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)采用精簡的TCP／IP協(xié)議(有線和無線)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與網(wǎng)絡(luò)通信，單片機(jī)用網(wǎng)絡(luò)通信的方法來同時控制多個家電。接收多個用戶請求，網(wǎng)絡(luò)程序處理與對應(yīng)單片機(jī)之間的通信，從而提供一種多用戶遠(yuǎn)程控制多個家電關(guān)鍵詞：TCP／IP協(xié)議；遠(yuǎn)程控制；家電；STC89S52前言：從20世紀(jì)90年代末期開始智能小區(qū)智能家庭這兩個新概念逐步走入人們的生活。隨著一些智能化家居產(chǎn)品的問世,人們享受智能化的家庭生活已不再是夢想中的難事我國的智能家居技術(shù)與歐美國家

2、相比大概要滯后2～3年,國外的智能家居產(chǎn)品占據(jù)著國內(nèi)高端產(chǎn)品市場例如美國海益智能家居系統(tǒng)在安防保護(hù)溫度控制和燈光自動控制方面提供了簡捷可靠安全的操作但是沒有提供遠(yuǎn)程控制方面的功能目前,國內(nèi)的中低端產(chǎn)品在功能實(shí)現(xiàn)方面還比較簡單,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中出現(xiàn)。例如,2006年海爾公司推出的短信寶,可以通過手機(jī)短信來遠(yuǎn)程控制家里的各種電器雖然海爾短信寶的價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)程控制功能的同時求一種性價比較高的技術(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)增長率約為98．3％?；ヂ?lián)網(wǎng)隨身化、便攜化的趨勢明顯…，同時隨著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)的頻率將會進(jìn)一步提高。后IP時代網(wǎng)絡(luò)社會將向信息社會邁進(jìn)，物聯(lián)網(wǎng)將是后IP時代的核心技術(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，對此筆者設(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)對家電的控制。1.連接方式；有線連接方式包含了星型連接總線連接和電力線載波連接三種方式。無線連接方式包含了藍(lán)牙連接紅外連接和無線(RF)連接三種方式。從穩(wěn)定性角度來看,有線連接方式要比無線連接方式的穩(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。但是有線連接方式也同樣存在一些缺點(diǎn)如布線時間長影響室內(nèi)美觀不便于改動難以滿足防火要求等無線連接方式雖然在穩(wěn)定性方面不如有線連接方式,但可

5、以彌補(bǔ)有線連接方式在其他方面的不足,對于一些在穩(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線連接方式?？紤]到目前藍(lán)牙的價格還比較高,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)備之間的無線串口通信方案。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)的功能可見家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)是整個智能家庭系統(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)對家用電器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制時，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終端電器進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，并將電器的實(shí)時監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳送到網(wǎng)絡(luò)層。具體地說，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自網(wǎng)絡(luò)層的紅外載波信號，并對該信號給予解調(diào)以此來控制電器，同時將電器的狀態(tài)信息調(diào)制后通過紅外一體化的發(fā)送頭傳送給網(wǎng)絡(luò)層；網(wǎng)絡(luò)層處理來自應(yīng)用層的TCP／IP數(shù)據(jù)包和來自感知層的紅外數(shù)據(jù)包。該層采用STC8952單片機(jī)為核心處。如圖所示：方向?yàn)樽詣涌刂萍熬W(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的程序存儲器，其EPROM為8KB，用于保存IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)、客戶賬號及密碼等需要斷電保存的數(shù)據(jù)。STC89S52內(nèi)部僅有1．28KB的存儲空間，不能滿足處理TCP／IP數(shù)據(jù)包所需的10KB左右的存儲空問，因此使用數(shù)據(jù)存儲器62256將其外部存儲器外擴(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)類似，其不同點(diǎn)在于采用中斷

8、方式處理來自外部的紅外信號使用STC8