基于inter的智能家庭網(wǎng)絡(luò)控制器的實(shí)現(xiàn)

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1、基于Inter的智能家庭網(wǎng)絡(luò)控制器的實(shí)現(xiàn)摘要：隨著智能建筑的迅速發(fā)展，家庭自動化系統(tǒng)在方便、高效、節(jié)能和安全等方面逐步完善。設(shè)計(jì)了一種基于Inter的智能家庭X絡(luò)控制器，上層實(shí)現(xiàn)Inter的互聯(lián)，下層應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)對底層設(shè)備的管理。其優(yōu)越性在于充分利用Inter的互聯(lián)性及現(xiàn)場總線的雙向、串行、數(shù)字等特點(diǎn)，對家用電器進(jìn)行監(jiān)控管理、能源優(yōu)化使用。關(guān)鍵詞：Inter智能化CAN總線家庭自動化系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)、控制、X絡(luò)、通信、微電子和建筑等技術(shù)的不斷發(fā)展完善，以及相互之間的系統(tǒng)集成和有機(jī)結(jié)合，智能建筑已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑的發(fā)展方向

2、。其中樓宇自動化系統(tǒng)（BAS）、辦公自動化系統(tǒng)（OAS）和通信自動化系統(tǒng)（CAS）已有成功應(yīng)用。同時(shí)人們生活水平的提高，對住宅環(huán)境在舒適、安全、高效、節(jié)能和便捷等多方面提出了更高要求，因此家庭自動化系統(tǒng)（HAS）應(yīng)運(yùn)而生，它一方面實(shí)現(xiàn)對家庭設(shè)備X絡(luò)的管理，另一方面與整個(gè)樓宇主控管理系統(tǒng)互聯(lián)[1]。對家庭X絡(luò)的管理主要有：（1）對電器設(shè)備進(jìn)行自動化監(jiān)控，對能源進(jìn)行優(yōu)化管理與控制，如家電開關(guān)、空調(diào)調(diào)節(jié)、燈光控制、聲音調(diào)節(jié)、溫度控制、濕度控制、安全和保安管理及水、電、氣三表自動計(jì)費(fèi)和轉(zhuǎn)賬管理等。（2）對數(shù)字設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，內(nèi)部家用X

3、絡(luò)接入設(shè)備之間局域X的連接，如計(jì)算機(jī)、多媒體計(jì)算機(jī)、電視、攝/錄像機(jī)、VCD/DVD和數(shù)碼相機(jī)等娛樂設(shè)備。對外實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)X連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、教育、醫(yī)療、存貸、購物等。目前已有多種HAS產(chǎn)品共存，主要集中在歐洲、美國和日本，基本采用DCS控制方案，但是各系統(tǒng)之間X絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)不一，相互兼容性差，具體可參閱文獻(xiàn)資料。國內(nèi)現(xiàn)處于開發(fā)研究起步階段，許多問題亟待解決。1總體方案設(shè)計(jì)一般來說，用戶是逐個(gè)購置家用設(shè)備的。從信息化角度看，大多電器設(shè)備屬于現(xiàn)場設(shè)備，不具備信息化條件，為“信息孤島”，數(shù)字設(shè)備則具備了信息交換的基礎(chǔ)。而設(shè)備功能的復(fù)雜

4、性和多樣性、設(shè)備間的相關(guān)性、用戶使用的隨機(jī)性及使用程度的不可預(yù)知性等，要求系統(tǒng)具有良好的開放性、可擴(kuò)展性和較高的智能化程度，系統(tǒng)能夠自動調(diào)整以適應(yīng)不同用戶和多種環(huán)境需求。用戶只需簡要地操作配置，即可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的“即插即用"，自動識別設(shè)備的類型并建立與其相關(guān)的聯(lián)系。從智能建筑的X絡(luò)資料以及外設(shè)嵌入式聯(lián)X的趨勢持，樓宇局域X與Inter已經(jīng)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，有的Ether直接入戶，充分利用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)和樓內(nèi)已有資源，Inter的接入提供了條件，同時(shí)可以滿足用戶方便、快捷、簡單地進(jìn)行異地操作，對家中設(shè)備遠(yuǎn)程查詢、監(jiān)控和管理。對于數(shù)字設(shè)備與Int

5、er的互聯(lián)及相互之間的局域X互聯(lián)技術(shù)已經(jīng)成熟，本文不再多述。針對家用現(xiàn)場設(shè)備分散且數(shù)量隨機(jī)的特點(diǎn)，現(xiàn)場總線以雙向、串行、多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信等技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)成的開放式、數(shù)字化、分散化及智能化底層控制X絡(luò)FCS（FieldbusControlSystem），完全滿足分布式和漸增式的控制要求[2]?？偩€通信協(xié)議的公開化，不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備之間可以進(jìn)行互聯(lián)以實(shí)現(xiàn)信息交換?？刂迫蝿?wù)下載分開到現(xiàn)場智能儀表和裝置設(shè)備中，并通過微處理器完成控制監(jiān)測等算法，可實(shí)現(xiàn)測量控制一體化，提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。基于上述分析，筆者設(shè)計(jì)了基于Inter的智能家庭

6、X絡(luò)控制器，總體方案如圖1所示。以InterEther直接入戶為例，經(jīng)雙絞非屏蔽線接入用戶家庭控制器HCU（HomeControlUint），現(xiàn)場電路設(shè)備經(jīng)過自身控制單元通過CAN總線與控制器連接。這樣HAS作為一個(gè)信息處理系統(tǒng)，為住宅內(nèi)部各平等設(shè)備嵌入式統(tǒng)一控制平臺，一方面對現(xiàn)場設(shè)備實(shí)現(xiàn)信息化，提供信息智能處理和通信能力；另一方面又提供統(tǒng)一的信息交換接口及控制規(guī)則，通過信息集成管理不同功能的子系統(tǒng)以及子系統(tǒng)相互間的信息交換，使住宅成為一個(gè)有機(jī)整體。2HCU硬件實(shí)現(xiàn)HCU的硬件結(jié)構(gòu)原理如圖2所示?？刂破鬟x用Intel高性能1

7、6位單片機(jī)80C196KC，在最小系統(tǒng)基礎(chǔ)上，分別擴(kuò)展了32KB數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器。X25045集看門狗定時(shí)器、電壓監(jiān)控和E2PROM（512×8bit）于一體，用來存儲記憶系統(tǒng)的一些基本參數(shù)，如節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)、每個(gè)節(jié)點(diǎn)的特征參數(shù)、節(jié)點(diǎn)標(biāo)識符及一些與節(jié)點(diǎn)相關(guān)的聯(lián)系。串行實(shí)時(shí)時(shí)鐘DS1302提供秒、分、小時(shí)、日、月、年實(shí)時(shí)信息，且能根據(jù)月份和閏年情況自動調(diào)整月份和結(jié)束日期。并行芯片8255擴(kuò)展了4×5鍵盤接口，為用戶設(shè)置、查詢提供輸入接口。點(diǎn)陣圖形液晶顯示器選用MGL（S）12864，字庫由字模提取軟件生成，存在EPROM中。H

8、CU與下位機(jī)節(jié)點(diǎn)之間選用了規(guī)模較小、可靠性高、易于擴(kuò)展的CAN總線，采用雙絞線作為通信介質(zhì)。CAN總線接口選用了Philips公司生產(chǎn)的獨(dú)立控制器82C200，其支持CANBUS物理層與數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能，多主鴇，有成組和廣播報(bào)文功能，總線訪問優(yōu)先權(quán)取決于報(bào)文標(biāo)識符，有極強(qiáng)的錯誤處理能力