅僅是因?yàn)闊o(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可以提供更大的靈活 性 、 流動(dòng)性, 省去花在綜合布線(xiàn)上的費(fèi)用和精力, 而且更因?yàn)樗?符合家庭網(wǎng)絡(luò)的通訊特點(diǎn) 。 隨著無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展, 必將大大促進(jìn)家庭網(wǎng)絡(luò)智能化的進(jìn)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(shè)計(jì), 利用 ZigBee

5、 通訊模塊構(gòu)建智能家居無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),跟各個(gè) 子控制模塊進(jìn)行通訊 。 系統(tǒng)通過(guò)藍(lán)牙接口與手機(jī)或 PC 連接, 使 用手機(jī)作為用戶(hù)操控終端 。 當(dāng)前手機(jī)的功能相當(dāng)強(qiáng)大, 大多數(shù)手機(jī)已經(jīng)內(nèi)置 Java 虛擬機(jī),利用 Java 開(kāi)發(fā)工具設(shè)計(jì)功能非常 強(qiáng)大管理軟件, 與傳統(tǒng)的鍵盤(pán)加液晶屏的人機(jī)界面相比, 操作更靈活 、 方便 。 系統(tǒng)通過(guò)藍(lán)牙接口, 搜索用戶(hù)手機(jī), 判斷用戶(hù)是 否在本地,而自動(dòng)進(jìn)行布防和設(shè)防已及切換到 GPRS 網(wǎng)絡(luò), 進(jìn) 行遠(yuǎn)程監(jiān)控, 防止用戶(hù)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(shè)計(jì)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(shè)備的數(shù)據(jù)采 集:采集家用設(shè)備包括室

6、內(nèi)溫度, 燈具家電, 防盜門(mén)等設(shè)備的狀 態(tài)數(shù)據(jù), 經(jīng)控制器處理后反饋給用戶(hù) 。 本地控制:用戶(hù)通過(guò)人機(jī)界面, 對(duì)家用設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控 。 遠(yuǎn)程控制:遠(yuǎn)程用戶(hù)可以通過(guò)發(fā) 送手機(jī)短信或通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)家庭系統(tǒng)進(jìn)行控制和查詢(xún) 。 自動(dòng)報(bào) 警:當(dāng)控制器檢測(cè)到非法闖入或溫度超高等報(bào)警信號(hào)時(shí), 及時(shí) 觸發(fā)室內(nèi)報(bào)警裝置,并通過(guò)發(fā)送報(bào)警短信等方式及時(shí)通知用戶(hù) 。 門(mén)禁系統(tǒng):手機(jī)內(nèi)置藍(lán)牙模塊都具有全球唯一識(shí)別碼, 利用 它識(shí)別用戶(hù)身份 。 用戶(hù)再不需記密碼,或帶其他的 IC 卡 。 家電 控制:接收用戶(hù)命令, 通過(guò)紅外發(fā)射電路控制電視 、空調(diào)等紅外 可控的家電設(shè)備 。 其它燈具等開(kāi)關(guān)量控制:接收用戶(hù)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(dāng)前三種先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù):ZigBee 、 藍(lán)牙 、 GPRS 。 用戶(hù)無(wú)論在家里或外地, 只需通過(guò)手機(jī)隨時(shí)可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控 。 使用無(wú)線(xiàn)技術(shù)令系統(tǒng)有更大的靈 活性, 同時(shí)可以省去花在綜合布線(xiàn)上的費(fèi)用和精力 。 關(guān)鍵詞:ZigBee 、 藍(lán)牙 、 GPRS 、 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò); 智能家居氣象 、 防雷 、 通信 、 通訊與電子學(xué)界55 廣東科技 2009.2. 總第 206期圖 1燈具等開(kāi)關(guān)量設(shè)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(dāng)于家庭網(wǎng)關(guān), 由 GPRS 、 藍(lán)牙 、 Zi

8、gBee 通訊模塊構(gòu)成 。 負(fù)責(zé)接收各控制終端的數(shù)據(jù),經(jīng)處理后傳給用戶(hù)手機(jī), 同時(shí)接收用戶(hù)手機(jī)發(fā)出的指令,經(jīng)解析后分發(fā)到各個(gè)控制終 端 。1.3主控制器的硬件設(shè)計(jì)主控制器的 CPU 采用 NXP 微控制器 LPC2378, 它使用了 一個(gè)高性能的 32位 ARM7內(nèi)核,可以在高達(dá) 72MHz 的頻率 下操作 。 LPC2378含有高達(dá) 512KB 的片內(nèi) Flash 和 58KB 的片內(nèi) SRAM 存儲(chǔ)器,而且有 4個(gè) 16C550UART (1個(gè)帶有 IrDA 、 3個(gè) I2C 總線(xiàn)接口 、 3個(gè) SPI/SSP接口和 1個(gè) I2S 接口 。 多個(gè)串 行通信接口增強(qiáng)了設(shè)計(jì)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(mén)子公司的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸模塊 MC35i , 支持?jǐn)?shù)據(jù) 、 短信 、 語(yǔ)音和傳真業(yè)務(wù) 。 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(shè)計(jì),為用戶(hù)提供了簡(jiǎn)單 、 內(nèi)嵌式的無(wú)線(xiàn) GPRS 連接 。 MC35i 的 GPRS 永久在線(xiàn)功能提供了最快的數(shù)據(jù)傳輸速率 。認(rèn)為是最能應(yīng)用在工控場(chǎng)合的無(wú)線(xiàn)方式 2。藍(lán)牙模塊采用 Ericsson 公司的 ROK 101007/1,該藍(lán)牙模塊集成度高, 功耗小, 完全兼容藍(lán)牙協(xié)議 V1.1,可嵌入任何需要 藍(lán)牙功能的設(shè)備中 。 該模塊

10、包括基帶控制器, 無(wú)線(xiàn)收發(fā)器, 閃存等部件, 可提供高至 HCI(主機(jī)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(jī) (host 進(jìn)行通信, 另外, 該模塊還同時(shí)支持藍(lán)牙語(yǔ)音和數(shù)據(jù)傳 輸, 且其輸出功率能滿(mǎn)足藍(lán)牙 2級(jí)操作的要求 3。 1.4主控制器的嵌入式軟件設(shè)計(jì)家庭智能主控制器軟件是對(duì)遠(yuǎn)程和本地通訊協(xié)議的解析 執(zhí)行及實(shí)時(shí)控制整個(gè)系統(tǒng)有序工作 。 主要部分包括對(duì)各個(gè)控制 終端的數(shù)據(jù)采集, 經(jīng)處理分析后, 提供給用戶(hù)查詢(xún) 。 并且實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各模塊的報(bào)警信息, 實(shí)施聯(lián)動(dòng)控制 。 軟件通過(guò)藍(lán)牙接口,定時(shí) 搜索用戶(hù)手機(jī), 判斷用戶(hù)是否在本地

11、, 而自動(dòng)進(jìn)行布防和設(shè)防 已及切換到 GPRS 網(wǎng)絡(luò), 以便及時(shí)通知用戶(hù)系統(tǒng)信息 。 1.5基于手機(jī)的控制終端軟件設(shè)計(jì)目前大部分手機(jī)已經(jīng)內(nèi)嵌 Java 虛擬機(jī), 支持 Java 程序開(kāi)發(fā) 。 手機(jī)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(kāi)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(shè)備的使用狀態(tài) 、 各種報(bào)警信息 。 設(shè)置系統(tǒng)各種參數(shù), 如定時(shí)開(kāi)關(guān)電器 、防盜報(bào)警的設(shè)防和撤防 、 消防報(bào)警聯(lián)動(dòng) 。 發(fā)指令控制各種電器 、 照明設(shè)備 。 1.6控制終端設(shè)計(jì)控制終端需要根

12、據(jù)家居裝修布局的情況來(lái)具體設(shè)計(jì) 。 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(cè) 、 防盜報(bào)警等 。 因此采用無(wú)線(xiàn)通訊可以大大 節(jié)省精力和費(fèi)用 。 控制終端一般需要實(shí)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(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)采集, 可進(jìn)行設(shè)防 /撤防報(bào)警 、安防報(bào)警 (紅外幕簾 、 門(mén)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(diǎn)輸出;CPU 可以采用通用 8位的單片機(jī)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(yǔ)本文介紹智能家居控制系統(tǒng)使用多種先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)通訊技 術(shù):ZigBee 、 藍(lán)牙和 GPRS 。 主要是充分考慮家庭內(nèi)部的特點(diǎn), 提供更大的靈活性 、 擴(kuò)展性, 省去花在綜合布線(xiàn)上的費(fèi)用和精力 。使用手機(jī)作為的操作終端, 是本系統(tǒng)的一大特色 。 用戶(hù)只需 用手機(jī)就可以隨時(shí)隨地監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng) 。 利用手機(jī)的強(qiáng)大功能, 系統(tǒng)可以增加更多人性化的設(shè)計(jì), 應(yīng)用前景廣闊