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时间:2018-09-29
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1、智能家居系统的设计与实现(一)论文关键词:智能家居 嵌入式系统 WindowsCE VisualC++ Delphi论文摘要:本文讨论了基于Windows嵌入式操作系统,以使用IntelXScale270为CPU的ARM10嵌入式实验箱为硬件基础,以VisualStudio005和Delphi为软件开发平台的智能家居系统的设计与实现。通过详细的系统设计过程,开发了相应的软件程序,包括嵌入式操作系统Windows的定制、应用程序的界面设计、程序开发和单片机系统的底层编程。本设计融合了嵌入式系统、通讯、单片机、软件开发等学科的知识。系统测试结果表明,
2、该系统设计基本满足要求,并有一定的功能扩展空间。1绪论目前,科学技术发展迅速,借助飞速发展的网络和信息技术,人们可以足不出户地纵览全球。为了适应信息化的需求,科研机构将智能化的理念引入小区管理,并进一步引入家庭,从而产生了智能家居的概念。将手机通信和以太网通信技术引入智能家居的设计,恰好利用了现有的良好的通信条件,使在外的业主能及时了解家中的安全,提高业主的安全感,而且通过手机实时控制家电,提高了业主生活的舒适度。本文提出了基于嵌入式系统ARM10的智能控制平台的设计,功能包括了短信控制家电,传感器探测非正常环境并且通过手机短信告知业主,以及以太
3、网实时视频监控等功能。系统设计方案.1硬件总体设计框图根据上文的功能需要,设计出由ARM10为控制核心,单片机控制的家电控制模块和传感器报警模块,并且包含GSM通信模块的智能家居系统,硬件结构框图如图2-1所示。SHAPE*MERGEFORMAT图2-1硬件设计框图.控制核心选择智能家居控制系统采用如图2-2所示的XSBase270作为开发平台,该平台基于Intel®高性能的PXA270处理器,支持WindowsCE和Linux等嵌入式操作系统,是针对教学和实验的多功能实验平台。PXA270处理器的最高主频可达520MHz,且该处理器被加入了W
4、irelessMXX技术,大大的提高了多媒体处理能力,而且加入了IntelSpeedStep动态电源管理技术,在保证CPU性能的前提下,最大限度的降低设备功耗[1]。XSBase270配置32MFLASHROM,64MSDRAM,并配备了触摸屏、以太网、USB、串口、CF/MMC、PCMCIA等接口。满足了智能家居系统控制中心的硬件要求。图2-2 XSBase270实验箱展开图 家电控制板家电控制板采用AT89C51为控制核心。扩展板的元件布局如图2-3所示,其上有四盏LED分别模拟四种家电,三个按钮模拟三种传感器。其中四盏LED分别连接单片机
5、的、、、;三个按钮分别连接、、。图2-3 家电控制模块.串行端口电路家电控制板采用串口与XSBase270实验箱进行通信,其采用了经典的兼容RS-232标准的MAX232芯片作为串口的电平转换芯片。电路的连接如图2-4所示:图2-4 家电控制板串行接口电路如上图所示,家电扩展板采用的是常用的DB9头作为串口接口,其针脚定义图如图2-5所示:图2-5 RS-23DB9头针脚定义图其中2脚RxD为接收引脚,3脚TxD为发送引脚,GND为信号地引脚。一般情况下普通串口只接这几个引脚;特殊的串口,如蓝牙串口除接上述的三个脚之外,还接了DSR引脚和CTS引
6、脚,是因为蓝牙串口的数据流输出采用这两个脚的信号控制;而其他引脚是跟MODEM相关的。在智能家居系统中,家电控制板接普通串口,GSM模块接蓝牙串口。RS-232信号相对于信号地而言,在正负电平之间摆动。发送数据时,发送端输出的正电平在+5V到+15V之间,负电平在-5V和-15V之间。无数据传输时,线上为TTL电平。接收器典型的工作电平在+3V~+12V与-3V~-12V。由于发送电平和接收电平的差仅为2~3V左右,所以其共模抑制能力差,加上双绞线的分布电容,信号传输距离最大为15m,最高速率为20kb/s[2]。MAX232包含2个驱动器、2个
7、接收器和一个电压发生器电路,提供TIA/EiA-232-F电平。该器件符合TIA/EIA-232-F标准,每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5VTTL/CMOS电平。每一个发送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平。图2-6 MAX232引脚图.3.家电控制电路图2-7模拟家电控制电路家用电器控制的接口电路如图2-所示,K1~K为继电器,分别控制四路家电的闭合和断开,Q1~Q为继电器线圈电流驱动,电路由单片机的P1口进行控制,DD1~DD发光二极管用于显示某路控制电路的工作情况,主要为了调试电路而设置。.3.
8、传感器接口电路图2-8传感器接口电路图烟雾、煤气泄漏、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P口,如图2-所示,在传感器没有
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