時間：2023-06-29 16:23:40
導(dǎo)語：在智能家居設(shè)計的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
摘要：簡要介紹了電力線通信技術(shù)，分析了對利用電力線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能家居網(wǎng)絡(luò)的載波技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)等組網(wǎng)關(guān)鍵問題，介紹了一種基于LonWorks技術(shù)的電力線智能家居網(wǎng)絡(luò)解決方案。
基于電力線通信技術(shù)的智能家居網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，利用電力線通信技術(shù)通過電源插座完成家庭聯(lián)網(wǎng)，并為家庭網(wǎng)絡(luò)提供互聯(lián)網(wǎng)接入和多媒體音視頻業(yè)務(wù)，通過家庭服務(wù)器對接入家庭網(wǎng)絡(luò)的信息家電、安全系統(tǒng)實(shí)行監(jiān)控和管理。
一、電力線通信技術(shù)概述
電力線通信技術(shù)(PLC)是把載有信息的高頻加載于電流，用電力線傳輸，通過調(diào)制解調(diào)器將高頻信號從電流中分離出來，傳送到計算機(jī)或其他信息家電，以實(shí)現(xiàn)信息傳遞的一種通信方式。目前PLC技術(shù)已經(jīng)形成寬帶接入型與家庭網(wǎng)絡(luò)型兩種發(fā)展模式，家庭網(wǎng)絡(luò)型是指通過電力線在用戶家中組建高速LAN。這種模式的PLC只提供家庭內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)，即通過家庭的內(nèi)部的普通電力線，進(jìn)行組網(wǎng)連接家庭內(nèi)部局域網(wǎng)。電力線通信技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：信息家電可以通過電力線進(jìn)行通信，無需另外布線，利用電源線實(shí)現(xiàn)智能家居網(wǎng)絡(luò)成本較低；電力網(wǎng)是覆蓋范圍最廣的網(wǎng)絡(luò)，PLC技術(shù)可以輕松地滲透到每個家庭，其應(yīng)用范圍廣泛；網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)是電源插座，電源插座隨處可見，數(shù)目較多且接插方便；不需要撥號，接入電源插座即接入網(wǎng)絡(luò)；電力線載波通信較容易實(shí)現(xiàn)自動抄表、家居監(jiān)控等功能。利用電力線載波通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能家居網(wǎng)絡(luò)最方便。
二、電力線智能家居網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵問題
2.1載波技術(shù)1)正交頻分多路復(fù)用技術(shù)。低壓電力線載波信道的傳輸特性的特點(diǎn)是具有時變性，衰減較大，而且各種干擾噪聲復(fù)雜。為提高電力線網(wǎng)絡(luò)的傳輸質(zhì)量，電力線通信大都采用正交頻分多路復(fù)用技術(shù)(OFDM)進(jìn)行調(diào)制。即將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為N個并行數(shù)據(jù)分配給N個不同的正交子載波，實(shí)現(xiàn)并行數(shù)據(jù)傳輸。這樣既可得到很高的數(shù)據(jù)傳送速率，又能夠有效地抑制碼間干擾。應(yīng)用OFDM技術(shù)于電力線通信中具有明顯的優(yōu)越性。OFDM頻帶不僅利用率高，而且抗干擾性強(qiáng)，可以克服電力線上固有的高噪聲、多徑效應(yīng)和頻率衰減等現(xiàn)象，有效利用現(xiàn)有低壓電力線實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字通信。2)擴(kuò)展頻譜調(diào)制技術(shù)。這一技術(shù)的抗干擾和抗多徑效應(yīng)也較強(qiáng)。因此，也有一些廠家采用這種技術(shù)開發(fā)電力通信產(chǎn)品。擴(kuò)展頻譜調(diào)制技術(shù)在相對較寬的頻帶上擴(kuò)展了信號頻譜，降低了信號的功率譜密度，降低了電磁輻射，削弱了對其他通信系統(tǒng)的干擾。而且接收端通過窄帶濾波技術(shù)提取有用信號，信號的信噪比很高，抗干擾性增強(qiáng)。另外，擴(kuò)頻通信可以實(shí)現(xiàn)碼分多址。對于1Mbps左右的系統(tǒng)，應(yīng)用擴(kuò)頻技術(shù)就可以完全滿足傳輸容量的要求，且其設(shè)備簡單，擴(kuò)頻調(diào)制方式較為經(jīng)濟(jì)。當(dāng)傳輸速率要求在10Mbps及以上時，擴(kuò)頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)起來較困難。在10Mbps及以上傳輸速率宜采用OFDM調(diào)制技術(shù)。
2.2網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)目前，家庭自動化網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)有許多種，較為成熟的有X210、CEBus和LonWorks等。1)X210是最早應(yīng)用于家庭設(shè)備自動控制系統(tǒng)的。X210的控制模式為主從控制模式，信息是單向傳輸?shù)?，從控點(diǎn)只能接收主控點(diǎn)發(fā)來的信息，不能反饋。X210的系統(tǒng)信息的傳輸較慢(傳送一個指令需時0.883s)，抗干擾性能差，可用節(jié)點(diǎn)數(shù)為256個，只能用于普通家庭中的簡單控制和專項(xiàng)控制。但其價格十分低廉，而且安裝使用較方便，如僅組建一個簡單的家居智能網(wǎng)絡(luò)，可以考慮X210技術(shù)。2)CEBus是一個較完整的開放系統(tǒng)，美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)于1992年正式推出，并定為IS260/EIA2600標(biāo)準(zhǔn)。它定義了在幾乎所有傳送媒體(Medium)中信號的傳輸標(biāo)準(zhǔn)，并要求控制信號在所有的媒體中都要以相同的傳送速度(10Kbps)傳送，從而有效地避免信號傳輸中可能出現(xiàn)的“瓶頸”問題。CEBus的抗干擾能力比X210強(qiáng)，控制功能亦十分豐富。但接口技術(shù)比較復(fù)雜，價錢較貴，在中國的應(yīng)用不多見。3)LonWorks是由美國Echelon公司于1990年12月開發(fā)成功的全分布式智能控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。1997年8月，被EIA的集成家庭系統(tǒng)技術(shù)委員會定為家庭網(wǎng)絡(luò)(HomeNetworking)的標(biāo)準(zhǔn)。Lon2Works完全支持OSI的7成協(xié)議，具有良好的開放性、互操作性，其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成以分布控制為控制模式。對于網(wǎng)絡(luò)家電來說，只需要將已定義的的網(wǎng)絡(luò)家電之間信息傳遞的語法和語義標(biāo)準(zhǔn)在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)后，就能夠?qū)崿F(xiàn)不同廠商之間產(chǎn)品的相互兼容。LonWorks的分布式架構(gòu)使其具有獨(dú)立性，部分節(jié)點(diǎn)的故障不會造成系統(tǒng)癱瘓。LonWorks最基本的部件是同時具有通信與控制功能的神經(jīng)元芯片，具有很強(qiáng)的通信能力和一定的數(shù)據(jù)處理能力。其抗干擾能力很強(qiáng)，其可靠度是這三種網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)最高的(約99.8%)，并具有完善的開發(fā)系統(tǒng)和工具。LonWorks的分布式架構(gòu)，每一個控制裝置都可以有隨插即用的功能，減免了二次拉線造成的成本，并避免了重新布線的不便。LonWorks可擴(kuò)展性強(qiáng)，在將來對系統(tǒng)升級時，可充分利用原有資源，降低升級的復(fù)雜性及成本。上述三類家庭自動化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都是各有其特點(diǎn)，組網(wǎng)時可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。但如果要組建一個統(tǒng)一的、操作性強(qiáng)、功能完善、可靠性高、可擴(kuò)展性強(qiáng)的家居智能網(wǎng)絡(luò)，采用LonWorks技術(shù)是一個明智的選擇。
三、電力線智能家居網(wǎng)絡(luò)的組成
本文以LonWorks技術(shù)為基礎(chǔ)，采用電力線載波技術(shù)來構(gòu)建家居智能網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)以分布控制、集中管理為控制模式，其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可依靠網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)完成自治的控制功能，通信媒體采用電力線。主控節(jié)點(diǎn)與家用電腦相連，可控制從節(jié)點(diǎn)的功能配置并監(jiān)控從節(jié)點(diǎn)的狀況，并且還負(fù)責(zé)與Internet的通信。通過主控節(jié)點(diǎn)可查看電表、水表、煤氣表的讀數(shù)，實(shí)現(xiàn)三表的集抄。從節(jié)點(diǎn)可接收從電力線傳來的控制信息，完成自治的控制功能，同時反饋家電的一些狀態(tài)信息。從節(jié)點(diǎn)由電力線網(wǎng)關(guān)、信息家用電器組成。在這個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，電力網(wǎng)關(guān)是一個重要的部件，它用于對網(wǎng)絡(luò)信息的發(fā)送與接收。電力網(wǎng)關(guān)由基于LonWorks網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的LonTalk網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和神經(jīng)芯片、電力線載波模塊和耦合電路組成。
一、智能家居系統(tǒng)設(shè)計的流程
單片機(jī)系統(tǒng)是微機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品化的最佳機(jī)種之一，其系統(tǒng)本身具備很多優(yōu)點(diǎn)。例如，較其他系統(tǒng)，單片系統(tǒng)的體積更小，成本更低，功能性更加強(qiáng)大，單片機(jī)所帶來的系統(tǒng)已經(jīng)在智能化產(chǎn)品工業(yè)制作中被廣泛應(yīng)用。并且隨著技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，逐漸完善的單片機(jī)系統(tǒng)能夠滿足設(shè)計過程中的各種要求。
在總體設(shè)計的流程中，外界信息經(jīng)過感應(yīng)器傳導(dǎo)，其信號內(nèi)容進(jìn)行放大與整形，進(jìn)一步傳導(dǎo)單片機(jī)信號分析處理，再由單片機(jī)系統(tǒng)與外部信息結(jié)構(gòu)進(jìn)行指導(dǎo)交換，引導(dǎo)紅外與光電裝置，將信息內(nèi)容傳遞于執(zhí)行器件。在控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)控制器會接收到遠(yuǎn)端傳遞過來的信號，并且對其解碼，再傳遞給中央處理系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)的設(shè)計中，我們要充分考慮用戶使用的便捷性，在控制系統(tǒng)中添加語音提示操作系統(tǒng)，使用戶能夠在無人值守系統(tǒng)的情況下，更好地進(jìn)行系統(tǒng)操作。
二、智能家居系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計
(一)傳感器應(yīng)用設(shè)計
傳感器的應(yīng)用設(shè)計，是家庭智能設(shè)計過程中的信號來源。在傳感器設(shè)計上，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品本身的特點(diǎn)添加各種感應(yīng)裝置。在智能家居系統(tǒng)中，火災(zāi)警報傳感器是設(shè)計的第一項(xiàng)，火災(zāi)煙霧傳感器的體積小、可靠性高，能夠及時將煙霧信號轉(zhuǎn)換為電信號，在智能家居的設(shè)計中，煙霧傳感器可以固定在每個房間的天花板或者墻壁上，將家居系統(tǒng)與小區(qū)或消防警報系統(tǒng)相鏈接，充分利用智能家居系統(tǒng)的安全性。
其次，我們要設(shè)立可燃?xì)怏w傳感器，將感應(yīng)器放置于廚房等氣體容易泄露的地方，監(jiān)視氣體疏通管道的安全性，如果發(fā)生天然氣泄露等情況，感應(yīng)器會自動關(guān)閉天然氣輸送管道閥門，并且向外界發(fā)出信號，及時通知家庭以及小區(qū)物業(yè)，降低財產(chǎn)損失。在可燃?xì)怏w感應(yīng)器設(shè)置上，利用氣體濃度來對天然氣等裝置進(jìn)行監(jiān)控。在智能家居生活中，防盜報警系統(tǒng)可以分為兩部分，一部分是對家庭周圍環(huán)境的防護(hù)，例如周圍環(huán)境的監(jiān)視控制，門窗系統(tǒng)中的開關(guān)以及玻璃周圍的感應(yīng)系統(tǒng)等;另一部分是針對
家庭無人的情況，對于室內(nèi)的感應(yīng)防盜系統(tǒng)，利用紅外感應(yīng)裝置，在他人進(jìn)入房間且未關(guān)閉監(jiān)控系統(tǒng)的情況下發(fā)出警報。在房間有人活動的時候，關(guān)閉室內(nèi)防盜系統(tǒng)，開啟室外防盜系統(tǒng)，在無人活動的情況下，室外系統(tǒng)與室內(nèi)系統(tǒng)均開啟，并且防盜系統(tǒng)的靈敏程度可以根據(jù)房屋周圍環(huán)境而設(shè)定。
(二)通訊接口應(yīng)用設(shè)計
智能家居的生活控制系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)通信電路需要完成信息的接受與發(fā)送、與計算機(jī)的溝通、與軟件的控制等幾個方面。分析模塊組成部分可以發(fā)現(xiàn)，GSM基帶處理器相較于供電模塊、閃存、天線接口等幾個部分而言是TC35的核心，GSM主要負(fù)責(zé)處理終點(diǎn)內(nèi)的語音與數(shù)據(jù)信號，并且在不需要額外增加電路支持的情況下，可以完成FR和EFR的編碼工作。
在連接方式上，TC35與單片機(jī)需要采用串行異步通信接口，使用紅外和通信電纜兩種傳輸方式進(jìn)行傳輸。在整體的傳輸設(shè)計過程中，紅外接口的特點(diǎn)在于信號穩(wěn)定，接口之間相互獨(dú)立，使用方面抗干擾性強(qiáng)，不會對手機(jī)的通訊產(chǎn)生影響，缺點(diǎn)是傳輸?shù)木嚯x有限，傳播的方向受到接口的限制。而電纜連接的通訊裝置傳輸距離遠(yuǎn)，可靠性高，不過缺點(diǎn)在于傳輸接口的電氣參數(shù)不兼容，設(shè)計過程中容易對手機(jī)的通訊產(chǎn)生影響。在接口的設(shè)計中，要分析家庭周圍的環(huán)境，考慮接口信號對于家庭通訊設(shè)備的影響，選擇合適的接口，應(yīng)力求將紅外接口與電纜接口進(jìn)行結(jié)合，提高智能家居系統(tǒng)工作的效率。
(三)紅外線應(yīng)用設(shè)計
在系統(tǒng)設(shè)計的控制方面，可以加入更多的紅外設(shè)計理念，在智能家居設(shè)計中，紅外遙控器是被廣泛應(yīng)用的，但是在實(shí)際操作過程中，一個紅外遙控器所針對的只是特定的品牌產(chǎn)品，遙控器之間的兼容性很差，在新型智能家居設(shè)計中，可以利用紅外插座、紅外開關(guān)等產(chǎn)品，將電器的操作信號與電信號進(jìn)行混合，利用紅外系統(tǒng)中的學(xué)習(xí)與記憶功能，使紅外插座成為信號傳遞的樞紐，同時利用單片機(jī)對遙控器發(fā)射出信號的波形進(jìn)行測量，然后對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋，從而提高遙控器的效率，實(shí)現(xiàn)家庭智能控制系統(tǒng)的優(yōu)化。
總之，在智能家居系統(tǒng)的設(shè)計中，首先要明確選擇系統(tǒng)的性質(zhì)，其次建立合理的設(shè)計流程。設(shè)計過程要符合信息技術(shù)的要求，并且最大化地提高用戶的使用效率。在應(yīng)用設(shè)計方面，分析傳感器的種類并選擇合適的連接端口，提高控制系統(tǒng)的靈敏度，并結(jié)合紅外線感應(yīng)技術(shù)，增強(qiáng)智能家居控制系統(tǒng)的完整性，使其能更好地提高人們生活質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；智能家居；系統(tǒng)設(shè)計
隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，世界也開始進(jìn)入了信息化時代，而如今科學(xué)家將計算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)融入了人們的日常生活和工作中，也就是智能化的應(yīng)用。智能化的應(yīng)用雖然從起源到現(xiàn)在只有二十多年的時間，但是其發(fā)展速度已經(jīng)在各大發(fā)達(dá)國家中得到廣泛應(yīng)用，特別是在建筑行業(yè)以及家居行業(yè)中已經(jīng)使用在人們的生活和工作當(dāng)中，這不僅僅是世界科學(xué)上的一大突破，更是讓人們的生活和工作迎來了一個全新的、高科技和安全舒適的環(huán)境。
1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居與傳統(tǒng)智能家居的比較及發(fā)展趨勢
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居是通過無線連接方式將家庭中的各種使用電器科學(xué)合理的組織、聯(lián)系起來，形成一個完整的控制系統(tǒng)，而傳統(tǒng)的智能家居是每個家居帶有智能化的獨(dú)立工作，它們是單一化的、無聯(lián)系性的個體，因此在兩者比較中，可以發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居在控制和管理方面會比傳統(tǒng)的智能家居更加的節(jié)省時間以及管理成本，在使用處理方面會更加的簡單方便，可以說物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居給人們的生活和工作帶來更簡便、更統(tǒng)一以及更加實(shí)用的體驗(yàn)。但是由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居還未能廣泛的使用，所以在購買成本使用上會比傳統(tǒng)的智能家居更高，在維護(hù)和維修方面則需要全面整體的排查，所需的費(fèi)用也就更加的昂貴。因此物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居比傳統(tǒng)智能家居存在著巨大的優(yōu)勢，但是也存在著時間發(fā)展的限制。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及家庭人口結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，人們對于家居環(huán)境的需求也就越來越高，特別是在環(huán)境的舒適程度以及安全方面，與此同時大多數(shù)經(jīng)濟(jì)條件較好的家庭對家居產(chǎn)品的功能要求不僅僅是使用上的安全舒適，更多的是要求整個系統(tǒng)能在功能之上有更多的擴(kuò)展和更多的服務(wù)需求，能做到全面、簡單又有舒適、有效率，所以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居不僅會受經(jīng)濟(jì)和科學(xué)的發(fā)展而逐漸取代傳統(tǒng)的智能家居，更是人們對未來生活和工作的需求慢慢普及到每個家庭中。
2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概括說明及智能家居的系統(tǒng)技術(shù)構(gòu)造分析
2.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概括說明物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用是與所連接的物體，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程感知并控制，物聯(lián)網(wǎng)主要由感知層、傳輸層以及應(yīng)用層所組成物。聯(lián)網(wǎng)由傳感器的傳感技術(shù)為基礎(chǔ)用于采集信息和連接電器產(chǎn)品，再通過輸出層進(jìn)行數(shù)據(jù)上的傳輸和計算，最后通過應(yīng)用層來實(shí)現(xiàn)所接收信息的應(yīng)用和服務(wù)。
2.2智能家居系統(tǒng)的構(gòu)造分析智能家居主要由簡易信息家電、信息處理模塊、通信模塊、功能驅(qū)動模塊以及外界信息的接口模塊所構(gòu)成。信息家電就是通過帶上PC，利用計算機(jī)和信息技術(shù)與普通家電連接而成的主要功能的家電產(chǎn)品，屬于家庭中的新型家用電器；信息的處理模塊是系統(tǒng)的處理器，可以將比較分散和獨(dú)立的信息進(jìn)行信息的共享和協(xié)同工作，主要現(xiàn)實(shí)功能就是對家電工作所處的狀態(tài)和發(fā)出的需求進(jìn)行收集并處理，再將結(jié)果傳輸?shù)焦δ茯?qū)動模塊當(dāng)中；通信模塊是系統(tǒng)模塊之間連接的“線路”，根據(jù)不同的家庭和所處的生活環(huán)境，通信模塊也不盡相同，所需求的功能狀態(tài)不就不一樣；功能驅(qū)動模塊是系統(tǒng)的信息指令中心，是信息的流入和流出與家電的接口，根據(jù)不同生產(chǎn)商的電器，首先需要經(jīng)過驅(qū)動模塊來將指令翻譯成家電器所能夠執(zhí)行的電子信號，還將各種復(fù)雜狀態(tài)的信息轉(zhuǎn)化為簡單易懂的二進(jìn)制信息；外界信息的接口模塊是外界與家庭連接的“關(guān)卡”，使得家庭的內(nèi)部中的各種信息在共享的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)了基于因特網(wǎng)的資源共享，通常被指定為今后發(fā)展智能家居關(guān)鍵所在。
2.3智能家居系統(tǒng)的主要技術(shù)智能家居系統(tǒng)的主要技術(shù)有：網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)移動終端技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)可以分為有線網(wǎng)絡(luò)通信和無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，現(xiàn)在主要流行的是無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其比較有線的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更具有低耗能、低成本以及廣范圍的覆蓋的優(yōu)勢，是未來智能家居發(fā)展的主要通信技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)移動終端技術(shù)通常以智能手機(jī)為主要代表，也有的使用智能電視機(jī)或是平板電腦。網(wǎng)絡(luò)移動終端技術(shù)現(xiàn)在主要嵌入的系統(tǒng)是比較被廣泛的安卓系統(tǒng)，用于移動互聯(lián)網(wǎng)上。網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)通常由家庭網(wǎng)關(guān)互聯(lián)、外部擴(kuò)展的模塊與家電互聯(lián)以及直接嵌入系統(tǒng)應(yīng)用：智能家居的主要核心就是家庭網(wǎng)關(guān)，用于完成家庭的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中的各種通信的連接轉(zhuǎn)換和共享，并同外界通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換和對家庭智能家居的管理和控制；通過外部擴(kuò)展的模塊與家電互聯(lián)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，按照規(guī)定的通信協(xié)議對家電進(jìn)行控制；直接嵌入系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)功能與家居中的單片機(jī)相互協(xié)調(diào)控制的功能，使僅有單片機(jī)控制的家電升級到單片機(jī)與網(wǎng)絡(luò)相連接的多功能控制。
3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計的研究方向
3.1由移動智能終端，隨時隨地控制管理家居通過比較傳統(tǒng)的智能家居，會發(fā)現(xiàn)一個問題是傳統(tǒng)家居沒有統(tǒng)一的管理性，往往一個家電器發(fā)生什么意外事故或者是軟硬件的損壞，用戶都難于察覺或者在外無法對意外事件提前警覺，因此在使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居設(shè)計中，需要設(shè)計一款由移動智能終端來隨時隨地可以控制管理家居的系統(tǒng)，在移動智能終端上設(shè)置功能需要有家電用器的開啟與關(guān)閉的功能和設(shè)置家電器工作狀態(tài)的功能，主要由于家電器擺放或是設(shè)置的開關(guān)之間有一定的距離，為了方便用戶通過移動智能終端可以節(jié)省生活中不必要浪費(fèi)的時間，另一方面更為了防止人的惰性而能隨時隨地的關(guān)閉不必要的家電器使用，節(jié)省電能源。
3.2實(shí)現(xiàn)一鍵控制家居模式對于傳統(tǒng)的智能家電來說，用戶在使用時都需要對每個家電進(jìn)行繁瑣的操作，實(shí)現(xiàn)一鍵控制家居模式是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計的主要研究方向，設(shè)想下一個剛從繁忙工作回來的工作者，一回到家里打開電燈、開空調(diào)、插電煮水來準(zhǔn)備洗澡、洗后還要用洗衣機(jī)洗衣服、開電腦或看電視，似乎又回到家工作一般，如果實(shí)現(xiàn)一鍵控制家居模式，根據(jù)用戶日常習(xí)慣設(shè)定后，一切通過一鍵實(shí)現(xiàn)運(yùn)作，不僅僅是生活中的享受，更是大大節(jié)約了大部分繁瑣操作的時間。關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計需要能對日常安排的家電使用能夠有靈活變動的功能，也必須能在遠(yuǎn)程進(jìn)行操作，提前設(shè)定好功能
。3.3安全系統(tǒng)的監(jiān)控與設(shè)定物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計必不可少的是安全系統(tǒng)的設(shè)定，安全系統(tǒng)主要要注意的方面有：家電器具的安全管理，對家電器具的開關(guān)使用情況都有安全模式通過移動智能終端設(shè)置警報提醒；另外是網(wǎng)絡(luò)安全的設(shè)置，對于黑客或是有意進(jìn)入的網(wǎng)絡(luò)擾亂的侵入者，可以設(shè)置移動智能端進(jìn)行監(jiān)控和清除的功能；最后需要安全系統(tǒng)設(shè)置的是為防止房屋的盜竊，設(shè)置防盜系統(tǒng)，用于檢測外來人員進(jìn)入房屋的掃描功能和自動報警功能，在這兩個功能設(shè)置之外還可以設(shè)置移動智能終端進(jìn)行視頻監(jiān)控的功能，從多個角度和多個功能方式來安全防護(hù)，讓用戶減少不必要的財產(chǎn)損失。
4總結(jié)
總而言之，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)的發(fā)展是隨著經(jīng)濟(jì)的提升以及科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的，比較傳統(tǒng)智能家居是為了更好的吸取其中的優(yōu)勢，去除繁瑣的操作，為了人們今后擁有更加安全、舒適而又簡便的生活，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)還需要更多的完善和改進(jìn)。
參考文獻(xiàn)：
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自1985年在德國首先出現(xiàn)家居數(shù)字系統(tǒng)基礎(chǔ)上，很多國家或地區(qū)爭先恐后研發(fā)各類系統(tǒng)理念方案、產(chǎn)品設(shè)備。同時這一現(xiàn)代化生活系統(tǒng)在全球?qū)崿F(xiàn)了較大范圍的實(shí)施。1988年，國際電子工業(yè)協(xié)會提出第一個適用于家居環(huán)境的電器設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，即“Homeautomationsystemandcommunicationstandards”（家庭總線系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，哈佛商學(xué)院）。智能家庭系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入中國家庭中，其安全、舒適、高效的生活方式已成為人們的一種追求。2012年，在城市和農(nóng)村住宅科技產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目實(shí)施計劃中，數(shù)字建設(shè)是中國首批新能源研發(fā)項(xiàng)目，此項(xiàng)目在實(shí)施的過程中，中央部門大力重視這個項(xiàng)目的實(shí)施，在建設(shè)部批準(zhǔn)建設(shè)網(wǎng)絡(luò)社區(qū)，有30000數(shù)字家庭在華中地區(qū)社區(qū)實(shí)施。
1.設(shè)備不統(tǒng)一
相對獨(dú)立研發(fā)，通過添加一些簡單的遠(yuǎn)程操作功能，稱其產(chǎn)品數(shù)字家庭系統(tǒng)。一個家庭在多個獨(dú)立的專有數(shù)字系統(tǒng)信息中，多個重疊數(shù)字家庭系統(tǒng)用戶在功能上往往比較混亂。
2.產(chǎn)品不穩(wěn)定
國內(nèi)數(shù)字產(chǎn)業(yè)在數(shù)字家庭方面的發(fā)展中，并沒有一個統(tǒng)一的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在這樣的一個市場環(huán)境下，許多中型小型企業(yè)獨(dú)立經(jīng)營標(biāo)準(zhǔn)，加上市場炒作，不注意用戶的實(shí)際體驗(yàn)，很多是簡單增加在某一性能或功能基礎(chǔ)上就投入市場，產(chǎn)品間的聯(lián)系不強(qiáng)，互不相容，甚至互相干擾，不利于數(shù)字家庭系統(tǒng)的修改和擴(kuò)展，只能給用戶帶來不好的影響。
二、智能系統(tǒng)在家居設(shè)計中的狀態(tài)
從今天的產(chǎn)品體系看，國內(nèi)還未樹立完整的智能數(shù)字理念，市場提供的產(chǎn)品間大都無一定的功能與形式的聯(lián)系，各類產(chǎn)品都獨(dú)自研發(fā)與更新。部分產(chǎn)品研發(fā)程序中過多地在電器的使用初級階段加入指令命令，沒有一個完善的整體處理系統(tǒng)。構(gòu)架內(nèi)各類設(shè)備與電器產(chǎn)品聯(lián)系較少，超控性能較低，使用效率不高，同時在核心的遠(yuǎn)程命令體驗(yàn)上的問題需要改進(jìn)。從使用者的角度出發(fā)，智能數(shù)字家庭系統(tǒng)的出現(xiàn)首要功能是把人從煩瑣的家庭工作解放出來，更多地來享受生活和工作之余歸家的放松；同時能掌握家庭中的每一個信息數(shù)據(jù)，并分析相應(yīng)的智能家電設(shè)備的智能操作以完成某些任務(wù)。此系統(tǒng)應(yīng)用前景非常廣闊，適應(yīng)不同國家、地區(qū)人生活的功能需求；同時更應(yīng)該注意到不同國家、地區(qū)、民族、季節(jié)等方面的不同，根據(jù)用戶的需求量身定做對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫、監(jiān)控方式、信息源代碼，保證信息記錄與搜索的必要功能。
（一）智能家居系統(tǒng)的性能需求
1.系統(tǒng)10s從每個傳感器節(jié)點(diǎn)收集的數(shù)據(jù)。
2.數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性小數(shù)點(diǎn)后1位小數(shù)。
3.快速響應(yīng)用戶的請求。
4.問題處置利用圖像控制。
5.各類參數(shù)信息建立在系統(tǒng)內(nèi)，便于搜索。
（二）智能數(shù)字家庭系統(tǒng)功能層次
不同層的智能家居系統(tǒng)根據(jù)用戶需求，根據(jù)硬件處理能力分配任務(wù)。系統(tǒng)劃分為兩層平臺。一級使用嵌入式開發(fā)板硬件支持平臺，與此同時，選擇電腦作為二級處理系統(tǒng)平臺。由于嵌入式設(shè)備的處理能力和內(nèi)容容量限制，選擇使用這個系統(tǒng)級負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)收集平臺，與一些復(fù)雜程度不高的智能家用電器的開啟和關(guān)閉，發(fā)送數(shù)據(jù)到輔助平臺，從個人電腦（PC）接受數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)。所以利用PC機(jī)應(yīng)用一個二級硬件設(shè)備、圖像安保，目的是為使用者及時處置相關(guān)數(shù)據(jù)，同時處理數(shù)據(jù)的保存任務(wù)。在前期硬件設(shè)計過程中多級平臺建設(shè)必須具有以下原則。
1.透明模擬。利用Java語言研發(fā)可供使用的仿真體系，并能夠運(yùn)行至少兩個Windows和Linux操作系統(tǒng)上，系統(tǒng)抽象OSGI組件技術(shù)和設(shè)備的使用服務(wù)，以Bundle的形式。仿真平臺是面向服務(wù)為主的，所以不必關(guān)心虛擬設(shè)備和服務(wù)真實(shí)設(shè)備。
2.可配置性。SmartHome是一個動態(tài)的設(shè)備，具有各種不確定因素的各式各樣的工作。出現(xiàn)各種類型的檢測要求。檢測工作中會出現(xiàn)能搭檔的數(shù)據(jù)模式。
3.模擬環(huán)節(jié)方便性能平臺是二維圖像版式。SHEmu平臺是圖形界面視覺顯示領(lǐng)域的設(shè)備，設(shè)備工作狀態(tài)之間具有互操作性，Xml通過配置文件來記錄設(shè)備的不同狀態(tài)，相應(yīng)的圖像資源在GU視圖與其中某一個文件相搭配，實(shí)現(xiàn)不同視圖對應(yīng)不同設(shè)備的關(guān)系。
4.數(shù)據(jù)庫統(tǒng)。SHEmu提供數(shù)據(jù)的分類，數(shù)據(jù)庫的管理通過消息記錄和初始信息來實(shí)施。
三、智能系統(tǒng)在居住空間中的應(yīng)用
關(guān)鍵詞：家庭控制器 自動監(jiān)控 安全防范
l 引言
隨著國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)水平的提高，特別是計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)的迅猛發(fā)展與提高，促使了家庭實(shí)現(xiàn)了生活現(xiàn)代化，居住環(huán)境舒適化、安全化。這些高科技已經(jīng)影響到人們生活的方方面面，改變了人們生活習(xí)慣，提高了人們生活質(zhì)量，家居智能化也正是在這種形勢下應(yīng)運(yùn)而生的。
2 智能家居控制系統(tǒng)概述
智能家庭控制系統(tǒng)是以HFC、以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線、公共電話網(wǎng)、無線網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)為物理平臺，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為技術(shù)平臺，現(xiàn)場總線為應(yīng)用操作平臺，構(gòu)成一個完整的集家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范等功能的控制系統(tǒng)。
智能家居控制系統(tǒng)的總體目標(biāo)是通過采用計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)和集成技術(shù)建立一個由家庭到小區(qū)乃至整個城市的綜合信息服務(wù)和管理系統(tǒng)，以此來提高住宅高新技術(shù)的含量和居民居住環(huán)境水平。
系統(tǒng)通常由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器(各種模塊)、各種路由器、電纜調(diào)制解調(diào)器頭端設(shè)備CMTS、交換機(jī)、通訊器、控制器、無線收發(fā)器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等主要部分組成。
3 智能家居控制系統(tǒng)功能
智能家庭控制系統(tǒng)的主要功能包括家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范三個方面。
3．1家庭通信
家庭通信可采用電話線路、計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)、CATV線路、無線局域網(wǎng)等方式。
(1)電話線路
通過電話線路實(shí)現(xiàn)雙向傳輸語音信號和數(shù)據(jù)信號。
(2)計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)
通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息交互、綜合信息查詢、網(wǎng)上教育、醫(yī)療保健、電子郵件、電子購物等。
(3)CATV線路
通過CATV線路實(shí)現(xiàn)VOD點(diǎn)播和多媒體通信。
(4)無線局域網(wǎng)
通過無線收發(fā)器、天線、各種無線終端，實(shí)現(xiàn)雙向傳輸數(shù)據(jù)信號。
3．2家庭設(shè)備自動監(jiān)控
家庭設(shè)備自動監(jiān)控包括電器設(shè)備的集中、遙控、遠(yuǎn)距離異地(通過電話或Internet)的監(jiān)視、控制及數(shù)據(jù)采集。
(1)家用電器的監(jiān)視和控制
按照預(yù)先所設(shè)定程序的要求對熱水器、微波爐、視像音響等家用電器進(jìn)行監(jiān)視和控制。
(2)熱能表、燃?xì)獗?、水表、電度表的?shù)據(jù)采集、計量和傳送根據(jù)小區(qū)物業(yè)管理的要求所設(shè)置數(shù)據(jù)采集程序，通過傳感器對熱能表、燃?xì)獗?、水表、電度表的用量進(jìn)行自動數(shù)據(jù)采集、計量，并將采集結(jié)果遠(yuǎn)程傳送給小區(qū)物業(yè)管理系統(tǒng)。
(3)空調(diào)機(jī)的監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制
按照預(yù)先所設(shè)定的程序，根據(jù)時間、溫度、濕度等參數(shù)對空調(diào)機(jī)進(jìn)行監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制。
(4)照明設(shè)備的監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制按照預(yù)先設(shè)定的時間程序，分別對各個房間照明設(shè)備的開、關(guān)進(jìn)行控制，并可自動調(diào)節(jié)各個房間的照度。
(5)窗簾的控制
按照預(yù)先設(shè)定的時間程序，對窗簾的開啟／關(guān)閉進(jìn)行控制。
3．3家庭安全防范
家庭安全防范主要包括多火災(zāi)報警、可燃?xì)怏w泄漏報警、防盜報警、緊急求救、多防區(qū)的設(shè)置、訪客對講等。家庭控制器內(nèi)按等級預(yù)先設(shè)置若干個報警電話號碼(如家人單位電話號碼、手機(jī)電話號碼、尋呼機(jī)電話號碼和小區(qū)物業(yè)管理安全保衛(wèi)部門電話號碼等)，在有報警發(fā)生時，按等級的次序依次不停地?fù)芡ㄉ鲜鲭娫掃M(jìn)行報警(可報出家中是哪個系統(tǒng)報警了)。同時，各種報警信號通過控制網(wǎng)絡(luò)傳送至小區(qū)物業(yè)管理中心，并可與其它功能模塊實(shí)現(xiàn)可編程的聯(lián)動(如可燃?xì)怏w泄漏報警后，聯(lián)動關(guān)閉燃?xì)夤艿郎系碾姶砰y)。
(1)防火災(zāi)發(fā)生
通過設(shè)置在廚房的感溫探測器和設(shè)置在客廳、臥室等的感煙探測器，監(jiān)視各個房間內(nèi)有無火災(zāi)的發(fā)生。如有火災(zāi)發(fā)生家庭控制器發(fā)出聲光報警信號，通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。家庭控制器還可以根據(jù)有人在家或無人在家的情況，自動調(diào)節(jié)感溫探測器和感煙探測器的靈敏度。
(2)防可燃?xì)怏w泄漏
通過設(shè)置在廚房的可燃?xì)怏w探測器，監(jiān)視燃?xì)夤艿?、灶具有無燃?xì)庑孤?。如有燃?xì)庑孤┘彝タ刂破靼l(fā)出聲光報警信號，并聯(lián)動關(guān)閉燃?xì)夤艿郎系碾姶砰y，同時通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。
(3)防盜報警
防盜報警的防護(hù)區(qū)域分成兩部分，即住宅周界防護(hù)和住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)。住宅周界防護(hù)是指在住宅的門、窗上安裝門磁開關(guān)，在對外的玻璃窗、門附近安裝玻璃破碎探測器；住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)是指在主要通道、重要的房間內(nèi)安裝被動紅外探測器或被動紅外／微波雙技術(shù)探測器。當(dāng)家中有人時，住宅周界防護(hù)的防盜報警設(shè)備(門磁開關(guān)、玻璃破碎探測器)設(shè)防，住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)的防盜報警設(shè)備(紅外探測器或被動紅外／微波雙技術(shù)探測器)撤防。當(dāng)家人出門后，住宅周界防護(hù)的防盜報警設(shè)備(門磁開關(guān)、玻璃破碎探測器)和住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)的防盜報警設(shè)備(被動紅外探測器或被動紅外／微波雙技術(shù)探測器)均設(shè)防。當(dāng)有非法侵入時，家庭控制器發(fā)出聲光報警信號，并通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。另外，通過程序可設(shè)定報警裝置的等級和報警器的靈敏度。
(4)訪客對講
住宅的主人通過訪客對講設(shè)備與來訪者進(jìn)行雙向通話或可視通話，確認(rèn)是否允許來訪者進(jìn)人。住宅的主人利用訪客對講設(shè)備，可以對大樓入口門或單元門的門鎖進(jìn)行開啟和關(guān)閉控制。
(5)緊急求救
當(dāng)遇到意外情況(如疾病或有人非法侵入)發(fā)生時，按動報警按鈕向小區(qū)物業(yè)管理部門進(jìn)行緊急求救報警。緊急求救信號在網(wǎng)絡(luò)傳輸中具有最高的優(yōu)先級別，由于是人在緊急情況下的求救信號，其誤報的可能性很小。
4 智能家居控制系統(tǒng)類型
4．1系統(tǒng)類型
智能家庭控制系統(tǒng)可分成采用公共電話網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)、HFC的智能家庭控制系統(tǒng)、以太網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)、LonWorks的智能家庭控制系統(tǒng)、KS485的智能家庭控制系統(tǒng)、無線網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)等類型。
4．2基本特點(diǎn)、功能、適用范圍
(1)采用公共電話網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)采用公共電話網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計
·基本特點(diǎn)：家庭智能控制器內(nèi)配置了與電話線連接的收發(fā)器，利用電話網(wǎng)絡(luò)作為信息傳輸網(wǎng)。該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿足要求，而且大大地簡化了布線，可以節(jié)省布線的投資。
·系統(tǒng)組成：系統(tǒng)由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器(內(nèi)置了與電話線連接的收發(fā)器)、路由器、收發(fā)器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等組成。
·系統(tǒng)功能：實(shí)現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴(kuò)建的智能化住宅(小區(qū))工程，且特別適用于改造的智能化住宅(小區(qū))工程，利用原有的電話線就可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的共網(wǎng)傳輸。
(2)采用HFC的智能家庭控制系統(tǒng)
采用HFC的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計
·基本特點(diǎn)：家庭智能控制器內(nèi)配置了CableModem，利用有線電視的HFC網(wǎng)絡(luò)作為信息傳輸網(wǎng)。該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿足要求，而且大大地簡化了布線，可以節(jié)省布線的投資。
HFC網(wǎng)絡(luò)采用共享方式，其共享帶寬為36Mbps。當(dāng)上網(wǎng)人數(shù)較多時，上網(wǎng)的速度會變慢。由于Cable Modem設(shè)備費(fèi)用較高，用戶網(wǎng)絡(luò)的開通費(fèi)用高。
·系統(tǒng)組成：系統(tǒng)由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器(內(nèi)置了Cable Modem)、路由器、電纜調(diào)制解調(diào)器頭端設(shè)備CMTS、有線電視傳輸網(wǎng)絡(luò)、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等組成o
·系統(tǒng)功能：實(shí)現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴(kuò)建的智能化住宅(小區(qū))工程，且特別適用于改造的智能化住宅(小區(qū))工程，僅將原有的有線電視HFC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向改造，就可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖像信號的共網(wǎng)傳輸。
(3)采用以太網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)
采用以太網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計
·基本特點(diǎn)：家庭智能控制器內(nèi)配置了以太網(wǎng)網(wǎng)卡，利用以太網(wǎng)作為信息傳輸網(wǎng)。以太網(wǎng)同時支持住戶計算機(jī)和智能家庭控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿足要求，而且大大地簡化了布線，可以節(jié)省布線的投資。
以太網(wǎng)傳輸速率較高，傳輸速率有10Mbps、100Mbps等。根據(jù)傳輸距離的要求，由小區(qū)物業(yè)管理中心至各樓交換機(jī)采用5類以上4對對絞線、多模光纜或單模光纜，由交換機(jī)至家庭控制器采用超5類4對對絞電纜。
·系統(tǒng)組成：系統(tǒng)由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器、路由器、交換機(jī)、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等組成。
·系統(tǒng)功能：實(shí)現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴(kuò)建和改造的智能化住宅(小區(qū))工程，用以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖像信號的雙向傳輸。
(4)采用LonWorks的智能家庭控制系統(tǒng)采用LonWorks的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計《智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計施工圖集如3X602第21、22、23頁。
·基本特點(diǎn)：采用一個覆蓋全部ISO／OSI標(biāo)準(zhǔn)七層通信協(xié)議、開放性的LonWork總線技術(shù)，一臺系統(tǒng)服務(wù)器最多可連接127臺LONWorks路由器，一臺LonWorks路由器最多可連接63臺家庭控制器。每臺家庭控制器為LonWork一個通道上的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括有神經(jīng)元(NEURON)芯片、振蕩器、電源、一個通過媒介通信的收發(fā)器和與監(jiān)控設(shè)備接口的I／O設(shè)備(電路)、存儲器等。
LonWorks直接通信距離可達(dá)2700m(雙絞線、78Kbps)，其通信傳輸速度最大可達(dá)1．25Mbps(此時有效傳輸距離為130m)。LonWorks路由器至小區(qū)物業(yè)管理中心線路長度超過2700m時，需在總線上加裝中繼器。傳輸線通常采用雙絞線，根據(jù)需要也可采用同軸電纜或電力線。
·系統(tǒng)組成：由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器、路由器、LonWorks路由器、交換機(jī)、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等組成。
·系統(tǒng)功能：實(shí)現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)特別適用于新建、擴(kuò)建的智能化住宅(小區(qū))工程。
(5)采用KS485的智能家庭控制系統(tǒng)
采用KS485的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計03X602第18、19、20頁。
·基本特點(diǎn)：KS485串行接口總線為主從式網(wǎng)絡(luò)，它的通信為半雙工、采用雙向單信道連接方式。RS485串行接口總線的傳輸介質(zhì)采用雙絞線，它可以高速地進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，傳輸速度與傳輸距離的技術(shù)指標(biāo)如下：傳輸速率為10Mbit／s時，最大傳輸距離是12m；傳輸速率為1Mbit／s時，最大傳輸距離是120m；傳輸速率為100kbit／s時，最大傳輸距離是1200m。
·系統(tǒng)組成：由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器、路由器、通訊器、控制器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等組成。
·系統(tǒng)功能：實(shí)現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)特別適用于新建、擴(kuò)建的智能化住宅(小區(qū))工程。
(6)采用無線網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)
采用無線網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計03X602第24、25頁。
·基本特點(diǎn)：利用無線作為信息傳輸網(wǎng)，該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿足要求，而且從系統(tǒng)服務(wù)器至家庭控制器、家庭控制器至各種現(xiàn)場末端裝置均采用無線傳輸方式，小區(qū)、樓內(nèi)、戶內(nèi)無需布線，施工簡單，可以節(jié)省施工的投資。
無線網(wǎng)的工作頻率符合IEEE802．11b標(biāo)準(zhǔn)要求。
·系統(tǒng)組成：由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器、無線收發(fā)器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等組成。
·系統(tǒng)功能：實(shí)現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴(kuò)建的智能化住宅(小區(qū))工程，且特別適用于改造的智能化住宅(小區(qū))工程，不用敷設(shè)線路就可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的傳輸。
5 系統(tǒng)設(shè)計及產(chǎn)品選用要點(diǎn)
5．1智能家庭控制系統(tǒng)類型的選用
新建、擴(kuò)建的智能化住宅(小區(qū))工程，宜采用LonWorks的智能家庭控制系統(tǒng)、以太網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)或采用RS485的智能家庭控制系統(tǒng)。改造的智能化住宅(小區(qū))工程，宜采用公共電話網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)、HFC的智能家庭控制系統(tǒng)或無線網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)。
5．2家庭控制器的選用
家庭控制器的選用主要包括功能、總線技術(shù)及模塊化設(shè)計、擴(kuò)展功能、可按用戶的基本要求進(jìn)行配置等方面的選用要求。
(1)家庭控制器功能的選用
家庭控制器通常具有以下功能：
·家庭防盜報警；
·家庭火災(zāi)報警；
·家庭燃?xì)庑孤秷缶?/p>
·家庭緊急求助；
·遠(yuǎn)程設(shè)防與撤防；
·遠(yuǎn)程報警；
·訪客對講；
·家用電器監(jiān)控；
·家用表具數(shù)據(jù)采集及處理；
·空調(diào)機(jī)監(jiān)控；
·接入網(wǎng)接口；
·小區(qū)電子公告；
·信息查詢；
·家用設(shè)備報修等。
(2)家庭控制器功能的選擇
在工程設(shè)計中，家庭控制器功能的選擇可參見下表所示。
5．3總線技術(shù)及模塊化設(shè)計
·家庭控制器要求采用總線技術(shù)，如LonWorks、R5485、BACnet、C^NBlls、CEBus、X一10；
·家庭控制器要求采用模塊化設(shè)計，以便用戶可以根據(jù)需求選擇不同的模塊完成不同的功能。
5．4擴(kuò)展功能
家庭控制器要有一定的擴(kuò)展功能，考慮能適應(yīng)今后發(fā)展的需要。
5．5可按用戶的基本要求進(jìn)行配置應(yīng)能根據(jù)用戶提出有哪些被控設(shè)備及監(jiān)視控制要求(功能要求)等因素，來對家庭控制器組成進(jìn)行配置，包含模塊種類的選擇和各種模塊數(shù)量的選擇。 6 設(shè)備的安裝
6．1交換機(jī)、路由器、控制器、放大箱、分配箱、電話分線箱
康居住宅家庭控制器功能設(shè)置表
級嗣
消防
安防
訪客對講
家電監(jiān)控
表具數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳
基本級(1A)
1．在住戶內(nèi)安裝緊急按鈕開關(guān)。
2．在住戶內(nèi)安裝入侵報警探測器。
具有語音對講及控制開啟樓道人口處防盜門功能。
1~2點(diǎn)
熱能表、燃?xì)獗?、水表、電度表的自動抄收及遠(yuǎn)傳、超限判斷、自動檢查、分時計費(fèi)、實(shí)時計量、管理功能。
提高級(2A)
在室內(nèi)安裝可燃?xì)怏w泄
漏自動報警裝置。且能就地
發(fā)出聲光報警信號。
1．在住戶內(nèi)兩處安裝緊急按鈕開關(guān)。
2．在住戶內(nèi)安裝入侵報警探測器，在戶門、及用臺、外窗安裝
人侵報警裝置。
具有語音對講及控鑭開啟樓道人口處防盜門功能?？蓪?shí)
現(xiàn)住戶與安防監(jiān)控中心的直接聯(lián)系。
2點(diǎn)以上
熱能表、燃?xì)獗?、水表、電度表的自動?/p>
收及遠(yuǎn)傳、超限爿斷、自動檢查、分時計費(fèi)、實(shí)時計量、管理功能。
先進(jìn)級(3A)
1．在室內(nèi)安裝可燃?xì)怏w泄漏自動報警裝置，當(dāng)燃?xì)怏w泄漏報警后能自動切斷氣源、打開捧氣裝置，且能就地發(fā)出聲光報警信號。
2．在住戶內(nèi)設(shè)置火災(zāi)自動報警裝置。
1．在住戶內(nèi)不少于兩處安裝緊急按鈕開關(guān)。
2．在住戶內(nèi)安裝入侵報警探測器，在戶門及陽臺門、外窗安裝入侵報警裝置。
具有語音、可視對講及控翻開啟樓道入口處防盜門功能，可實(shí)現(xiàn)住戶與安防監(jiān)控中心的直接聯(lián)系。
2點(diǎn)以上
熱能表、燃?xì)獗?、水表、電度表的自動抄收及遠(yuǎn)傳、超限判斷、自動檢查、分時計費(fèi)、實(shí)時計量、管理功能。
這些設(shè)備均應(yīng)安裝在電氣豎井內(nèi)或公共走道的墻上(內(nèi))。
6．2家庭控制器
暗裝(或明裝)在墻內(nèi)(上)，其底邊距地面1．4m左右。家庭控制器應(yīng)設(shè)置在住戶大門附近(宜距戶門0．5m以內(nèi))，且容易操作(包括設(shè)防與撤防)的地方。
6．3可燃?xì)怏w探測器
安裝在廚房內(nèi)的燃?xì)夤艿?、灶具附近，?dāng)住戶使用的是天然氣，燃?xì)馓綔y器吸頂棚安裝在距頂棚300ram以內(nèi)的地方；當(dāng)住戶使用的是液化石油氣，燃?xì)馓綔y器安裝在距地面300mm以內(nèi)地方。
6．4感溫探測器設(shè)置在廚房內(nèi)，它吸頂棚安裝。
6．5感煙探測器設(shè)置在起居室、臥室等房間內(nèi)，它吸頂棚安裝。
6．6緊急按鈕開關(guān)
設(shè)置在起居室沙發(fā)和主臥室床頭附近的墻上，及衛(wèi)生間的墻上。緊急按鈕開關(guān)暗裝在墻內(nèi)，其底邊距地面0．5m~1．2m。
6，門(窗)磁開關(guān)
安裝在門扇和門框內(nèi)或窗扇和窗框內(nèi)。
6．8玻璃破碎探測器
安裝在窗戶和玻璃門(陽臺)附近的墻上或吸頂棚安裝。
6．9被動紅外侵入探測器和被動紅外／微波雙技術(shù)探測器
安裝在住戶的主要通道、重要的房間內(nèi)，它吸頂棚安裝或安裝在頂棚的墻角處。
6．10紅外遙控器
安裝在被控電器設(shè)備正面附近的墻上，距離不能超過紅外線工作范圍，且與電器設(shè)備之間沒有遮擋。
7 工程設(shè)計實(shí)例
以二室戶型為例介紹戶內(nèi)的智能家庭控制系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)采用康居住宅先進(jìn)級(3A)。采用以太網(wǎng)的家居控制系統(tǒng)，家庭控制器與戶內(nèi)各模塊之間采用R．$485總線，家庭控制器可通過電話線或計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接收控制指令、發(fā)出信息，所選用的家庭控制器具有可視訪客對講功能。家居控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計03X602第17頁，二室戶型家居控制平面圖參見圖1、2所示，家庭控制器與室內(nèi)設(shè)備的連接參見圖3所示。
在起居廳、臥室設(shè)置了感煙探測器，廚房設(shè)置了感溫探測器、可燃?xì)怏w探測器，各房間的窗戶、陽臺推拉門上及附近設(shè)置了門(窗)磁開關(guān)和玻璃破碎探測器，起居廳設(shè)置了被動紅外侵入探測器，起居廳、臥室、衛(wèi)生間設(shè)置了緊急按鈕開關(guān)。對電、水、燃?xì)膺M(jìn)行計量；可對餐廳、起居廳、臥室的燈進(jìn)行控制；當(dāng)可燃?xì)怏w探測器探測到有燃?xì)庑孤┖?，?lián)動控制關(guān)閉燃?xì)夤艿郎想姶砰y、開啟排煙風(fēng)機(jī)；當(dāng)有各種探測器報警后，聯(lián)動警報發(fā)聲器發(fā)出報警聲音。
家庭控制器共提供13路輸入：電度表(電度表安裝在照明配電箱內(nèi))、燃?xì)獗?、熱能表、可燃?xì)怏w探測器、感溫探測器、感煙探測器、緊急按鈕開關(guān)、被動紅外侵入探測器、玻璃破碎探測器各1路，水表、門(窗)磁開關(guān)各2路。
家庭控制器共提供7路輸出：警報發(fā)聲器控制1路、燃?xì)夤艿郎想姶砰y控制1路、排煙風(fēng)機(jī)控制1路、照明控制4路。
三室戶型、復(fù)式結(jié)構(gòu)、別墅的智能家庭控制平面圖及家庭控制器與室內(nèi)設(shè)備的連接參見國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計
智能家居系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)在我國得到快速發(fā)展。如何設(shè)計出安全完整性等級高的系統(tǒng)產(chǎn)品和工程應(yīng)用項(xiàng)目,使該系統(tǒng)能更好地提升人們的現(xiàn)代化居住條件是一個非常重要的課題,本文闡述了功能安全通用概念和智能家居系統(tǒng)功能安全的特點(diǎn)和設(shè)計對策。
智能家居系統(tǒng)在歐美國家已有近二十年的發(fā)展歷史,其產(chǎn)業(yè)形態(tài)和系統(tǒng)設(shè)計已日臻成熟。歐洲也已擁有成熟的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品認(rèn)證模式。與之相比,智能家居在我國起步較晚,2000年智能家居的概念才傳到深圳和內(nèi)地。隨著我國住宅產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展,智能家居也得到了迅猛發(fā)展。一方面新建的高端住宅項(xiàng)目都進(jìn)行了智能家居系統(tǒng)的設(shè)計,并將智能家居系統(tǒng)作為住宅銷售的賣點(diǎn)加以宣傳推廣;另一方面,在國外許多專業(yè)智能家居廠商迅速搶占中國市場的同時,國內(nèi)本土智能家居系統(tǒng)產(chǎn)品的廠家也得到了快速的成長。
在智能家居的市場推廣中,我們發(fā)現(xiàn),無論是發(fā)展商提出的智能家居的需求,還是工程商設(shè)計智能家居系統(tǒng)以及國產(chǎn)智能家居系統(tǒng)的研發(fā)、推廣,都還停留在“功能”至上的階段。大家對系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用都以求“全”、求“新”、求“奇”為主要特征。然而,一個完整的智能家居系統(tǒng)往往由許多子系統(tǒng)構(gòu)成,需控制的設(shè)備種類也日新月異。要在短時間內(nèi)研發(fā)出所有的子系統(tǒng)往往是不現(xiàn)實(shí)的。除了像Bticino這樣專注智能家居的品牌能提供較全的子系統(tǒng)外,就連許多國外品牌也只是能提供智能家居系統(tǒng)中的一部分子系統(tǒng)。因此,部分工程設(shè)計往往是由二個或多個品牌的子系統(tǒng)集成的。
就電子通訊來說,功能實(shí)現(xiàn)的同時,我們還必須重視由此而產(chǎn)生的安全問題。嚴(yán)格地說,只要是由電子、電氣構(gòu)成的系統(tǒng)都存在功能安全問題,無論是一個簡單的小系統(tǒng)還是一個復(fù)雜的大系統(tǒng),對系統(tǒng)集成的大系統(tǒng)就更需要進(jìn)行功能安全的設(shè)計、檢測和評估。而這一點(diǎn),目前的絕大多數(shù)智能家居系統(tǒng)的工程項(xiàng)目設(shè)計和系統(tǒng)研發(fā)是欠缺的,有的甚至尚無功能安全的設(shè)計理念和意識。下面,我們詳細(xì)的來探討智能家居系統(tǒng)的功能安全設(shè)計。
一、智能家居系統(tǒng)功能安全的概念和意義
功能安全是指與受控設(shè)備(EUC)和EUC控制系統(tǒng)相關(guān)的總體安全部分,它取決于電氣、電子、可編程電子(E/E/PE)安全相關(guān)的系統(tǒng)機(jī)能、其它技術(shù)安全相關(guān)的系統(tǒng)和外部風(fēng)險降低實(shí)現(xiàn)的功能。
對智能家居系統(tǒng)而言,功能安全是指避免因應(yīng)用或操作智能家居系統(tǒng)而引發(fā)不可接受的傷害風(fēng)險,這些傷害的來源包括:正常操作時、合理可預(yù)見的誤操作時、系統(tǒng)或產(chǎn)品出現(xiàn)故障時、暫時性的干擾時等。
對于因應(yīng)用或操作智能家居而引發(fā)的不可接受的傷害風(fēng)險是指對財產(chǎn)或環(huán)境的破壞而直接或間接地導(dǎo)致對人體健康的損害或人身損傷,既包含人員面臨的火災(zāi)或爆炸等短期危險,也包含有毒物質(zhì)的釋放等對人體有長期影響的危險。
二 、智能家居系統(tǒng)功能安全生命周期的實(shí)現(xiàn)
功能安全涉及到智能家居系統(tǒng)及產(chǎn)品從研發(fā)到工程應(yīng)用的各個層面,需要從產(chǎn)品的生命周期的層面來考慮功能安全的實(shí)現(xiàn),也可以稱作功能安全的生命周期。一般情況下,我們可以依據(jù)下圖功能安全的各個階段來設(shè)計。
智能家居系統(tǒng)是一種通過公共通信方式連接起來的分布式多重應(yīng)用的總線系統(tǒng),該系統(tǒng)的控制功能包括開關(guān)、開環(huán)控制、閉環(huán)控制、監(jiān)控和系統(tǒng)管理。智能家居系統(tǒng)是由復(fù)雜的硬件、通信傳輸介質(zhì)、各種應(yīng)用軟件等技術(shù)的綜合實(shí)現(xiàn)的。其系統(tǒng)硬件和軟件的功能安全生命周期的實(shí)現(xiàn)可按下圖的流程來管理。
三、智能家居系統(tǒng)的風(fēng)險和安全完整性
1. 根據(jù)智能家居系統(tǒng)當(dāng)今行業(yè)的水準(zhǔn),并依據(jù)傷害的嚴(yán)重程度、暴露在危險中的人數(shù)、暴露在危險中的頻率和持續(xù)時間,我們設(shè)定以下以允許風(fēng)險為基礎(chǔ)的功能安全規(guī)范要求:
(1)系統(tǒng)的功能安全取決于網(wǎng)絡(luò)的性能以及連接的所有控制器、執(zhí)行器或其他設(shè)備的性能。
(2)網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)中任何部件的故障不會引起該系統(tǒng)產(chǎn)品或受控設(shè)備的不安全。
(3)在工作條件下,單獨(dú)的控制器、執(zhí)行器或其他設(shè)備不應(yīng)只依賴于系統(tǒng)。
(4)在工作條件下,任何產(chǎn)品與其它智能家居產(chǎn)品或系統(tǒng)的系統(tǒng)交互作用都不會引起系統(tǒng)的不安全操作。
2. 安全完整性等級(SIL)是指用于規(guī)定分配給E/E/PE安全相關(guān)系統(tǒng)的安全功能的安全完整性要求,SIL設(shè)4個等級,1-4個等級由低到高排序,SIL4是最高等級。 確定SIL等級需要先根據(jù)ALARP(在合理的情況下風(fēng)險降至最低的原則)來確定容許風(fēng)險,并根據(jù)實(shí)際的系統(tǒng)特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)投入及安全法規(guī)來對風(fēng)險進(jìn)行分級。風(fēng)險等級的意義見下表:
為了達(dá)到允許風(fēng)險的目標(biāo),我們也可以講一系定的風(fēng)險后果分配,允許頻率如下表:
一般情況下,我們對智能家居系統(tǒng)的安全完整性等級(S1L)設(shè)計可以根據(jù)允許風(fēng)險和硬件、軟件的失效率來綜合確定。(具體的計算和設(shè)定方法限于篇幅,本文從略)
四、智能家居系統(tǒng)中涉及功能安全的危險來源和危險事件
1. 根據(jù)智能家居系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)特性,我們分析了智能家居系統(tǒng)中設(shè)計功能安全的危險來源如下:
(1)材料和結(jié)構(gòu)的特性;
(2)系統(tǒng)的可靠性;
(3)正常操作可能引起的危險;
(4)與其他產(chǎn)品無意識的交互作用;
(5)與其他廠商的智能家居系統(tǒng)的交互作用;
(6)異常條件;
(7)可預(yù)見的誤用,包括未授權(quán)和惡意的代碼下載,以及非故意的配置修改;
(8)系統(tǒng)或產(chǎn)品的使用壽命;
(9)應(yīng)用環(huán)境可能引起的危險。
2. 根據(jù)危險來源和智能家居系統(tǒng)的應(yīng)用特性,我們分析概括了一下危險事件:
(1)電源失效;
(2)總線短路;
(3)總線上過壓;
(4)市電過壓;
(5)絕緣損害(溫度、浪涌、機(jī)械);
(6)錯誤連接;
(7)過高溫度;
(8)火災(zāi);
(9)機(jī)械沖擊、振動;
(10)腐蝕;
(11)電磁干擾;
(12)擾的通信;
(13)污染;
(14)部件或產(chǎn)品的壽命終止;
(15)合理可預(yù)見的誤用;
(16)軟件失效;
(17)過載;
(18)可靠性的喪失;
(19)材料的斷裂(機(jī)械地);
(20)不正確的設(shè)計/結(jié)構(gòu);
(21)損壞設(shè)備和子系統(tǒng)間的交換;
(22)遠(yuǎn)程控制;
(23)執(zhí)行器同時接收到兩處指令;
(24)系統(tǒng)失效。
五、智能家居系統(tǒng)中涉及功能安全的設(shè)計對策
智能科技家居管理系統(tǒng)可以定義為一個過程或者一個完整系統(tǒng)。應(yīng)用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、綜合布線技術(shù)、將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)，有效地聯(lián)合在一起，通過統(tǒng)籌模式管理，讓家居生活更加溫馨、安全、有效。
一、系統(tǒng)設(shè)計主要任務(wù)
本文使用凌陽ARM9嵌入式實(shí)驗(yàn)箱，S3C2440 CPU核心板以及Linux系統(tǒng)或者裝有Linux虛擬機(jī)的PC機(jī)一臺。本設(shè)計包括有：控制軟件的編寫與調(diào)試和系統(tǒng)硬件的設(shè)計與調(diào)試。
(一)硬件部分。
智能家居控制系統(tǒng)其硬件部分主要由五大部分組成：GPRS模組、以太網(wǎng)模塊、SHT11溫濕度傳感器、攝像頭、S3C2440 、CPU板模塊與接口和電源部分。用戶可以通過GPRS模組上的RS232接口和PC機(jī)相互連接并且使用，通過SHT11溫濕度傳感器來檢測溫度變化，為各個部分提供工作電源的則是電源部分。
(二)軟件部分。
軟件設(shè)計部分主要由五大部分構(gòu)成：就是Boa服務(wù)器搭建、CGI程序編寫，AT命令集，GPRS初始化與驅(qū)動、攝像頭驅(qū)動和各個驅(qū)動程序編寫
二、方案設(shè)計
(一)系統(tǒng)方案論證。
1.控制部分： 計劃一：將MCS-51單片機(jī)作為總的控制元件。計劃二：將凌陽單片機(jī)SPCE061A作為總的控制元件。計劃三：將ARM作為總的控制元件。
比較論證： 計劃一MCS-51單片機(jī)功用較少，不具有模數(shù)轉(zhuǎn)換等功能，因而需要增加一些外圍電路來實(shí)現(xiàn)一些功能，使得電路復(fù)雜化，精確度不高，采樣速率偏低。而計劃二簡化了電路，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。凌陽SPCE061A在設(shè)計方面提供了極大的便利，它的益處在于，功用較多，因?yàn)樗粌H囊括了一般單片機(jī)一切的功能，更增加了許多新的功能，如： A/D、D/A轉(zhuǎn)換， 語音等，另外又提供了方便的編程環(huán)境。計劃三更加智能，它可以移植LINUX系統(tǒng)到CPU中，對于處理我們的多媒體和網(wǎng)絡(luò)更勝一籌，而且LINUX下的資源非常豐富，可以運(yùn)用LINUX下的資源完善我們的系統(tǒng)，與外網(wǎng)的聯(lián)系變得更加簡單。
2.顯示部分：方案：采用LED發(fā)光管。
3.服務(wù)器部分：方案一： 采用UDP服務(wù)器或者TCP。方案二：采用boa服務(wù)器。
比較論證：計劃一盡管可行，但搭建容易，移植和執(zhí)行都比較困難，而計劃二則不同，Boa服務(wù)器雖然和普通Web 服務(wù)器一樣， 但是能夠很容易完成接收客戶端請求、分析請求、響應(yīng)請求、向客戶端返回請求結(jié)果。
(二)系統(tǒng)總體設(shè)計和分析。
本設(shè)計屬于嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)。，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計最重要、最關(guān)鍵的一步就是確定嵌入式管理系統(tǒng)總體方案。總體方案的好壞與否，直接影響到了整個控制系統(tǒng)的性能以及實(shí)施細(xì)則。被控對象的任務(wù)及工藝要求是由總體方案的設(shè)計而確定的。設(shè)計方法大抵如下：按照系統(tǒng)要求，首先確定出系統(tǒng)屬于哪種類型。選取檢測元件，在確定總體方案的時候，必需先選擇好被檢測參數(shù)的測量元件，它直接影響到控制系統(tǒng)精度。選擇合適的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是微控制系統(tǒng)的重要組成部件之一。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇一方面要匹配到控制算法，另一方面要根據(jù)被控對象的實(shí)際狀況來確定。選擇合適的輸出/輸入通道和外圍設(shè)備。選擇時應(yīng)考慮以下問題：被控對象參數(shù)的數(shù)量;各輸出/輸入通道是并行操作或串行操作;各通道數(shù)據(jù)傳遞的速率;各通道數(shù)據(jù)的字長和選擇位數(shù);對顯示、打印有什么要求
三、系統(tǒng)制作與調(diào)試
(一)系統(tǒng)硬件調(diào)試。
由于應(yīng)用的是凌陽研制的s3c2440開發(fā)板，所以，只需根據(jù)要求連接好虛擬機(jī)與開發(fā)板，并把程序分別燒入開發(fā)板，連接好GPRS模組，設(shè)置好相應(yīng)選項(xiàng)。
主控制器和GPRS模組使用標(biāo)準(zhǔn)串互。模組帶有10針的接口，該接口能夠直接和MCU相連接，也可以通過該模組上的RS232接口轉(zhuǎn)化電平后和PC機(jī)連接。在GPRS模組的SIM卡座旁邊有J5和JP1組成的配置跳線。在使用GPRS模組之前，需要首先正確配置這些跳線，以便選擇使用 MCU還是PC與模組通信。
(二)主控程序調(diào)試。
先將虛擬機(jī)與pc機(jī)建立好連接，以便互相傳輸數(shù)據(jù)和文件;然后建立虛擬機(jī)與開發(fā)板之間的連接，調(diào)試好虛擬機(jī)的nfs服務(wù)器和samba服務(wù)器將對后來的設(shè)計提供更多的方便。給開發(fā)板燒寫操作系統(tǒng)(bootloader，kernel，rootfs.yaffs)，以便boa服務(wù)器可以在其上運(yùn)行。
四、結(jié)論
隨著科技發(fā)展水平的不斷提高，智能家居越來越普及到人們生活之中，也是未來人們研究發(fā)展的重中之重。本文簡略地闡述了遠(yuǎn)程控制原理、短消息發(fā)送的實(shí)現(xiàn)方法、以及相關(guān)電路的設(shè)計原理，設(shè)計中充分利用了系統(tǒng)的硬件和軟件資源，實(shí)現(xiàn)了各個模塊的協(xié)調(diào)控制，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和通用性。
【關(guān)鍵詞】無線控制；遠(yuǎn)程控制；溫度控制；安防控制；能源管理
1.引言
近年來隨著人民生活水平和知識層次的不斷提高，人們也將注意力越來越多的放在了生活環(huán)境的安全性、舒適性和便利性上，因此也就產(chǎn)生了對家居智能化的需求；與此同時，在科學(xué)技術(shù)方面，計算機(jī)控制技術(shù)與電子信息通訊技術(shù)的飛速發(fā)展也促成了智能家居系統(tǒng)的出現(xiàn)。開發(fā)智能家居相關(guān)產(chǎn)品不僅能夠滿足人們生活的需要，對整個社會信息化進(jìn)程的推動作用也不可忽略。
我們基于上海未來伙伴機(jī)器人有限公司創(chuàng)新套件設(shè)計了一套智能家居控制系統(tǒng)，利用結(jié)構(gòu)部件、連接部件和傳動部件以及傳感器完美得組合在一起，通過能力風(fēng)暴控制器、單片機(jī)系統(tǒng)、無線模塊、GSM模塊等，實(shí)現(xiàn)了家居的無線控制、遠(yuǎn)程控制、溫控、安防控制等功能，使人們的生活更加便捷、安全、舒適。
2.系統(tǒng)總體設(shè)計方案
家居智能的基本目標(biāo)是，將家庭中各種與信息相關(guān)的通信設(shè)備、家用電器和家庭安防裝置連接到一個家庭智能化系統(tǒng)上進(jìn)行集中或者異地的監(jiān)視、控制和家庭事務(wù)性管理，并保持這些家庭設(shè)施與住宅環(huán)境的協(xié)調(diào)。根據(jù)智能家居所需要的功能，我們按照與家庭所處位置的遠(yuǎn)近，將系統(tǒng)歸納為遠(yuǎn)程控制、無線遙控控制和本地集中控制三種控制方式。
遠(yuǎn)程控制通過手機(jī)發(fā)送短信形式進(jìn)行控制，此方案主要用到GSM模塊和單片機(jī)，手機(jī)發(fā)送指令到GSM模塊的SIM卡，然后根據(jù)用戶的指令來控制家電設(shè)備或者接收報警信號并向用戶報告。使人們身在外地就可了解家中的各種狀態(tài)。
無線控制功能是通過無線發(fā)射接收模塊實(shí)現(xiàn)近距離控制功能，主要包括對家電的近距離控制和接收報警信號，節(jié)省了無線通信不必要的費(fèi)用，也省去了花在綜合布線上的費(fèi)用和精力。其主要電路由51單片機(jī)模塊電路、無線發(fā)射接收電路、能力源控制器、AS-UⅢ智能機(jī)器人組成。
“自動+手動”控制包括路燈、太陽能草坪燈、走廊燈控制的自動控制，可節(jié)約能源。空調(diào)、花園澆水、窗簾是采用“自動+手動”控制，既可以自己通過按鍵控制開關(guān)，也可以自動控制。
3.硬件電路設(shè)計
3.1 無線控制系統(tǒng)
用戶通過終端控制器發(fā)射指令，由接收系統(tǒng)對電飯煲、熱水器、排風(fēng)扇進(jìn)行開關(guān)控制。用戶通過終端控制器發(fā)射相關(guān)指令，接收系統(tǒng)對大門、車庫門、房門也可進(jìn)行開關(guān)。采用AT89C51單片機(jī)，通過功能按鍵選擇以上的開關(guān)控制，由12864液晶顯示器進(jìn)行顯示相關(guān)狀態(tài)，同時蜂鳴器起到報警的作用，使用2400bit/s無線模塊實(shí)現(xiàn)近距離無線控制。無線終端控制器的框圖如圖1（左圖）所示。接收系統(tǒng)通過解碼實(shí)現(xiàn)對家用電器、門等控制。同時門上安裝磁敏傳感器檢測門的位置，使門實(shí)現(xiàn)自動開關(guān)功能。接收系統(tǒng)的框圖如圖1（右圖）所示。
無線終端器的電路原理圖見圖2所示，電源為5V直流電，12864液晶顯示器中RP1可以調(diào)節(jié)顯示器的亮度，S1-S6為無線終端控制器的功能選項(xiàng)按鈕，S7為單片機(jī)復(fù)位按鈕。AY1為蜂鳴器，當(dāng)單片機(jī)20腳輸出低電平時，Q1導(dǎo)通，蜂鳴器開始鳴響。2400bit/S為無線模塊，當(dāng)接收到無線信號時，單片機(jī)進(jìn)行解碼，并通過12864與蜂鳴器顯示相關(guān)數(shù)據(jù)。
3.2 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)
用戶通過手機(jī)發(fā)送短信，GSM模塊接收到手機(jī)的指令，通過單片機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制電飯煲、浴室熱水器、浴室換氣扇等的開關(guān)?？刂葡到y(tǒng)框圖如圖3所示。
手機(jī)發(fā)送指令給GSM指定號碼，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的功能。指令表見表1。
3.3 “自動+手動”控制
3.3.1 溫控系統(tǒng)
臥室內(nèi)，用戶可以“手動”設(shè)定空調(diào)的溫度，使室內(nèi)的溫度控制在人體舒適度范圍之內(nèi)，當(dāng)室內(nèi)溫度和設(shè)定溫度有偏差時，就會“自動”啟動空調(diào)開關(guān)，并且會自動進(jìn)行制冷或制熱的選擇?？刂瓶驁D如圖4所示。
3.3.2 自動灑水系統(tǒng)
通過傳感器檢測土壤濕度，土壤干燥時啟動灑水系統(tǒng)為花草澆水，當(dāng)濕度達(dá)到一定值時，灑水機(jī)停止工作，或人為進(jìn)行灑水系統(tǒng)的開關(guān)?？刂葡到y(tǒng)的框圖如圖5所示。
3.3.3 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)
當(dāng)風(fēng)力達(dá)到一定時，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)自動工作，由存儲裝置儲存電能，供電給用電器。
3.3.4 自動太陽能草坪燈系統(tǒng)
白天，通過屋頂上的4塊太陽能板進(jìn)行蓄電，晚上，電池給草坪燈進(jìn)行供電，控制器采用5251專用芯片進(jìn)行光線檢測、升壓驅(qū)動。
3.3.5 燈光控制系統(tǒng)
利用光敏傳感器檢測太陽光，當(dāng)白天接收到太陽光時，路燈滅。晚上接收不到太陽光時，路燈點(diǎn)亮；利用聲音傳感器檢測走廊聲響，當(dāng)有人走過發(fā)出聲音時，傳感器接收到信號，走廊燈亮，延時10秒后，走廊燈熄滅；利用光敏傳感器檢測環(huán)境明亮程度，當(dāng)早上接收到太陽光時，電機(jī)正轉(zhuǎn)，窗簾打開；晚上光線比較弱時，電機(jī)反轉(zhuǎn)，窗簾關(guān)閉，框圖如圖6所示。
3.4 安防系統(tǒng)
本系統(tǒng)設(shè)計的安防系統(tǒng)包括防火系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)和緊急求救系統(tǒng)?？驁D如圖7所示。
利用溫度傳感器檢測室內(nèi)溫度，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時，溫度升高，啟動報警功能，房屋周圍4個LED燈閃爍，喇叭聲音報警，同時滅火系統(tǒng)（噴水）啟動。并通過無線模塊向終端控制器發(fā)送一個信號，終端控制器報警以及時提醒房主，同時，GSM模塊也向房主發(fā)送短信進(jìn)行提示。
利用紅外反射、接收裝置安裝在門上，當(dāng)大門關(guān)閉時，如果有人進(jìn)入，啟動報警，無線控制終端顯示盜賊進(jìn)入，并報警，提醒房主及時處理，同時，GSM模塊也向房主發(fā)送短信。
當(dāng)別墅內(nèi)人員（尤其是弱勢群體的老人和小孩），出現(xiàn)緊急情況時，按下呼叫按鈕，啟動緊急呼叫系統(tǒng)，報警器會發(fā)出“嗚嗚～”的報警聲，同時GSM模塊也向房主發(fā)送短信，表示家中有緊急情況。
4.軟件程序設(shè)計
本系統(tǒng)用的軟件主要采用上海未來伙伴機(jī)器人有限公司提供的VJC流程圖編程和單片機(jī)C語言編程相結(jié)合，VJC流程圖編程更加直觀形象，流程圖采用模塊化編程的形式，接近人類自然語言，流程圖程序的形式與標(biāo)準(zhǔn)流程圖完全一致，簡單易學(xué)，是學(xué)習(xí)單片機(jī)C語言編程的基礎(chǔ)。編譯好的流程圖下載到能力源控制器，然后進(jìn)行程序的調(diào)試，最后實(shí)現(xiàn)其功能。
4.1 走廊燈路燈程序
4.2 風(fēng)力發(fā)電與自動灑水
5.制作和調(diào)試
本系統(tǒng)利用上海未來伙伴機(jī)器人有限公司創(chuàng)新套件設(shè)計了一套智能家居控制系統(tǒng)，將結(jié)構(gòu)部件、連接部件和傳動部件以及傳感器完美得組合在一起，搭建成一套家居系統(tǒng)的框架，再通過能力風(fēng)暴控制器、單片機(jī)系統(tǒng)、無線模塊、GSM模塊等，實(shí)現(xiàn)了智能家居控制系統(tǒng)。實(shí)物如圖10所示，經(jīng)過調(diào)試，系統(tǒng)都完成了以上功能。
6.總結(jié)
本套智能家居控制系統(tǒng)具有以下創(chuàng)新點(diǎn)：
（1）無線控制和遠(yuǎn)程控制相結(jié)合，既能進(jìn)行近距離無線遙控控制也能進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。
（2）具有太陽能、風(fēng)力發(fā)電裝置，為晚上草坪燈供電，起到了很好的節(jié)能作用。
本套智能家居控制系統(tǒng)通過模擬實(shí)物制作和調(diào)試，都能達(dá)到智能家居的功能，達(dá)到預(yù)期的效果。在應(yīng)用到實(shí)際家庭中，也能實(shí)現(xiàn)這些功能。因此對開發(fā)智能家居控制系統(tǒng)有一定的借鑒意義。
參考文獻(xiàn)
[1]潘慶浩，古鵬.智能家居控制系統(tǒng)技術(shù)問題的研究與探討[J].計算機(jī)工程應(yīng)用技術(shù)，2008（6）.
[2]張周.ZigBee技術(shù)研究及其在智能家居中的應(yīng)用[D].廈門大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007.
[3]古鵬，溫武，陳耀華.新型單片機(jī)芯片實(shí)現(xiàn)家居智能控制的單元設(shè)計[J].電腦知識與技術(shù)，2008（7）.
關(guān)鍵詞:上位機(jī); 單片機(jī); 智能家居系統(tǒng); 協(xié)議; 串行通信; MSComm控件
中圖分類號:TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
文章編號:1004-373X(2010)13-0133-04
Upper Computer Control in Intelligent Home System Based on Serial Communication
JIANG Yong-chi
(Shantou Polytechnic College, Shantou515078, China)
Abstract: Serial communication is the most important communication method between upper computer control and lower model(MCU) in the design of intelligent home system. By comparison between MSComm control of Windows and self-written serial transcieving dynamic control during the design of the uppercomputer to improve the communication efficiency of the upper computer control and the model at lower end, it is found that the communication efficiency of the upper computer program written by MSComm control is low, and the rate of error-frame and lost-frame is high though the program can be written out quickly with MSComm control. Two different ways to test the serial port communication abbility and find the follow facts: MSComm control can only use in single model can′t use in a multi-model system.
Keywords: upper computer control; MCU; intelligent home system; protocols; serial communication; MSComm control
0 引 言
上位機(jī)設(shè)計是智能家居系統(tǒng)的一個重要組成部分,擔(dān)負(fù)著管理、控制、維護(hù)和用戶界面操作的重任,高效可靠的上位機(jī)設(shè)計是整個系統(tǒng)正常運(yùn)作的重要保障。上位機(jī)與系統(tǒng)的通信實(shí)際上是與下端單片機(jī)的通信[1]。單片機(jī)或單片機(jī)系統(tǒng)是智能家居控制的核心,當(dāng)計算機(jī)作為單片系統(tǒng)的一個角色時,通常被稱為“工控機(jī)”或“上位機(jī)”,各獨(dú)立的單片機(jī)是系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)功能的一個模塊,所以有時也稱單片機(jī)為模塊。
計算機(jī)與單片機(jī)是通過串口來實(shí)現(xiàn)通信的,本文著重討論計算機(jī)與單片機(jī)的串口通信的實(shí)現(xiàn)方法和MSComm控件技術(shù)。
1 上位機(jī)在智能家居系統(tǒng)的角色
首先,必須認(rèn)識計算機(jī)在智能家居系統(tǒng)的作用,可以概括為以下幾個方面:
1.1 通信測試工具
傳統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)的通信測試通過示波器來監(jiān)測,既不直觀又容易丟失信息。將計算機(jī)加入到系統(tǒng)中,可以實(shí)時監(jiān)測到線路中的信息,并以數(shù)字化呈現(xiàn),使各個單片機(jī)間的通信得到檢驗(yàn),及時解決系統(tǒng)存在的問題。所以計算機(jī)在加速系統(tǒng)的開發(fā)和保證系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量的作用就不言而喻了。
1.2 系統(tǒng)維護(hù)
一個單片機(jī)系統(tǒng)往往需要對系統(tǒng)中各個不同功能的模塊(單片機(jī))進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置,以適應(yīng)不同的運(yùn)行環(huán)境,雖然可以通過各模塊的控制面板來調(diào)整,但操作通常比較麻煩,非專業(yè)人員不易掌握。同時對于一些需要定義其地理位置的參數(shù)難以實(shí)現(xiàn),不夠直觀。計算機(jī)加入到系統(tǒng)中,不但可以解決操作上的問題,同時還可以讀取各模塊的參數(shù),以便于調(diào)整[2]。
1.3 單片機(jī)
計算機(jī)可以作為單片機(jī)系統(tǒng)的一個模塊,完成相應(yīng)的功能。計算機(jī)應(yīng)答系統(tǒng)的請求、處理系統(tǒng)中的信息,一方面將信息呈現(xiàn)給用戶,另一方面計算機(jī)程序通過自動計算或用戶的輸入,將信息反饋到系統(tǒng)中,參與系統(tǒng)的控制。
1.4 主控機(jī)
在單片機(jī)系統(tǒng)中,往往存在一個主控機(jī)或主控模塊,負(fù)責(zé)對整個系統(tǒng)的統(tǒng)籌和設(shè)置。單片機(jī)系統(tǒng)通常是通過各功能模塊的輸入和響應(yīng)來實(shí)現(xiàn)其功能的,因此必須有一個負(fù)責(zé)收集輸入任務(wù)并指定響應(yīng)模塊的主控模塊。計算機(jī)系統(tǒng)中既可以是一個普通的模塊,又可以是負(fù)責(zé)總體協(xié)調(diào)的主控器。
2 通信協(xié)議
一個單片機(jī)系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)構(gòu)成的。硬件是實(shí)現(xiàn)功能的前提,而系統(tǒng)功能則是通過軟件來實(shí)現(xiàn)的,為了保證各個模塊通信,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息交流,必須制訂系統(tǒng)的通信協(xié)議。
從物理上來說,系統(tǒng)各模塊是以半雙工的模式來通信的,下文提及的智能照明系統(tǒng)下端模塊就是以半雙工的RS 485總路線為通信架構(gòu)的。而計算機(jī)的RS 232串口是以全雙工的模式來實(shí)現(xiàn)通信的,因此,計算機(jī)要通過串口參與到單片機(jī)系統(tǒng)中必須增加一個RS 232和RS 485總線轉(zhuǎn)換的模塊[3]。
從邏輯上講,要實(shí)現(xiàn)各模塊之間的通信,就必須在模塊間約定一個共同遵守的通信協(xié)議。單片機(jī)以位(b)為基本單位,傳輸時以8位1字節(jié)(B)來傳輸,單片機(jī)以毫秒間距發(fā)送若干個字節(jié)為一個數(shù)據(jù)包,也稱為┮恢―,幀之間又規(guī)定若干毫秒的間隙。通過計算機(jī)程序可以捕獲線路中每一幀信息。
下面以智能照明系統(tǒng)為例,講述單片機(jī)系統(tǒng)的通信協(xié)議。
本協(xié)議采用異步串行通信方式,字節(jié)幀格式:1個起始位+8個數(shù)據(jù)位+1個停止位,無校驗(yàn)位。
幀格式如下[4]:
1幀=幀頭(F4H F5H)+數(shù)據(jù)包+幀尾(F4H FBH)
數(shù)據(jù)包=有效字節(jié)數(shù)(1 B)+傳輸層數(shù)據(jù)+校驗(yàn)和(1 B)
幀數(shù)據(jù)的發(fā)送、接收過程中前后兩字節(jié)數(shù)據(jù)傳送延時不得超過0.5 s。
各模塊分配兩個字節(jié)的地址碼,第一字節(jié)代表模塊類型,第二字節(jié)代表模塊在系統(tǒng)中分配的順序。各模塊獲取總線上的幀后,對自己的地址幀響應(yīng),其他的幀拋掉。
以下是本協(xié)議中的關(guān)于“燈開?？刂啤钡膮f(xié)議:
描述:該信息是輸出子模塊的各路燈的開或關(guān)控制。
構(gòu)成:該信息發(fā)送時由信息頭和信息內(nèi)容構(gòu)成,返回時由信息頭構(gòu)成。
主控器或PC機(jī)發(fā)給輸出模塊時:
MessageType53
MessageSubType0/2
Result0
信息內(nèi)容:
第一字節(jié),燈號字節(jié)10:不相關(guān),1:相關(guān),bit7~bit0分別對應(yīng)本模塊8~1號燈
第二字節(jié),燈號字節(jié)10:不相關(guān),1:相關(guān),bit6~bit0分別對應(yīng)本模塊15~9號燈
第三字節(jié),開度值0:關(guān),1~63亮度值:開,128:突關(guān),255:突關(guān)
第四字節(jié),變光時間0~255
輸出模塊返回給主控器時,信息頭定義如下:
MessageType53
MessageSubType0/2
ResultDependent on operation(1 or 0)
系統(tǒng)的通信按照規(guī)定的各條協(xié)議來執(zhí)行。
3 計算機(jī)通信的實(shí)現(xiàn)
計算機(jī)硬件上通過RS 232與RS 485接口轉(zhuǎn)換與下端模塊進(jìn)行通信。而軟件的實(shí)現(xiàn)有多種方法,下面主要介紹在VB 6.0通過MSComm控件來實(shí)現(xiàn)通信的方法[5]。
3.1 將MSComm控件引入到VB平臺
MSComm 控件通過串行端口傳輸和接收數(shù)據(jù),為應(yīng)用程序提供串行通訊功能。MSComm控件在串口編程時非常方便,程序員不必去花時間去了解較為復(fù)雜的API函數(shù)[6],而且在VC,VB,Delphi等語言中均可使用。
MSComm是Microsoft公司提供的簡化Windows下串行通信編程的ActiveX控件,它為應(yīng)用程序提供了通過串行接口收發(fā)數(shù)據(jù)的簡便方法。具體的來說,它提供了兩種處理通信問題的方法:一是事件驅(qū)動(Event-driven)方法,一是查詢法。
3.2 MSComm控件的設(shè)置
3.2.1 MSComm控件的屬性
MSComm控件有很多重要的屬性,正確設(shè)置其屬性是程序進(jìn)行正常通信的保證,下面介紹幾個必須熟悉的屬性[7] 。
CommPort:設(shè)置并返回通訊端口號。
Settings:以字符串的形式設(shè)置并返回波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位、停止位。
PortOpen:設(shè)置并返回通訊端口的狀態(tài),也可以打開和關(guān)閉端口。
Input:從接收緩沖區(qū)返回和刪除字符。
InputMode:接收模式,取0值時,接收文本數(shù)據(jù);取1時,接收二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
Output:向傳輸緩沖區(qū)寫一個字符串。
Rthrehold:響應(yīng)模式,取整數(shù)。當(dāng)接收字符后,若Rthrehold屬性設(shè)置為 0,則不產(chǎn)生OnComm 事件;若設(shè)置為1,則接收緩沖區(qū)收到每一個字符都會使 MSComm控件產(chǎn)生OnComm事件。
Sthreshold:發(fā)送模式,設(shè)置0(缺省值),數(shù)據(jù)傳輸事件不會產(chǎn)生OnComm事件;設(shè)置為1,當(dāng)傳輸緩沖區(qū)完全空時,MSComm控件產(chǎn)生OnComm 事件。如果在傳輸緩沖區(qū)中的字符數(shù)小于value,CommEvent 屬性設(shè)置為comEvSend,并產(chǎn)生OnComm 事件。
Handshake:通信握手模式,取值為0時,無握手;取值為1時,表示XOn/Xoff握手;取值為2時,表示Request-to\\-send/clear-to-send握手;取值為3時,表示equest-to-send & clear-to-send握手皆可。
3.2.2 MSComm控件兩種處理通訊的方式
MSComm控件提供下列兩種處理通訊的方式:事件驅(qū)動方式和查詢方式[8]。
(1) 事件驅(qū)動方式
事件驅(qū)動通訊是處理串行端互作用的一種非常有效的方法。在許多情況下,在事件發(fā)生時需要得到通知,例如,在串口接收緩沖區(qū)中有字符,或者Carrier Detect(CD)或Request To Send(RTS)線上一個字符到達(dá)或一個變化發(fā)生時。在這些情況下,可以利用MSComm控件的OnComm事件捕獲并處理這些通訊事件。OnComm事件還可以檢查和處理通訊錯誤。所有通訊事件和通訊錯誤的列表,參閱CommEvent屬性。在編程過程中,就可以在OnComm事件處理函數(shù)中加入自己的處理代碼。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是程序響應(yīng)及時,可靠性高。每個MSComm控件對應(yīng)著一個串行端口。如果應(yīng)用程序需要訪問多個串行端口,必須使用多個MSComm控件。
(2) 查詢方式
查詢方式實(shí)質(zhì)上還是事件驅(qū)動,但在有些情況下,這種方式顯得更為便捷。在程序的每個關(guān)鍵功能之后,可以通過檢查CommEvent屬性的值來查詢事件和錯誤。如果應(yīng)用程序較小,并且是自保持的,這種方法可能是更可取的。例如,如果寫一個簡單的電話撥號程序,則沒有必要對每接收一個字符都產(chǎn)生事件,因?yàn)槲┮坏却邮盏淖址钦{(diào)制解調(diào)器的“確定”響應(yīng)。
3.3 計算機(jī)信息發(fā)送和接收的實(shí)現(xiàn)
下面以智能照明系統(tǒng)中PC機(jī)與主控器的通信,說明計算機(jī)與單片機(jī)通信的實(shí)現(xiàn)方法。以下是實(shí)現(xiàn)的主要子程序。
頁面裝載程序:
Private Sub Form Load()
com sl="com1"
bauty=9600
For i=0 To 59
Text2(i).Text=""
Next i
Open "recieve.txt" For Output As #1
End Sub
MSComm控件的設(shè)置程序:
Private Sub Command1 Click()
com sl=Combo1.Text
bauty=Combo2.Text
convert=Check1.Value
Form2.Hide
mand6.Enabled=False
mand4.Enabled=True
End Sub
通信口控制子程序:
Private Sub Command4 Click()
Select Case bauty
Case 1200
MSComm1.Settings="1200,n,8,1"
Case 2400
MSComm1.Settings="2400,n,8,1"
Case 9600
MSComm1.Settings="9600,n,8,1"
Case 19200
MSComm1.Settings="19200,n,8,1"
…
Case 57600
MSComm1.Settings="57600,n,8,1"
End Select
If com sl="com1" Then mPort=1
…
If com sl="com7" Then mPort=7
MSComm1.RThreshold=0
If MSComm1.PortOpen=False Then
MSComm1.PortOpen=True
End If
Command4.Enabled=False
Command5.Enabled=True
Command3.Enabled=False
If convert Then MSComm1.RTSEnable=True
End Sub
通信建立后,計算機(jī)就可以與下端單片機(jī)通過設(shè)定的協(xié)議進(jìn)行通信,可以測試下端模塊的響應(yīng)。
4 MSComm控件的問題和解決辦法
在實(shí)際應(yīng)用中,MSComm控件對于一問一答式的通信,效果還是可以的,所以用于單模塊的通信測試問題不大。但是,如果計算機(jī)作為單片系統(tǒng)的一個角色,要實(shí)時捕獲總線上的信息并響應(yīng),存在失幀和誤幀的問題[9],如果系統(tǒng)要求不高,還可以對付,而象智能照明這樣要求信息持續(xù)、實(shí)時、準(zhǔn)確的系統(tǒng),利用MSComm控件處理串口通信就難以勝任了[10]。
在智能照明系統(tǒng)中,采用了自編制的動態(tài)庫Transdata.dll程序,作為處理串口通信的接口,誤幀率和失幀率較低,能滿足產(chǎn)品化的要求。
Transdata.dll使用說明:
(1) 初始化串口并處于通訊狀態(tài)
Init OpenCom(byval m str as string,byval nbaud as Integer) as Boolean
參數(shù)說明:m str為串口名稱,如“com1”“com2”等;nbaud為波特率,可為1 200,2 400,4 800,9 600等;返回值為Boolean,若為true則成功,否則失敗false。
(2) 關(guān)閉串口結(jié)束通訊
CloseCom()
(3) 發(fā)送通訊數(shù)據(jù)
SendData(n str as byte,byval ncount as Integer)
參數(shù)說明:n str 為要發(fā)送byte的數(shù)組的第一個字節(jié);如要發(fā)dim ndata(11) as byte這個數(shù)組,只需用ndata(0)作為n str參數(shù)即可;ncount為要發(fā)送的字節(jié)數(shù)。
(4) 接收返回的數(shù)據(jù)
GetData(byval m str as string)as string
參數(shù)說明:m str 必須為已有能容納所要接收字串的長度空間返回接收到的字串,各個字節(jié)以“\\t”隔開。
5 結(jié) 語
利用MSComm控件雖然可以方便快捷編制出的 上位機(jī)程序,但其通信效率偏低,誤幀和失幀率較高,只適用于單模塊測試。對于多模塊實(shí)時通信系統(tǒng),宜采用其他控件或自編制更有效的收發(fā)程序。
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