浅议智能家居控制系统
摘要:智能家居的目标是通过网络等信息通信技术手段实现对家居电器等的智能控制,使其能够按照人们的设定工作运行,而不论距离的远近。目前,已经有越来越多的机构和个人开始了对智能家居的研究。舒适、时尚的家居生活是社会进步的标志,智能家居系统能够在不改变家中任何家电的情况下,使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。
关键词:智能家居 控制 设计
1 智能家居控制系统功能
智能家庭控制系统的主要功能包括家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范三个方面。
1.1 家庭通信
1.1.1 电话线路:通过电话线路实现双向传输语音信号和数据信号。
1.1.2 计算机互联网:通过互联网实现信息交互、综合信息查询、网上教育、医疗保健、电子邮件、电子购物等。
1.1.3 CATV线路:通过CATV线路实现VOD点播和多媒体通信。
1.1.4 无线局域网:通过无线收发器、天线、各种无线终端,实现双向传输数据信号。
1.2 家庭设备自动监控
1.2.1 家用电器的监视和控制 按照预先所设定程序的要求对热水器、微波炉、视像音响等家用电器进行监视和控制。
1.2.2 热能表、燃气表、水表、电度表的数据采集、计量和传送根据小区物业管理的要求所设置数据采集程序,通过传感器对热能表、燃气表、水表、电度表的用量进行自动数据采集、计量,并将采集结果远程传送给小区物业管理系统。
1.2.3 空调机的监视、调节和控制 按照预先所设定的程序,根据时间、温度、湿度等参数对空调机进行监视、调节和控制。
1.3 家庭安全防范
1.3.1 防火灾发生 通过设置在厨房的感温探测器和设置在客厅、卧室等的感烟探测器,监视各个房间内有无火灾的发生。如有火灾发生家庭控制器发出声光报警信号,通知家人及小区物业管理部门。
1.3.2 防可燃气体泄漏 通过设置在厨房的可燃气体探测器,监视燃气管道、灶具有无燃气泄漏。如有燃气泄漏家庭控制器发出声光报警信号,并联动关闭燃气管道上的电磁阀,同时通知家人及小区物业管理部门。
1.3.3 防盗报警 防盗报警的防护区域分成两部分,即住宅周界防护和住宅内区域防护。住宅周界防护是指在住宅的门、窗上安装门磁开关,在对外的玻璃窗、门附近安装玻璃破碎探测器。
2 智能家居中的总线技术
要实现家居的智能化,就必须实现家居的网络化,使家居内的大部分电器设备能够通过一定的方式连入网络,从而实现这些设备的远程控制和自动控制。家居电器的上网实质是网络最后接入的1公里之内的问题,此类问题要求网络可靠性高、信心量少,多个设备之间的互操作性强。就智能家居而言,如何把结构和性能不一的电器设备接入网络,如何能够实现这些设备的相互通信是在构建智能家居时主要考虑的问题,所以说,智能家居的关键技术其实就是网关技术和总线技术。文章主要讨论的是其中的总线技术。总线技术在智能家居行业当中,目前可以算是应用最为广泛的一种技术手段。在总线技术下生成的智能家居系统,最大的特点是具有可扩展性,工程安装也不是很复杂。由于科学技术的不断发展,新生成许多总线协议下的智能家居系统的价格也不是很高,目前市场的销售情况也很不错。智能家居中的现场总线控制系统通过系统总线来实现家居灯光、电器及报警系统的联网以及信号传输,采用分散型现场控制技术,控制网络内各功能模块只需要就近接入总线即可,布线比较方便。一般来说,现场总线类产品都支持任意拓扑结构的布线方式,即支持星型与环状结构走线方式。灯光回路、插座回路等强电的布线与传统的布线方式完全一致。“一灯多控”,在家庭应用比较普遍,以往一般采用“双联”、“四联”开关来实现,走线复杂而且布线成本高。若通过总线方式控制,则完全不需要增加额外布线。是一种全分布式智能控制网络技术,其产品模块具有双向通信能力,以及互操作性和互换性,其控制部件都可以编程。
3 硬件电路设计
3.1 语言提示电路 ISD2560芯片采用多电平直接模拟量存储专利技术,每个采样值直接存储在片内单个E2PROM单元中,不需另加A/D或D/A变换来存储和重放,能够非常自然、真实地再现语音,音乐,音调和效果声,避免了一般固体录音电路因量化和压缩造成的量化噪声和“金属声”,因此,作为目前国内外较为理想的语音芯片,在许多领域得到了广泛地应用。语音芯片音质的优劣、功能的强弱决定了报站器的语音效果和性能。
3.2 TC35短消息模块接口电路 TC35短消息模块是RS-232C标准接口,RS-232C标准的全称是EIA-RS-232C标准,其中EIA代表美国电子工业协会,RS代表推荐标准,232是标识号,C代表RS232的最新一次修改。目前在PC机上的COM1、COM2接口就是RS-232C接口。TI公司的MAX3238芯片供电电压为3～5.5V,符合TIA/EIA-232-F 和ITU v.28标准。具有独特的±15KV人体静电保护措施,兼容5V逻辑输入,内含3路接收、5路发送串行通信接口,最大数据传输速率可达250 kbps。该芯片的最大特点是,在串行口无数据输入的情况下,可以灵活的进行电源管理,即当FORCEON(13脚)为低电平、/FORCEOFF(14脚)为高电平时,Auto-Powerdown Plus功能有效。在正常运行模式下,约30秒事件内若芯片在接收和发送引脚没有检测到有效信号,将自动进入Powerdown模式,此时耗电1uA。如果FORCEON和/FORCEOFF引脚均为高电平,那么Auto-Powerdown Plus功能失效。在Auto-Powerdown Plus功能有效的时,如果检测到接收或发送引脚有信号输入,该芯片自动被激活,转入正常工作状态。如果任一接收通道的输入电压高于2.7V或小于-2.7V,或者位于-0.3V～0.3V的时间小于30uS,则/INVALID(15脚)引脚为高电平(数据有效)。如果所有接收通道的输入电压位于-0.3V～0.3V的时间大于30uS,则/INVALID(15脚)引脚为低电平。
3.3 红外学习遥控接收电路设计 所有红外遥控器的输出都是用编码后的串行数据对38kHz～40kHz的方波进行脉冲幅度调制而产生的。如果直接对已调波进行测量,而其脉宽只有20多微秒,由于单片机的指令周期是微秒级,会产生很大的误差。因此,先要对已调波进行解调,对解调后的波形进行测量。将CX20106或一体化红外接收头解调出的遥控编码脉冲直接连入SM8952AC25P单片机的INT0和T0脚,定时器T0和T1都初始化为定时工作方式1,T0的GATE位置位。每次外部中断首先停止定时,记录T0、T1的计数值,然后将T0、T1的计数值清零,并重新启动定时。T0的值即为高电平脉宽,T1～T0的值为低电平脉宽。T0、T1与红外编码信号脉宽的对应关系并且存储到外部储蓄器24C256中等待发送调用。
4 结语
随着信息技术的高速发展,智能家居技术越来越受到人们的关注,是现代网络技术研究的重点之一,而利用总线技术来实现智能家居又是智能家居技术发展的重要方向。而智能家居也不再是一幢被动的建筑,已经成了帮助主人尽量利用时间的工具,使家庭更为舒适、安全、高效和节能。