EEPW论坛

作者：广州大学 陈永亮 栗晓航 冯德星

指导教师：张方樱 韩晓瑛

 

　　作品简介

 

　　一、作品研究背景

　　科技的发展使人们坚定不移地追求更高品质的生活，特别是这几年在物联网的建设背景下，智能家居作为高品质信息生活的代表得越来越受到人们的欢迎。然而早期的智能家居系统以PC机作为控制平台，受到PC机的局限，不能呈独立状态，但随着嵌入式系统的不断发展，该研究课题是以智能家居为背景的物联网应用,是一个绝好的切入点，从我们日常生活最熟悉的环境出发，融合各种技术与实际控制对象。将流行技术真正融会贯通应用到现实生产生活中。领先的无线移动和不依靠PC的独立形态，将使家变成真正的“

　　本课题在分析智能家居的研究现状、发展趋势、研究意义的基础上提出了基于单片机以及嵌入式操作系统的智能家居系统的设计方案,其主要特点在于功能实用、操作简单、价格低廉、易于安装。本课题主要完成了Freescale搭建的智能家居系统的硬件平台和软件设计,并配合外围器件

　　组成一个完整的智能家居系统。

　　二、系统总体架构

　　

　　三、作品整体照片

　　

　　四、作品功能说明

　　设计该系统的目的是实现窗帘，照明，环境监控、家电的智能控制，它们由统一的智能平台将各个独立的子系统连接成一个能够有相互信息交换，并加以控制的网络。环境监控系统包括各种报警探测器的讯息采集，如煤气探测、火警探测以及室内温度的监测。用户可通过手机实时了解;家电控制子系统可实现对灯具、窗帘等家用电器进行远程控制、定时控制;GPRS远程监控系统可实现主人与家居系统的“沟通”，并将系统检测到的室内相关情况实时的发送给主人，同时主人也可以本地显示控制，并可以通过该子系统向智能家居系统发送相应的指令

 

　　平台选型说明

 

　　五、平台选型说明

　　Freescale 公司的Kinetis K60系列是低功耗MCU,工作电压1.71-3.6V,闪存的写电压为1.71-3.6V,采用高达100MHz的ARMRCortex™-M4内核,其性能可达到1.25 Dhrystone MIPS per MHz,同时可选择浮点单元, IEEE 1588以太网,USB 2.0 OTG,具有极好的性能..而搭配Freescale 的CodeWarrior MCU v10.1开发平台,开源仿真器USBDM,大大缩短开发周期。是智能家居的开发的理想选择。

 

　　设计说明

 

　　六、设计说明

　　1)12V电机驱动的电动窗户模块，电动窗帘模块。

　　该模块使用TI 公司的TSL230B 来测量环境周围的光线强度，不需外接元件即可完成高分辨率的光硅光电照度/频率转换。可将一定光谱的光转换成电流, 再由电流/频率转换器转换成相应的脉冲频率。通过采集到的传感器数据，再根据季节的不同，半天和黑夜光照强度的不同，从而自动调节窗帘的打开面积。

　　电动窗帘模块工作原理：

　　

　　2)红外遥控模块。红外遥控模块包含红外风扇，空调，电视模块。

　　该模块利用1838通用一体化红外接收头接收学习红外信，然后由控制器软件解码，除去编码协议NEC Protocol的 PWM(脉冲宽度调制) 或Philips RC-5 Protocol 的 PPM(脉冲位置调制)，红外信号贮存的按键信息。用户在上位机进行操作后，上位机发送指令下位机，下位机再通过重新编码由红外发射头输出。达到的目标：用户无需参与调节。但根据界面也可以进行相关设置。

　　3)红外遥控模块。红外遥控模块包含红外风扇，空调，电视模块。

　　该模块利用1838通用一体化红外接收头接收学习红外信，然后由控制器软件解码，除去编码协议NEC Protocol的 PWM(脉冲宽度调制) 或Philips RC-5 Protocol 的 PPM(脉冲位置调制)，红外信号贮存的按键信息。用户在上位机进行操作后，上位机发送指令下位机，下位机再通过重新编码由红外发射头输出

　　达到的功能：只须学习一次指令，系统就能记忆按键用户只需根据要求调节红外设备。

　　红外遥控模块(风扇智能控制部分)工作原理：

　　

　　红外遥控模块红外识别部分使用的普通红外发射头，

　　红外遥控的编码目前广泛使用的是：

　　

　　配套的遥控器使用的是 NEC协议，其特征如下：

　　1、8 位地址和 8 位指令长度;

　　2、地址和命令 2 次传输(确保可靠性)

　　3、PWM 脉冲位置调制，以发射红外载波的占空比代表“0”和“1”;

　　4、载波频率为 38Khz;

　　5、位时间为1.125ms 或 2.25ms;

　　

　　4)市电220V电器控制模块。(如钨丝电灯、电冰箱等常用电器)

　　使用的是CS5211 与CS5212 配对使用的遥控编码专用电路。采用RF 射频发射方式，通过FREESCALE K10主机输出信号控制CS5211输出无线编码信号。插座端接有CS5212，接收到对应指令后，将触发继电器开关插座电路，从而实现对电灯的电器的控制(操作原理见附件1-图4)

　　射频遥控电器模块(照明智能控制部分)工作原理：

　　

　　5)门禁系统ID卡模块。

　　FREESCALE K10主机利用串口接收来自门禁系统的信息，该信息包括ID卡的卡号，归属人的信息。上位机接收到来自门禁系统的指令后，对信息进行判断，然后，上位机发送指令下位机，对房间电子门进行开关控制。

 

　　作品特色

 

　　七、作品特色

　　1、家电统一管理

　　2、功能实用：无须对现有的家居做很大的改变，就能实现控制家具设备的功能;

　　3、操作简单：以广泛普及的手机或电脑为上位机，实现对家居的智能控制;

　　4、价格低廉：采用性价比高的Freescale作为主控制器，而且无线控制无需电路安装费。

　　5、易于安装：是无线控制的，无须在铺设繁杂的电缆;。

 

系统演示视频：http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2803