是将策画机通讯搜集技能与数字技能,以简陋灵巧的体式融入到古板家电中,使家电具备智能化和音讯搜集效用。的爆发和发达将对古板家电、策画机和通讯业爆发深远影响。目前智能家电的告竣计划浩繁,采用专用集成电途是计划 。文中先容的电话长途智能家电操纵体系以模范程控换取信令行为体系操纵敕令,以公用电话换取网行为传输介质,用户能够正在远端发送DTMF 双音众频信号,告竣对家用电器等修设的长途操纵。本体系吐弃了少许丰富的,兼容性差的芯片,取而代之的是获得遍及操纵而且操纵简陋的DTMF 双音频解码芯片和
智能家电应具有良众效用,文中仅商量长途操纵体系的打算。图1 为体系效用框图,由单片机,DTMF 双音频解码模块、家电操纵驱动接口、振铃检测与上线P离线开闭等几个局限构成。体系检测到长途电话线传输过来的信号后,由双音频解码器对长途电话的 DTMF(Dual Tone Multi($198.7500)Frequency) 举办解码识别,并对相应的受控电器发出相应的手脚指令。
DTMF 双音众频信号解码电途是目前正在按键电话(固定电话、转移电话) 、程控换取机及无线通讯修设中遍及操纵的集成电途。双音众频信号是一组由高频信号与低频信号叠加而成的组合信号,我邦邦度模范法则了电话键盘按键与双音众频信号的对应闭联。本体系采用HT9170行为DTMF 信号的解码焦点器件,如图2 所示。
电话被呼唤时,换取机发来振铃信号。振铃为衔接的正弦波,电压有用值50V 12 V ,振铃周期约为5 秒。为避免用户呼唤体系时爆发的高压振铃信号对DTMF 信号解码电途爆发迫害,正在体系待机及振铃时,DTMF 信号解码电途应处于离线状况(与用户电话线断开) 。只要正在体系检测到振铃并自愿摘机后,DTMF 信号解码电途才处于上线状况(与用户电话线接通) 。凭据振铃信号电压的特性,能够先应用二极管和滤波电途对振铃举办整流滤波,所得信号经稳压二极管稳压至5V 后加正在开闭三极管的基极,使对应有振铃信号的工夫内输出高电平,如图3 所示。再将此信号输出至单片机的终了计数器输入口,当计数至7 次后(平常电线 次) 由单片机操纵接通继电器实现自愿摘机,并闭合体系上线P离线开闭电途,开启DTMF 信号解码电途与电话用户线的联贯。
家电长途操纵体系通过对继电器的闭合告竣对受控电器的操纵。所以,正在单片机与受控电器之间务必设备一个驱动接口电途。本体系采用美邦 TexasInstruments 和Sprague 公司开采的ULN2003A($0.1500)芯片,来紧闭与开启继电器开闭,如图4 所示。
本文提出了通过长途电话告竣智能家电操纵体系的一种告竣计划。先容了家电和电话之间的操纵接口电途, 商量了体系构造及硬件打算。行使本体系能够告竣固定电话对空调器、电灯、电饭锅等家用电器修设的长途操纵。其余,本体系也可操纵于工农业中,告竣对无人值守岗亭的长途操纵。体系吐弃了少许丰富的,兼容性差的芯片,取而代之的是获得遍及操纵而且操纵简陋的DTMF 双音频解码芯片和单片机,识别率高,而且技能成熟,使得体系能够正在丰富情况下巩固就业。别的,能够通过进一步的高级菜单打算与驱动电途打算来圆满操纵单位,扩张操纵家电的运作工夫、风速品级等丰富操作,使长途家电操纵形式特别智能化。
智能家电技能材料集锦让家电打算迈入簇新时间!
智能家电是行使归纳布线技能、搜集通讯技能、安详提防技能、自愿操纵技能、音视频技能将家居生计相闭的措施集成,构修高效的家庭日程事情的拘束体系,晋升安详性、容易性、惬意性、艺术性,并告竣环保节能情况。最常告竣的操纵是灯光、热水器、空调、入侵监测、烟雾报警、视频监控和窗帘的智能操纵。
WiFi 技能正在智能家居中的操纵的闭键便宜有:WiFi 智能节点能够直接联贯无线途由器,从而接入Internet($68.6000)网;不必要家庭网闭,节点能够苟且扩充;不会捣蛋现有装修;智高手性能够举办局域网操纵和长途操纵。当然,WiFi 技能比拟ZigBee 和433 MHz 射频通讯技能也有其偏差:功耗偏大、价值偏高。但跟着节能技能的引进和芯片工艺的刷新,功耗题目和价值题目已慢慢获得处理。鉴于WiFi 模块是札记本、平板电脑和智高手机的模范设备,基于WiFi 技能的智能家居会慢慢获得扩大和操纵,墟市前景宽大。
电途道理:模块收到合上指令,PC8端口输出高电平,Q1导通,继电器的线圈有电流流过,继电器的触点L_IN 和触点L_OUT 吸合,插座供电给负载;模块收到断开指令,PC8端口输出低电平,Q1截止,继电器的线圈没有电流,继电器的触点L_IN 和触点L_OUT 断开,插座断电。以上只是以WiFi 插座为例,阐述基于WiFi 技能的智能家居,假如要告竣智能家电中的其他效用,告竣道理形似。比如,要告竣长途视频监控,只需将插座改为摄像头并告竣相应的软件效用即可。
电途道理:当讲到操纵电扇时,应用热敏电阻取代热电偶的做法已变得更时髦。应用热敏电阻来操纵温度已不是什么新奇事,该器件就被用来衡量PCB散热器温度的起落情状。本文将琢磨其正在电扇操纵中的就业情状和功能,以省略噪声,并进步功用。正在基于热敏电阻的电扇操纵中,假如情况温度上升到高于室温状况,测温电桥将检测到温度的上升,并开启电扇。这一就业是全自愿的,当情况温度回到室温时,电扇将会紧闭。负温度系数(NTC)热敏电阻不妨至极有用地检测出情况温度的上升。由于是负温度系数,当情况温度上升时,热敏电阻的阻值将低重。本例中的测温电桥正在操纵电扇就业的进程中,行使的便是热敏电阻的这一特别特色。
电途中的电扇通过对电途举办适应冷却,可巩固能效,低重电扇所爆发的噪声效应。电气噪声普通是因为电扇未能正在全功率前提下就业而爆发的。
图2给出了用于电扇操纵的外率测温电桥电途。电阻R2(50W、300)由下式确定,它将影响输入信号。
正在本体系打算中,单片机发出的信号奈何被红外发射管识别,发射管能否平常发射红外信号是发射电途要处理的症结题目。要发射红外信号,一定要有红外发射器件。红外发光二极管是一种能爆发红外光的发光二极管,目前大批应用的红外发光二极管发出的红外线nm 摆布,外形与凡是发光二极管一样,只是颜色差异。常睹的红外发射二极管有玄色,透后色,它与凡是发光二极管的最大区别正在于所发出的光为不成睹光,而凡是发光二极管发出的是各类颜色的可睹光,普通,红外发光二极管分为两种构造体式:一种是遥控发射型红外发光二极管(即最常用的手持遥控器所用的红外发射二极管);一种是近间隔发射型红外发光二极管,这种二极管把红外光的发射与授与共集为一体。因为本打算告竣的是家居遥控,所以采用第一种即可。
如图4所示为体系遥控发射道理图,P1.0 口为按键输入口;P2.0 口为红外发射端口,用于输出38kHz 载波编码,脉冲经9013(NPN)放大然后由红外发射管输出;第9 脚为单片机的复位脚,采用RC 手动复位电途;18、19 脚接晶振。
平常的红外授与头闭键由集成电途外加阻容元件,红外线授与管及滤波光片等构成,电途打算相对繁琐,正在本质操纵中阻挠易。而红外遥控授与头SM0038 集红外授与管,前置放大解调等于一体,无外部电途,体积小,密封性好,聪明度高,操纵简陋,用小功率红外发射管发射信号授与间隔达35 米,而且价值低廉。它仅有三条管脚,分袂是电源正极、电源负极以及信号输出端,其就业电压正在5V 摆布,授与频率为38kHz,它的闭键效用席卷放大,选频,解调几大局限,条件输入信号需是一经被调制的信号。从而使电途到达最简化,聪明度和抗骚扰性都至极好,是一个授与红外信号的理思装备。如图5 所示:
授与电途和调光电途的告竣均是通过继电器告竣的,给每一个继电器串联一个电阻,组成一个回途,本电途将四个继电器回途并联,联贯正在P0 口上,当四个继电器均闭当令,灯最亮,当三个继电器就业时,灯较亮,当两个继电器就业时灯次亮,当一个继电器就业时,灯最暗,当四个继电器都不就业时,灯胆处于紧闭状况。授与电途图如图所示:
本论文最大的难点是奈何告竣红外信号的发射与授与,为了省略电途的繁琐,我应用单片机来告竣软件编码解码,大大进步了电途的乖巧性,低重了本钱,仅仅应用一个键就能告竣对一个灯具的开闭和亮度安排,假若把一个按键开闭改设成一个矩阵键盘,就能够告竣对全豹家里的灯具的开闭和亮度操纵,适用性很强。
家电操纵板采用串口与XSBase270测验箱举办通讯,其采用了经典的兼容RS-232模范的MAX232($2.0686)芯片行为串口的电平转换芯片。电途的联贯如图2-4所示:
此中2脚RxD为授与引脚,3脚TxD为发送引脚,GND为信号地引脚。平常情状下凡是串口只接这几个引脚;额外的串口,如蓝牙串口除接上述的三个脚除外,还接了DSR引脚和CTS引脚,是由于蓝牙串口的数据流输出采用这两个脚的信号操纵;而其他引脚是跟MODEM干系的。正在智能家居体系中,家电操纵板接凡是串口,GSM模块接蓝牙串口。
RS-232信号相对待信号地而言,正在正负电平之间摆动。发送数据时,发送端输出的正电公允在+5V 到+15V之间,负电公允在-5V和-15V之间。众数据传输时,线上为TTL电平。授与器外率的就业电公允在+3V~+12V与-3V~-12V。因为发送电平宁授与电平的差仅为2~3V摆布,因此其共模抵制才略差,加上双绞线的漫衍电容,信号传输间隔最大为15m,最高速度为20kb/s。
家用电器操纵的接口电途如图2-7 所示,K1~K4 为继电器,分袂操纵四途家电的闭合和断开,Q1~Q4 为继电器线圈电流驱动,电途由单片机的P1口举办操纵,DD1~DD4 发光二极管用于显示某途操纵电途的就业情状,闭键为了调试电途而设备。
烟雾、煤气流露、红外等这些传感器的报警信号通过光电耦合接入单片机的P2 口,如图2-8 所示,正在传感器没有报警信号时,光电耦合芯片处于截止状况,与之接连的单片机端口为低电平;当传感器有报警,传感器输出高电平,此韶华电耦合芯片导通,与之接连的单片机端口为高电平,由单片机对报警信号举办搜集并做出相应照料。
本文提出了基于嵌入式体系ARM10的智能操纵平台的打算,效用席卷了短信操纵家电,传感器探测非平常情况而且通过手机短信示知业主,以及以太网及时视频监控等效用。应用模范串口线联贯家电操纵板与PC机。应用“串口调试助手”软件举办对串口的读写操作。往家电操纵板输入形如“%0001”的字符串,考查是否能启动对应的LED。同样的,按对应的“传感器”按钮,考查PC机是否能收到精确的字符串。经历测试,家电操纵板不妨平常运转。
通过焦点拘束平台,让家居生计惬意、安详、容易、节能、壮健、环保。形似名称的还罕睹码家居、数字字园、搜集家庭、家庭自愿化、E-HOME等等。目前,智能家电可为用户供给家居安详报警、可视对讲、家电、照明调光、修设的室外里遥控、电话长途操纵、Internet($68.6000)长途操纵等众种效用。产物类型席卷有线、无线或者有线和无线联络,无线形式具有无布线,转移,安置容易、操纵场地广等便宜慢慢成为操纵主流。
①非远隔电源电途为MCU和无线模块供给就业电压,如图2所示,采用PI的LinkSwitch-TN,因为功率MOSFET和操纵器集成正在一个IC当中,打算进程可获得极大地简化。电途途中所用元件数目很少,无需变压器,即能够行使打算速成局限,应用模范元件实现常用输出电压和电流的打算。
②无线个I/O口即可就业,同时采用SPI兼容的操纵接口行为数据通信接口,咱们测试板也恰是应用这种形式与 PHY模块举办联贯的。各个接口效用如下:SCK:SPI串口时钟输入;SDI:SPI串口数据输入;NSEL:SPI片选输入(低电平有用);SDO:SPI串口数据输出;NIRQ:终了仰求输出(低电平有用);PHY模块用作数据。该模块具有体积小、功耗底等便宜,至极适适用于无线 无线模块联贯电途
③调光模块电途如图4所示,席卷一个EMI滤波器、一个无源功率因数校正、镇流器操纵和灯谐振输出级,输出级采PWM输出驱动信号,通过驱动变压器驱动半桥MOS管,告竣灯光的操纵。
本文先容的智能化灯光操纵计划,能够通用到任一智能家居打算计划中,容易的操纵于各类智能家居体系上。
报警器能凭据监控的对象举办打算,品种繁众,遍及地操纵于各行各业及人们的普通生计。平常而言,报警器的电途可分为单点式和众点式。单点式报警器电途构造较为简陋,只需把传感器监测到的信号举办放大,直接驱动声光报警器电途就业。众点式报警器电途常采用单片机技能开采的电话报警体系,当有外人侵入、煤气流露、火警等险情时,能实时地报警,牢靠性大大进步。与单点式比拟,众点式操纵的领域更众,好比说工农业临蓐、安详防灾、住灾区防盗等诸众范畴。常睹的电子报警器有电子防盗报警器、可燃性气体报警器、火警报警器等。
正在图2-3电途中,键盘操纵逻辑电途的行线中的一位数字,供程控换取机新办事功能应用,另有众余四个键备用。当按下一键时,就确定了是哪两种腔调的组合,经历高、低两个音组的D/A转换,合成的正弦波经加法器相加后由MT5087的16端输出。MT5087键值与音频闭联如外2-1 所示。
如图3-1,变压器T1将交换220V电压形成12V交换低压,再经桥堆整流、滤波后转换成不巩固的直流电压(16.968V),然后加正在三端集成稳压器7805输入端,经稳压器后输出巩固的直流电压。同时,为减小电网电压震动对电途的影响,分袂正在三端集成稳压器7805输入端及输出端接上 470uF电解电容C20、0.01uF电容C22及100uF电解电容C19、0.01uFC21电容。此中,C19和C20闭键起减小纹波的效用,同时C19还可刷新负载的瞬态反映;C22可旁途高频骚扰脉冲,C21起减小高频输出阻抗的效用。
如图3-2,键盘电途采用3×4矩阵式接口形式,由STC89C52单片机P0.0-P0.6七个口操纵。凭据按键识别道理,行线K上拉电阻,处于高电平状况,可将列线置低,查抄行线状况,若为高则无键按下,为低则有键按下;然后让列线逐列为低,再查抄行线状况,占定出哪个键按下。显示电途通过单片机串行口RXD、TXD输出,采用串行输入芯片MC74HC164
($3.5000),是一款以太网微操纵器,具有精华的策画功能、丰厚的效用集以及极具比赛力的价值,席卷一系列串行通讯外设,众至2个独立巩固型USART 和2个主控SSP模块,不妨举办SPI 和I2C形式操作,具有嵌入式以太网操纵器模块。
本文的联贯处理计划,所有告竣介质访候操纵和物理层收发器模块,只需应用两个脉冲变压器和少许无源器件即可将单片机直接与以太网相连。搜集接口电途如图所示,TPIN+/TPIN- 和TPOUT+/TPOUT- 引脚与用于以太网操作的1:1 核心抽头脉冲变压器相连。当使能以太网模块时,两个TPOUT 引脚会有陆续的电流流入;当收发器模块正在发送数据时,通过变革TPOUT+ 和TPOUT-的相对电流巨细,将正在以太网电缆上爆发一个差分电压,发送和授与接口均必要其余应用两个电阻和一个电容精确与传输线相连,最大范围地省略信号反射,扩张通讯信号的巩固。
该计划闭键是以IAI442X系列芯片和PIC系列微操纵器研发的智能家居操纵计划,能够容易地扩大操纵到各类智能家电体系中。
跟着经济的发达,人们对防盗、防劫、防火安保修设的需求量日益伸长,报警体系也从本来的简陋化、片面化向智能化、集成化发达。本文打算防盗体系采用STC12C系列高速1T单片机行为全豹体系的操纵焦点,掌握对家居内的各个智能防盗模块举办操纵拘束,若产生分外物体或者职员侵入,正在启动高强度声响报警的同时,还可操纵本体系中的GPRS模块SIM300自愿拨打设定的电话或者发短信,告竣体系的智能长途报警。同时长途操纵者还能够通过拨打电话或者短信形式告竣对体系的长途操纵,对受控区域的电源或者其他装备举办操纵拘束,从而爱护一面的家居物业安详。
本打算中GPRS通讯模块采用的是一款三频段GSM/GPRS模块SIM300,适合于开采少许GSM/GPRS的无线操纵产物,如转移电话,无线 MODEM卡,无线POS机,无线抄外体系以及无线数据传输交易,操纵领域相称遍及。SIM300模块具有一套模范的AT敕令集,席卷平常敕令、呼唤操纵敕令、搜集办事干系敕令、电话本敕令、短信息敕令、GPRS敕令等。本体系中与GPRS模块的通讯是通过串口联贯,通过照料相应的AT敕令,来告竣体系与模块的数据通讯。
体系中,打算了SIM300模块的相应接口板电途,该电途板闭键包括SIM300需要的外围电途,4.2V电压需要电途 , SIM卡座以及RS232($780.5000)
串口电平转换电途等。该模块的效用是通过天线授与手机发过来的音讯,而且通过串口与体系主控CPU通讯,占定是否有读短信的AT 敕令,等单片机读短信凯旋,由体系主控CPU对音讯举办阐明后,做出相应的照料。同样,当防盗体系发出报警信号时,由主控CPU发出报警,操纵 SIM300模块告竣相应的音讯发送。
打算采用巩固型高速单片机STC12LE5A60S2为操纵器、SIM300行为无线GPRS通讯模块来告竣体系的长途操纵,各防盗模块与体系之间采用无线模块来通讯。体系可通过拨打指定手机或发送短信等形式,告竣对各个模块的状况举办长途监控,分外情状可长途操作该体系履行相应的操纵敕令。
($0.5999)是全豹搜集节点硬件体系的焦点操纵部件,掌握授与传感器触发的开闭量报警信号,发送nRF2401($1.8620)通讯敕令,操纵音讯的传输。单片射频收发芯片nRF2401($1.8620)是告竣无线数据传输的症结器件。nRF2401($1.8620)就业于2.4~2.5GHzISM频段,芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等效用模块,输出功率和通讯频道可通进程序设备,芯片功耗至极低,以-5dBm的功率发射时,就业电流只要10.5mA,授与时就业电流只要18mA,众种低功率就业形式,节能打算更容易。搜集节点采用nRF2401($1.8620)举办数据传输,来告竣报警音讯的无线传输。搜集节点通过联贯的传感器感知外部情况分外改变。搜集节点的电途道理图如网2 所示。正在搜集节点中电源是能源核心,正在节点中起着至极苛重的效用,极端是正在无线通讯体系中,电源不单是能源供应者,它也直接影响通讯的质料。器件对加到输入引脚或输出引删的电压普通是有节制的。这些引脚由二极管或离别元件接到Vcc。假如接入的电压过高,电流将会通过二极管或离别元件流向电源。其余体系自己的发送频率也会经历电源感觉反应到通讯体系形成骚扰。凶而可正在电源电途中参预220H的电感,与并入众个差异容值的电容所组成的滤波电途来抵制各类高频信号。使节点不妨获得巩固牢靠且低骚扰的电源,担保节点的牢靠运转。该电源电途如图3所示。
($3.7875)为操纵焦点,以电脑行为上位机,告竣正在电脑上自愿操纵8途家电的开闭状况,单片机嵌入式体系亦能够通过按键操纵家电的开闭。硬件局限席卷单片机最小体系,串口通讯、液晶显示界面三大局限。最小体系局限单片机选用了AT89C51($3.7875)
($2.0686)芯片,举办电平转换。液晶选用128X64点阵的液晶模块。本体系显示直观,操纵容易。稳压直流电源打算
市电经220V~9V变压器变压,然后经桥式整流电途,再经电容滤波电途,经7805稳压管稳压,再举办二次滤波,输出较巩固的5V电压,给本体系供电。
当咱们按下某个键时,对应的效用便会通过键盘阐明秩序得以施行,假如正在操作家开释之前,对应的效用众次施行,宛若操作家正在接二连三的操作该键相似,这种地步就称为连击。连击先可用图4-2-3所示流程图的软件方式来处理:当某个键按下时,最先辈行软件去抖照料,确认键被按下后,便施行与该键相对应的效用,施行完后不是马上返回,而是恭候键开释之后再返回,使每一次按键只被反映一次,从而到达避免连击的方针。
假如把连击地步加以行使,有时会给操作家带来容易。比如正在某些仪器中。因打算的按键很少,没有调度0~9数字键,只设备了一个安排键,这时必要采用加 1(或者减1)的方式来安排相闭参数,但当安排量较大时就必要众次按键,使操作家很阻挠易。假如首肯存正在连击地步,咱们只消按住键不放,参数就会一直的加 1(或者减1),会让操作比力容易、急切。的确告竣流程图如图4-2-3所示,此中参预的延时闭头是为了操纵连击的速率。
现正在,正在墟市上所应用的液晶都是液晶模块,也便是说,现正在的液晶模块都是将液晶以及相应的驱动芯片,寄存器,驱动电源电途等一系列的辅助电途都集成正在了一齐,从二应用户不妨特别的容易是液晶,即所谓的普通化。12864采用的是点阵式液晶,分为128X64个点,即有1204个字节,也便是说每一个 ROM内存单位对应一个点阵。奈何对其驱动是对12864的闭键难点,对待其驱动大致能够分为:初始化,设备开始位显示,输送数据几大块。初始化闭键的便是依照芯片手册来,由于那些敕令语句的内存单位都是定的,不不妨凭据用户的喜欢来己方界说。设备开始位数据显示职位,闭键是要搞了解ROM的对应地方。 12864分为左半屏面和右半屏面。此中左边占64列,右边占64列。共128列。行分为64行。又将其分为8页,每一页占8行。列的开始地方为40H,行的开始地方为B8H。
跟着集成电途和策画机技能的连忙发达,使智能家电的整个程度发作广大改变,古板的家电操纵形式慢慢的被智能化所代替。智能家电的焦点部件是单片机,因其极高的性价比获得遍及的操纵与发达,从而加疾了智能家居的发达。
电途道理:该装备就业道理睹图,电容器C1将220V交换市电降压限流后,由二极管VD1、 VD2整流,电容器C2负责滤波,获得12V摆布的直流电压。当电网电压平常时,稳压二极管VDW不行被击穿导通,此时三极管VT处于截止状况,双向可控硅VS受到电压触发面导通,插正在插座XS中的家电通电就业。
假如电网电压倏地升高,跨越250V,此时正在RP中点的电压就导致VDW击穿导通,VDW导通后,又使得三极管VT导通,VT导通后,其集电极发射极的压降很小,亏欠以触发VS,又导致VS截止,所以插座XS中的家电断电中断就业,于是起到了爱护的方针。一朝电网电压降低,VT又截止,VT的集电极电位升高,又触发VS导通,家电得电持续就业。
能源监督器打算行为一套圆满器材,用于衡量和显示灵敏修筑内各负载(如闭键家电)的能耗。借助这一器材,工程师可急迅评估 TI 为低本钱电能计量操纵供给的处理计划。该参考打算装备硬件和软件打算文献,可加疾工程师的开采过程。能源监督器打算还可举办扩展与 TI 的 ZigBee 和 Wifi 参考打算联络,将无线通讯效用增加到终端产物中。
通过板载显示屏来显示输入交换电压、电流、频率、有功功率、无功功率、视正在功率、功率成分和能耗 (kWh),援救 110V-240V 输入电压领域,用于安排 LCD 显示屏和工夫设备的简陋按钮,供给 TI 通讯模块接口,适合于 ZigBee (CC2538EM-RD)、Wifi (CC3000EM-RD) 和面向无线 M-Bus 的低于 1GHz 射频。
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