基于tcp_ip協(xié)議的家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、基于TCP／IP協(xié)議的家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：利用STC89S52單片機(jī)與ENC28J60網(wǎng)卡芯片設(shè)計(jì)了一種家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用精簡(jiǎn)的TCP／IP協(xié)議(有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn))實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與網(wǎng)絡(luò)通信，單片機(jī)用網(wǎng)絡(luò)通信的方法來(lái)同時(shí)控制多個(gè)家電。接收多個(gè)用戶(hù)請(qǐng)求，網(wǎng)絡(luò)程序處理與對(duì)應(yīng)單片機(jī)之間的通信，從而提供一種多用戶(hù)遠(yuǎn)程控制多個(gè)家電關(guān)鍵詞：TCP／IP協(xié)議；遠(yuǎn)程控制；家電；STC89S52前言：從20世紀(jì)90年代末期開(kāi)始智能小區(qū)智能家庭這兩個(gè)新概念逐步走入人們的生活。隨著一些智能化家居產(chǎn)品的問(wèn)世,人們享受智能化的家庭生活已不再是夢(mèng)想中的難事我國(guó)的智能家居技術(shù)與歐美國(guó)家

2、相比大概要滯后2～3年,國(guó)外的智能家居產(chǎn)品占據(jù)著國(guó)內(nèi)高端產(chǎn)品市場(chǎng)例如美國(guó)海益智能家居系統(tǒng)在安防保護(hù)溫度控制和燈光自動(dòng)控制方面提供了簡(jiǎn)捷可靠安全的操作但是沒(méi)有提供遠(yuǎn)程控制方面的功能目前,國(guó)內(nèi)的中低端產(chǎn)品在功能實(shí)現(xiàn)方面還比較簡(jiǎn)單,一般只實(shí)現(xiàn)了家庭安防和部分控制功能,而具有遠(yuǎn)程控制和管理功能的智能家居產(chǎn)品則是在一定的中高端市場(chǎng)中出現(xiàn)。例如,2006年海爾公司推出的短信寶,可以通過(guò)手機(jī)短信來(lái)遠(yuǎn)程控制家里的各種電器雖然海爾短信寶的價(jià)格適中面向大眾消費(fèi)群體但是它只適用于帶有網(wǎng)絡(luò)接口和基于e家佳協(xié)議的家電產(chǎn)品,在應(yīng)用方面還存在一定的局限性。而其他具有遠(yuǎn)程控制功能的高檔智能家

3、居產(chǎn)品,由于其價(jià)格昂貴,又使得普通百姓望部而卻步因我們此在增加智能家居系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制功能的同時(shí)求一種性?xún)r(jià)比較高的技術(shù)方案而努力互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展使得我國(guó)的上網(wǎng)人數(shù)顯著增加，手機(jī)、筆記本等上網(wǎng)終端的使用率迅速攀升，其中手機(jī)增長(zhǎng)率約為98．3％?；ヂ?lián)網(wǎng)隨身化、便攜化的趨勢(shì)明顯…，同時(shí)隨著3G牌照的發(fā)放以及3G業(yè)務(wù)的推廣，網(wǎng)民使用手機(jī)上網(wǎng)的頻率將會(huì)進(jìn)一步提高。后IP時(shí)代網(wǎng)絡(luò)社會(huì)將向信息社會(huì)邁進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)將是后IP時(shí)代的核心技術(shù)。但是，多數(shù)家用電器仍然處于信息孤島”狀態(tài)。隨著信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，家用電器接入互聯(lián)網(wǎng)成為一種必然趨勢(shì)，對(duì)此筆者設(shè)計(jì)了一種基于TCP／IP協(xié)議的家

4、用電器遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)分為兩部分：一是采用STC89S52單片機(jī)為核心控制芯片，利用網(wǎng)卡芯片ENC28J60來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信接口與互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器之間的通信；以此實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的控制。1.連接方式；有線(xiàn)連接方式包含了星型連接總線(xiàn)連接和電力線(xiàn)載波連接三種方式。無(wú)線(xiàn)連接方式包含了藍(lán)牙連接紅外連接和無(wú)線(xiàn)(RF)連接三種方式。從穩(wěn)定性角度來(lái)看,有線(xiàn)連接方式要比無(wú)線(xiàn)連接方式的穩(wěn)定可靠性高,在傳統(tǒng)的安防系統(tǒng)中采用的都是穩(wěn)定性最好的星型連接方式。但是有線(xiàn)連接方式也同樣存在一些缺點(diǎn)如布線(xiàn)時(shí)間長(zhǎng)影響室內(nèi)美觀(guān)不便于改動(dòng)難以滿(mǎn)足防火要求等無(wú)線(xiàn)連接方式雖然在穩(wěn)定性方面不如有線(xiàn)連接方式,但可

5、以彌補(bǔ)有線(xiàn)連接方式在其他方面的不足,對(duì)于一些在穩(wěn)定性要求方面不是很高的家電設(shè)備如空調(diào)電飯煲等的控制可采用無(wú)線(xiàn)連接方式?？紤]到目前藍(lán)牙的價(jià)格還比較高,而紅外連接又主要用于遙控,因此本文采用的是智能家庭網(wǎng)關(guān)與家電設(shè)備之間的無(wú)線(xiàn)串口通信方案。家庭網(wǎng)關(guān)是家庭網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備和集中控制中心,對(duì)家庭網(wǎng)絡(luò)中的電器設(shè)備進(jìn)行集中的管理和控制家庭網(wǎng)關(guān)是家庭內(nèi)網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)的連接接口,主要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)的接InternetGSM尋入遠(yuǎn)程控制以及連接家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的功能可見(jiàn)家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)是整個(gè)智能家庭系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。2.總體設(shè)計(jì)：整體原理圖為：在利用互聯(lián)網(wǎng)對(duì)家用電器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制時(shí)，參照物聯(lián)網(wǎng)的模

6、型將系統(tǒng)分為3層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，每層執(zhí)行其特定的任務(wù)。該系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)如感知層的功能是對(duì)終端電器進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，并將電器的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳送到網(wǎng)絡(luò)層。具體地說(shuō)，該層是以AT89S52單片機(jī)作為微控芯片，用紅外一體化的接收頭接收來(lái)自網(wǎng)絡(luò)層的紅外載波信號(hào)，并對(duì)該信號(hào)給予解調(diào)以此來(lái)控制電器，同時(shí)將電器的狀態(tài)信息調(diào)制后通過(guò)紅外一體化的發(fā)送頭傳送給網(wǎng)絡(luò)層；網(wǎng)絡(luò)層處理來(lái)自應(yīng)用層的TCP／IP數(shù)據(jù)包和來(lái)自感知層的紅外數(shù)據(jù)包。該層采用STC8952單片機(jī)為核心處。如圖所示：方向?yàn)樽詣?dòng)控制及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)理芯片，構(gòu)建TCP／IP協(xié)議棧，并用網(wǎng)卡芯片ENC28J60接收和發(fā)送來(lái)自

7、網(wǎng)絡(luò)層的TCP／IP數(shù)據(jù)包，最后將此網(wǎng)絡(luò)層選用增強(qiáng)型的STC89S52單片機(jī)作為微控芯片，其速度比普通的89S51芯片快8～12倍，工作頻率為0～35MHz，能夠滿(mǎn)足TCP／IP數(shù)據(jù)包發(fā)送速度的要求。該芯片具有32KBFlash的程序存儲(chǔ)器，其EPROM為8KB，用于保存IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)、客戶(hù)賬號(hào)及密碼等需要斷電保存的數(shù)據(jù)。STC89S52內(nèi)部?jī)H有1．28KB的存儲(chǔ)空間，不能滿(mǎn)足處理TCP／IP數(shù)據(jù)包所需的10KB左右的存儲(chǔ)空問(wèn)，因此使用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器62256將其外部存儲(chǔ)器外擴(kuò)至32KB，這樣也利于提高數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送速度。設(shè)計(jì)類(lèi)似，其不同點(diǎn)在于采用中斷

8、方式處理來(lái)自外部的紅外信號(hào)使用STC8