基于can總線的智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計和研究

李釗

摘要：本文設(shè)計了一種基于can總線的智能家居控制系統(tǒng)，文章對智能家居控制系統(tǒng)的功能需求進(jìn)行了分析，以及對家居控制系統(tǒng)的典型硬件電路進(jìn)行了設(shè)計，并簡述了系統(tǒng)的軟件設(shè)計.該系統(tǒng)可以實現(xiàn)家居系統(tǒng)的智能化控制，具有良好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：智能家居；can；總線；智能控制

隨著行業(yè)的發(fā)展，智能控制的功能多元化，控制的對象不斷擴(kuò)展，控制的聯(lián)動場景要求更高，為此帶來各研發(fā)廠商針對不同目標(biāo)群體，所生產(chǎn)的智能家居產(chǎn)品的配套操作系統(tǒng)、通信協(xié)議等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)參差不齊，給系統(tǒng)的集成帶來了很大的困難。

1智能家居控制系統(tǒng)功能分析

綜合考慮用戶的功能需求、家居系統(tǒng)使用時的成本因素等方面，本文所設(shè)計系統(tǒng)選取了幾個具有典型的節(jié)點，對應(yīng)本文所設(shè)計的智能家居控制系統(tǒng)的功能，具體內(nèi)容如圖1所示。

框圖中，家庭安防功能主要包括對各類紅外、煙霧等傳感器等采集數(shù)據(jù)，就家居生活中的異常情況進(jìn)行報警；數(shù)據(jù)采集主要采集家居環(huán)境中的溫度、濕度、光照度等參數(shù)；燈光控制主要針對家居環(huán)境中的燈光進(jìn)行調(diào)節(jié)；家電紅外遙控學(xué)習(xí)功能是指通過紅外遙控器對家電進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；短信報警及查詢功能是指用戶可以通過手機(jī)接收報警信息并查詢到家庭內(nèi)部狀態(tài)信息。

2控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1主控制器及外圍電路設(shè)計

本設(shè)計采用美國Microchip公司的dsPIC30F6014a數(shù)字信號處理器為主控制器，該處理器功能較強(qiáng)，同時具有CAN通信接口和RS232接口、USB接口等，對智能家居這種用戶經(jīng)常需要進(jìn)行升級和功能改造的應(yīng)用場景非常適用。使用時，主控器器芯片EXTAL和XTAL7兩端連接晶振（7.37MHZ），這個頻率值經(jīng)芯片內(nèi)部鎖相環(huán)處理后可提高為若干不同倍數(shù)值，提高后的頻率值最高可達(dá)120MHZ，將提高后的頻率值做為主控制數(shù)字信號處理器工作的內(nèi)部總線時鐘使用。

其中，電源電路中的電源模塊選擇LM317電壓調(diào)整芯片，電路如圖2所示，電路外接9V電源接入到LM317芯片上，通過開關(guān)J21再經(jīng)去耦電容輸出穩(wěn)定的5V或3.3V電壓給整個電路的數(shù)字部分進(jìn)行供電。

CAN總線通信接口電路如圖3所示，本設(shè)計采用MCP2551CAN總線收發(fā)器作為CAN協(xié)議控制器和物理總線接口使用，將信息發(fā)送或接收接至總線.CAN是一種應(yīng)用廣泛的現(xiàn)場總線，能有效支持分布式控制和實時控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。

本設(shè)計中使用的MCP2551是一款可容錯的高速CAN器件，該器件兼具各種保護(hù)功能，且具有很強(qiáng)的抗噪特性，工作速率可達(dá)1MB/S，可為CAN協(xié)議控制器提供差分收發(fā)能力，有利于提高本系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和快速性。

2.2智能節(jié)點硬件電路設(shè)計

家電開關(guān)控制節(jié)點電路主要實現(xiàn)通過I/O端口和繼電器來完成對智能家居系統(tǒng)中家用電器的開關(guān)控制，由于單片機(jī)引腳輸出電流通過光耦隔離開關(guān)連接到繼電器的控制端，從而解決了單片機(jī)引腳電流過小無法驅(qū)動繼電器的問題.使用9V電壓為繼電器控制端供電，同時在繼電器兩端反向并接續(xù)流二極管D1，完成對繼電器的反向電壓保護(hù)，該控制電路如圖4所示。

家庭安防電路主要通過連接各種類型的傳感器，實時采集各種狀態(tài)信號，再將信號傳遞給主控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，繼而采取相關(guān)的保護(hù)措施或報警.例如：采用HC-SR501模塊為熱釋電紅感傳器傳遞溫度信號，將該模塊接入電路中，如圖5所示。

3結(jié)語

本系統(tǒng)靈活運(yùn)用了CAN總線作為主干線，并引入各種可視化操控方式，提出了一套整體結(jié)構(gòu)簡單、可操作性高、抗干擾能力強(qiáng)、人性化操作的智能家居設(shè)備管控系統(tǒng)方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]周洪，胡文山，張立山，等.智能家居控制系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2005.

（作者單位：太極計算機(jī)股份有限公司）