【正文】 DT 操作系統(tǒng)對調(diào)用用戶的程序和對設(shè)備的驅(qū)動(dòng)控制應(yīng)該有充分的靈活性。 論文中，智 能家居系統(tǒng)的數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)是分布式的，與之相適應(yīng)的軟件平臺(tái)也必然采用分布式結(jié)構(gòu)。 與 Ether 網(wǎng)的連接選用了基于 Rabbit20xx 微處理器及 Ether 芯片開發(fā)的 Rabbit20xxTCP/IP 開發(fā)工具箱，它是含 TCP/IP 協(xié)議棧的嵌入式開發(fā)系統(tǒng)，提供了一個(gè)帶有 8 位高性能的微處理器工作平臺(tái)和動(dòng)態(tài) C 語言軟件開 發(fā)包。 ICDT 的硬件設(shè)計(jì) ICDT 的硬件結(jié)構(gòu)原理如圖 所示。從網(wǎng)絡(luò)輸入的數(shù)據(jù)包被處理掉所有的協(xié)議頭，并在緩沖區(qū)重新裝配成完整的應(yīng)用層數(shù)據(jù)，經(jīng)過異步通信端口發(fā)送到智能控制單元。 ICDT 的 I/O 口可靈活設(shè)置 I/O信號(hào)的接收脈寬，對于不同的脈沖表可 設(shè)置單位量程的脈沖數(shù)，從而最大限度的保證了對不同型號(hào)外接設(shè)備的兼容性，有利于降低外接設(shè)備受干擾產(chǎn)生誤報(bào)警的可能。 通過 ICDT 系統(tǒng)的外置鍵盤，住戶還可以直接對任一從站模塊進(jìn)行設(shè)定，例如家用電器開啟 /關(guān)閉的時(shí)間設(shè)定。 住戶家用設(shè)備報(bào)修 對于業(yè)已達(dá)成維護(hù)協(xié)議的戶內(nèi)設(shè)備，住戶可以在其發(fā)生故障時(shí)通過家中的網(wǎng)絡(luò)智能控制數(shù)據(jù)終端向小區(qū)管理中心發(fā)出報(bào)修申請。在防脅迫密碼的設(shè)計(jì)上， ICDT 系統(tǒng)沒有采用簡單的統(tǒng)一密碼 (因?yàn)榇祟惷艽a易被不法分子察覺，可能導(dǎo)致住戶的安全受到進(jìn)一步的威脅 )，而是在原有密碼的特定位置上加 /減特定的數(shù) (該特定位置及特定數(shù)可由住戶指定 )。若確定屬于誤報(bào)，則主控軟件會(huì)自動(dòng)地在后臺(tái)進(jìn)行遠(yuǎn)程消警，同時(shí)在數(shù)據(jù)庫中做出誤報(bào)一記錄。 EPLC14ME 作為電力線以太網(wǎng)橋，一般位于配電變壓器、配電柜或家庭己有寬帶入口處，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)寬帶到電力線通信方式的轉(zhuǎn)變，連接方式見圖 (a)?？梢越⒓鐓^(qū)電子商務(wù)服務(wù)和遠(yuǎn)程抄收水電氣熱表計(jì)的數(shù)字化社區(qū)?；?NIT5130，搭建合理外圍電路，實(shí)現(xiàn)了調(diào)制解調(diào)器的 14MbpS 高速數(shù)據(jù)傳輸。耦合單元是電力線同調(diào)制解調(diào)器部分的結(jié)合設(shè)備，它將調(diào)制好的高頻模擬信號(hào)送入電力線進(jìn)行傳輸，或從電力線上提取出高頻信號(hào)以便進(jìn)行解調(diào)。電力線載波技術(shù)在該系統(tǒng)中的靈活應(yīng)用，使智能家居系統(tǒng)以嶄新的方式呈現(xiàn)出來。在網(wǎng)絡(luò)接口的輸出端口連接 14MbpS 電力線調(diào)制解調(diào)器，同樣在小區(qū)管理中心的 PC 上也連接一臺(tái) 14MbPs電力線調(diào)制解調(diào)器，這樣通過小區(qū)的電力線網(wǎng)絡(luò)，即可實(shí)現(xiàn)各住戶的數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)與小區(qū)管理中心的相互通信了。數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)是基于網(wǎng)絡(luò)智能控制數(shù)據(jù)終端 (Intelligent Control Data Terminal on Network，以下簡稱 ICDT)的集中控制系統(tǒng)，通過它完成對家庭內(nèi)部各種傳感器、表計(jì)及控制器的數(shù)據(jù)采集和控制，家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸采用低壓電力線載波的通信方式?？梢詫⒓彝?nèi)的多臺(tái)計(jì)算機(jī)之間，計(jì)算機(jī)同打印機(jī)之間，計(jì)算機(jī)同掃描儀、數(shù)字傳真機(jī)、以及其他數(shù)字家電等設(shè)備通過電力線相連，組成家庭網(wǎng)絡(luò)，為用戶提供更舒適、方便的生活和工作環(huán)境。利用己有網(wǎng)絡(luò)設(shè)施解決“最后一公里”接入問題的技術(shù)有 DSL技術(shù)、 Home PNA(Home Phone line Networking Alliance)技術(shù)、電力線通信 (PLC)技術(shù)和 Cable Modem 技術(shù)。其主要功能是 :遠(yuǎn)程控制和查詢，網(wǎng)上購物，家電網(wǎng)上升級(jí)，集中控制與管理，故障信息自診斷、自反饋并可以享受遠(yuǎn)程維護(hù)等。“家庭自動(dòng)化”是指利用微處理器技術(shù)，來集成或控制家中的電子電器產(chǎn)品或系統(tǒng)，例如計(jì)算機(jī)、照明系統(tǒng)、廚房設(shè)備、保安系統(tǒng)、暖氣及冷氣系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、視頻及音響系統(tǒng) 2 等。 對家電自動(dòng)化 (Home Automation)、信息家電 (3C:Computer、 Communication、Consumer Electronics)、家庭網(wǎng)絡(luò) (Home Networking)以及網(wǎng)絡(luò)家電 (Network Appliances)系統(tǒng)的研發(fā)極大地推動(dòng)了智能家居技術(shù)的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)家電可以互聯(lián)組成一個(gè)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)這個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò)又可以與外部互聯(lián)網(wǎng)通信。目前有多種技術(shù)解決這一問題。家庭聯(lián)網(wǎng)是應(yīng)用 PCL 的另一個(gè)重要特點(diǎn)。鑒于我國家庭居住環(huán)境多以小區(qū)為單位，本文開發(fā)的智能家居系統(tǒng)主要是由數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)、住宅接入網(wǎng)絡(luò)、小區(qū)管理中心控制平臺(tái)構(gòu)成，如圖 所示。采用同樣連接方式，家中的輸入裝置，如警燈警號(hào)及各種家用電器等也連接到 ICDT，由 ICDT 的外設(shè)鍵盤進(jìn)行開關(guān)控制，也可以通過電話或互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)布防、撤防、查詢 、家用電器控制等操作。以傳統(tǒng)布線連接方式設(shè)計(jì)智能家居系統(tǒng)，是無法避免室內(nèi)戶外重新布線所帶來的工程量繁重和二次投資的。數(shù)字信號(hào)處理單元負(fù)責(zé)同用戶 設(shè)備間的雙向通信，并將來自用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、調(diào)制后送往外圍電路進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換、放大、濾波，或是將來自外圍電路經(jīng)濾波、放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換后的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼后送往用戶設(shè)備。EPLC14M 調(diào)制解調(diào)器采用 Intel 的 1NT5130(144 腳 LQFP 封裝的集成有 MAC/PHY的收發(fā)器 )作為核心芯片。 利用其永久在線特性可以搭建集安防、監(jiān)控于一體的智能化家庭管理。該套設(shè)備符合Home Plug 電力線通信規(guī)范 標(biāo)準(zhǔn)，在 電力線上可以提供高達(dá) 14MbsP 的帶寬。 多重判斷防誤報(bào)功能 為防止發(fā)生誤報(bào)現(xiàn)象，小區(qū)管理中心的主控軟件應(yīng)該能夠綜合判斷室內(nèi)多個(gè)邏輯相關(guān)的探測器的狀態(tài) (按時(shí)間序列 )和家庭設(shè)防模式。 防挾持秘密報(bào)警 在 ICDT 報(bào)警時(shí)，住戶可通過輸入防脅迫密碼撤銷本地報(bào)警，中心則將進(jìn)一步收到挾持報(bào)警信號(hào)，便于管理中心采取一定措施保證住戶的人身安全。當(dāng)然，為防止網(wǎng)絡(luò)騷擾行為，只有本小區(qū)內(nèi)的住戶才有權(quán)限互發(fā)電子信息，而且只允許對單戶發(fā)送。住戶可以通過撥打電話或者從Inter 登錄小區(qū)網(wǎng)站了解家用電器設(shè)備的開關(guān)狀況，并且可以控制家用電器設(shè)備的開啟關(guān)閉。設(shè)備，升級(jí)、維護(hù)也比較簡單；住戶還可以通過計(jì)算機(jī)軟件程序操作，任意命名設(shè)備名稱以便識(shí)別，針對不同設(shè)備所連接的從站模塊進(jìn)行相應(yīng)的功能設(shè)置，而最大限度地滿足各個(gè)家庭實(shí)際應(yīng)用的需要。 通信 接口單元集成了 10M 以太網(wǎng)卡和 4 口的 HBU 芯片，其主要作用是處理網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。 另外， ICDT 還具有較強(qiáng)擴(kuò)展性，可以連接分機(jī)，這主要是根據(jù)別墅型建筑的特點(diǎn)及復(fù)式結(jié)構(gòu)住宅的需要所設(shè)計(jì)的，可在同一個(gè)住戶內(nèi)再安裝一臺(tái) ICDT 作分機(jī)使用，為用戶提供了更多方便。主從站電力線載波模塊的設(shè)計(jì)詳見第五章，此處不再贅述。 (2)它是分布式操作系統(tǒng)。 (4)它是面向家用電器 /微控制設(shè)備連接的專用操作系統(tǒng)。 電力線載波通信模塊的基本原理 電力線載波通信系統(tǒng)是由載波設(shè)備、電力線和電力線禍合設(shè)備組成。主站與從站之間實(shí)現(xiàn)透明傳輸。通信過程中 ， 輸出信號(hào)的放大與濾波、輸入信號(hào)濾波以及節(jié)點(diǎn)與電力線介質(zhì)之間的禍合等功能則是由外部電路來完成的。由于采用了直接序列擴(kuò)頻 (所謂直接序列擴(kuò)頻一Direct Sequence Spread Spectrum， 縮寫 DSSS， 就是直接用具有高碼率的擴(kuò)頻碼序列在發(fā)端去擴(kuò)展信號(hào)的頻譜 ； 而在接收端 ， 用相同的擴(kuò)頻碼序列去進(jìn)行解擴(kuò) ，把展寬的擴(kuò)頻信號(hào)還原成原始的信息 )、數(shù)字信號(hào)處理、直接數(shù)字頻率合成等新 16 技術(shù) ， 以及大規(guī)模的數(shù)字 /模擬混合 CMOS 工藝制作 ， 所以具有較強(qiáng)的抗干擾、抗衰落性能。 MCU 介紹 芯片 PL2101 支持雙向兩線總線和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。 AT89c52 提供 256bytesRAM， 32 條 I/O線 ， 3 個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 ， 六個(gè)向量二級(jí)中斷結(jié)構(gòu) ， 1 個(gè)全雙向的串行口 ， 還具備片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。此外 ，AT89C2051 設(shè)計(jì)穩(wěn)態(tài)邏輯 ， 可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯 ， 支持兩種軟件可選的省電模式 :在閑置模式下 ， CUP 停止工作 ， 但 RMA、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口和中斷系統(tǒng)仍在工作 ； 在掉電模式下 ， 保存 RAM 中的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器 ， 禁止所有其他芯片功能 ， 直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。單片機(jī)并行口 0P 和 PZ 分別作為八位數(shù)據(jù)的輸入和輸出口。 RESET:上電復(fù)位及看門狗計(jì)數(shù)器溢出復(fù)位輸出端 (高電平有效 ， 持續(xù)時(shí)間218ms)。 21 具體電路詳見圖 主站模塊電路圖和圖 從站模塊電路圖。在此此向王慶蘭老師表示崇高的敬意和真誠的謝意！ 論文期間 ,還得到其他老師和同學(xué)的指教和關(guān)心 ,我的每一點(diǎn)進(jìn)步都與他們的鼓勵(lì)與支持分不開的 ,他們?yōu)槲姨峁┝肆己玫膶W(xué)習(xí)環(huán)境 ,在此表示誠摯的謝意！ 此外 ,我還要感謝我的父母兄長給予我精神上的大力支持 ,以及生活上無微不至的照料 ,讓我專心從事科研學(xué)習(xí)工作 ,使我取得了很大進(jìn)步！ 參考文獻(xiàn) [l] 楊士元 .數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 ,20xx,8 [2] 葉朝輝，楊士元 .智能家庭網(wǎng)絡(luò)研究綜述 [J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究 ,20xx,18(9):16 [3] 曹志剛，錢亞生 .現(xiàn)代通信原理 [M].北京 :清華大學(xué)出版社 .1999 [4] 張士文 .低壓電力線通信技術(shù)綜述 [J].華北電力技術(shù) ,20xx/1:2729 [5] 孫新茹 ,吳云峰 ,齊淑清 .電力線通信 (PLC)接入技術(shù)及各種接入方式的比較 [J].電力系統(tǒng)通信 ,20xx(6):1417 [6] 趙丙鎮(zhèn) ,李祥珍 .PLC 鋪路“四網(wǎng)合一” [J].網(wǎng)絡(luò)世界 ,20xx/3:3235 [7] 牟英峰 ,徐殿國 ,張東來 .基于嵌入式 TCP/IP 協(xié)議棧的信息家電連接 Inter 單芯片解決方案 [M].電子技術(shù)應(yīng)用 [8] 彭少熙 ,孫政順 ,杜繼宏 .家庭網(wǎng)絡(luò)中的嵌入式 Inter 方案 [M].通訊與電視 [9] 張磊 .基于行波理論的輸電線路盜割在線檢測研究 [D].開封：河南大學(xué) .20xx:4547 [10] 肖勇，張捷，閻嘯等 .低壓電力線載波通信信道特性研究 [J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制 ,20xx:2224 [11] 鄭娜，李景春 .脈沖無線電噪聲分類 及其數(shù)學(xué)描述 [J]. 中國無線電 . 20xx(09)： 4952