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基于嵌入式的無線智能家居控制裝置

日期:2021-07-09 12:01:08     瀏覽:287    來源:東莞電工培訓(xùn)網(wǎng)
 引 言
    隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,住宅智能化是人類住宅的一場新的革命,現(xiàn)代社會的家庭正在以家庭智能化帶來的多元化信息和安全、舒適、便利的生活環(huán)境,更加輕松、有序、高效的現(xiàn)代生活方式,作為一個理想的目標(biāo)來永恒的追求。目前,智能產(chǎn)業(yè)在世界各地已經(jīng)迅速發(fā)展,在不久的將來,沒有智能家居系統(tǒng)的住宅將會象當(dāng)今不能上網(wǎng)的住宅那樣不合潮流。因此,家居智能化將是大勢所趨。在這樣的背景下,一套便捷,穩(wěn)定的智能家居控制裝置便必不可少,本文對智能家居控制裝置的實現(xiàn)進(jìn)行了深入的研究。


1 工作原理
    裝置工作原理如圖1所示,分為遠(yuǎn)程控制模塊、主控制器、從控制器和控制電路四大部分。遠(yuǎn)程計算機和手機分別通過Internet網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)絡(luò)與具有Windows CE平臺的主控制器相連接進(jìn)行通信。主控制器和從控制器通過串口分別與藍(lán)牙模塊相連接,通過藍(lán)牙傳輸進(jìn)行通信。從控制器直接與控制電路相連接,通過控制電路對家用電器進(jìn)行控制。

2 遠(yuǎn)程控制模塊
2.1 PC軟件控制
    PC端軟件采用Visual C++編寫,軟件界面如圖2所示,可以分別對家中的四盞燈進(jìn)行控制,分別為臥室、廚房、衛(wèi)生間和客廳的燈進(jìn)行控制。

2.2 手機GPRS遠(yuǎn)程控制
    本裝置遠(yuǎn)程控制也可以通過手機GPRS網(wǎng)絡(luò)與主控制器相連接進(jìn)行通信。GPRS模塊選用上海精致科技有限公司的無線數(shù)據(jù)終端NW18,主要實現(xiàn)基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)據(jù)透明傳輸。無線數(shù)據(jù)終端NW18本身內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議,與主控制器通過串口連接,使用起來簡單方便、穩(wěn)定可靠,其實物圖如圖3所示。

3 主控制器部分
3.1 主控制器硬件結(jié)構(gòu)
    主控制器選QT2410開發(fā)板,其核心芯片為SUMSUNG公司的S3C2410芯片。系統(tǒng)資源CPU:S3C2410(ARM920T),RAM:2片32M Byte SDRAM,ROM:一片64M Byte NAND Flash,系統(tǒng)時鐘:12MHz,RTC時鐘:32.576MHz,內(nèi)核工作電壓:1.8V,工作頻率:203MHz,兩個串行通信接口UART0,UART1。UART0連接GPRS模塊,UART1連接藍(lán)牙模塊,從而起到了連接遠(yuǎn)程控制端和從控制器的功能。其實物如圖4所示。

3.2 主控制器軟件結(jié)構(gòu)
    主控制器擁有Windows CE操作系統(tǒng),故主控制器軟件采用embedded C++工具進(jìn)行編寫,實現(xiàn)如下三個功能。主要流程圖如圖5所示,軟件界面如圖6所示。

    1)建立Socket并監(jiān)視是否有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù),若符合自定義的通信協(xié)議則將其傳輸給從控制器。
    2)打開串口,監(jiān)視是否有GPRS傳輸?shù)臄?shù)據(jù),若符合自定義的通信協(xié)議則將其傳輸給從控制器。
    3)若有按鍵按下,處理相應(yīng)時間,并將消息傳送至從控制器。


4 從控制器部分
4.1 從控制器硬件
    本系統(tǒng)采用周立功的EasyARM2131開發(fā)實驗板。其CPU是PHILIPS公司的單片32位ARM微控制器LPC2134,它是基于一個支持實時仿真和跟蹤的16/32位ARM7TDMI-STM CPU,含有128kB的FLASH存儲器系統(tǒng),該存儲器用作代碼和數(shù)據(jù)的存儲。LPC2134擁有兩個異步串行口UART0和UART1和兩個32位的通用I/O口。本裝置主要使用到的是串口1和I/O口:P1.18,P1.19,P1.20和P1.21

串口1與藍(lán)牙模塊相連接,接受主控制器發(fā)送來的命令。I/O口分別連接控制電路的廚房燈,臥室燈,衛(wèi)生間燈,客廳燈的輸入接口。
4.2 從控制器軟件部分
    由于本裝置采用了四盞燈模擬家中的各種電器,所以軟件的主要作用是接收主控制器的命令,并將其進(jìn)行解析,將相應(yīng)的命令根據(jù)通信協(xié)議轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的控制信號,接入控制電路從而控制相應(yīng)的電器。軟件主要流程如圖7所示。

5 控制電路
    控制電路利用ARM7輸出信號作為使能信號,通過繼電器電路實現(xiàn)低壓直流對高壓交流電路的控制功能。ARM7輸出信號VOUTi為3.3V,電路核心部分采用“匯科HRS1H-S-DC5V”作為繼電器,該繼電器使能端要求*電壓為2.4V,輸出端承載為“220VAC/3A”或者“24VDC/3A”。繼電器輸入端利用三極管9014設(shè)計驅(qū)動及保護(hù)電路,三極管發(fā)射極與繼電器輸入端子相連。電路原理如圖8所示,將ARM7平臺輸出信號VOUT1、VOUT2、VOUT3、VOUT4,作為后向電路的輸入控制信號:在圖X中,當(dāng)VOUT1信號為低電平時,三極管9014斷開,三極管發(fā)射極零電壓即Vo=0,繼電器線圈未工作,繼電器輸出端斷路,高壓電路斷開;反之,VOUT1信號為高電平時,三極管9014導(dǎo)通,三極管發(fā)射極電壓為:電源電壓Vcc與三極管壓降Vd差值,即Vo=Vcc-Vd,繼電器線圈工作,繼電器輸出端導(dǎo)通,高壓電路工作。在測試與演示過程中,高壓部分僅以15VDC作為測試電路,實物圖如圖9所示。

    然而在實際應(yīng)用中,可以根據(jù)使用環(huán)境和要求不同,將線圈繼電器更換為光電耦合繼電器或者各類功率繼電器,以適應(yīng)用戶的使用需求。


6 結(jié)束語
    本次設(shè)計達(dá)到了預(yù)期的效果,實現(xiàn)了遠(yuǎn)程PC軟

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