【正文】 21 具體電路詳見圖 主站模塊電路圖和圖 從站模塊電路圖。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。 AT89c52 提供 256bytesRAM， 32 條 I/O線 ， 3 個 16 位定時 /計數(shù)器 ， 六個向量二級中斷結(jié)構(gòu) ， 1 個全雙向的串行口 ， 還具備片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。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)頻信號還原成原始的信息 )、數(shù)字信號處理、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。主站與從站之間實(shí)現(xiàn)透明傳輸。 (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)。主從站電力線載波模塊的設(shè)計詳見第五章，此處不再贅述。 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。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。 防挾持秘密報警 在 ICDT 報警時，住戶可通過輸入防脅迫密碼撤銷本地報警，中心則將進(jìn)一步收到挾持報警信號，便于管理中心采取一定措施保證住戶的人身安全。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。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。以傳統(tǒng)布線連接方式設(shè)計智能家居系統(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。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)管理中心控制平臺構(gòu)成，如圖 所示。目前有多種技術(shù)解決這一問題。 對家電自動化 (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)極大地推動了智能家居技術(shù)的發(fā)展。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，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?？梢詫⒓彝?nèi)的多臺計算機(jī)之間，計算機(jī)同打印機(jī)之間，計算機(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。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 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。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送入電力線進(jìn)行傳輸，或從電力線上提取出高頻信號以便進(jìn)行解調(diào)?？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的數(shù)字化社區(qū)。若確定屬于誤報，則主控軟件會自動地在后臺進(jìn)行遠(yuǎn)程消警，同時在數(shù)據(jù)庫中做出誤報一記錄。 住戶家用設(shè)備報修 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)出報修申請。 ICDT 的 I/O 口可靈活設(shè)置 I/O信號的接收脈寬，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)生誤報警的可能。 ICDT 的硬件設(shè)計 ICDT 的硬件結(jié)構(gòu)原理如圖 所示。 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)的軟件平臺也必然采用分布式結(jié)構(gòu)。 發(fā)送端把采集到的原始信號轉(zhuǎn)為數(shù)字信號后進(jìn)行相應(yīng)處理 ， 轉(zhuǎn)變成適合電力線傳輸?shù)妮d波信號 ， 信號經(jīng)電力線傳輸?shù)浇邮斩说慕庹{(diào)器 ， 再經(jīng)過反向處理 ， 在接收端得到還原后的原始信號。 主站 /從站通信模塊所采用的核心芯片 PL2101 PL2101 是專為電力線通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的半雙工異步調(diào)制解調(diào)器 ， 是 PL200O 的升級產(chǎn)品。當(dāng)器件處于傳送數(shù)據(jù)到總線狀態(tài)時 ， 我們稱之為發(fā)送器 ， 當(dāng)器件處于接收數(shù)據(jù)狀態(tài)時則稱為接收器。 主站 /從站單片機(jī)系統(tǒng)的工作流程是這樣的 :單片機(jī)利用自身具有的串行通信口 ， 直接接收芯片 PLZ101 傳送下來的串行數(shù)據(jù) ， 然后將所接收的各組數(shù)據(jù)通過并行口輸出 ， 經(jīng)過數(shù)字光隔 ， 送到數(shù)據(jù)鎖存器 74LS373， 最后將鎖存的數(shù)據(jù)送到 D/A 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換并 通過運(yùn)放將模擬信號輸出 ， 同時顯示在 ICDT 界面上。當(dāng)電源電壓低于 時 ， RESET 腳持續(xù)輸出高電平。王慶蘭老師的悉心指導(dǎo)使我受益終生。若使用外部時鐘 ， 可直接從 XTli 輸入 的時鐘信號。 AT89CZO51 具有以下一些標(biāo)準(zhǔn)特性 :2K 字節(jié)的閃存 PROM、 128 字節(jié) RAM， 15個 I/O 線 ， 2 個 16 位定時器 /計數(shù)器 ， 6 個兩級中斷源結(jié)構(gòu) ， 一個全雙工串行口 ，一個精確的模擬比較器 ， 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 ， 具有 至 6V 的電壓工作范圍和 12MHz/24MHz 工作頻率 ， 同時還具有加密陣列的二級程序存儲器加鎖。② SCL 為時鐘輸入端 ， 用于同步進(jìn)入 PL2101 和從 PL2101發(fā)出的數(shù)據(jù)。主控制器將命令和數(shù)據(jù)翻譯過來提供給用戶使用 ， 并提供上層 (包含應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層 )的通信協(xié)議。電力線載波通信除具備有線移動的特點(diǎn)以外 ， 還具備造價成本低、通信性能相對穩(wěn)定、保密性強(qiáng)、不易受空間電磁干擾、不受建筑物阻擋影響等優(yōu)點(diǎn) ， 因此采用電力線載波通信方式實(shí)現(xiàn) ICDT 與檢測和 14 控制裝置之間的數(shù)據(jù)傳輸是較為合理的選擇。 ICDT 任務(wù)比較單一，主要功能就是控制與通信，其載體通常為單片機(jī)，存儲容量有限，而實(shí)際上該控制平臺的內(nèi)核也是比較小的，一般 10K30K 左右，所以考慮采用內(nèi)嵌模式是最合適的了。物業(yè)管理公司也可以通過訪問小區(qū)管理中心的主控 CP 及時通知住戶交納各項費(fèi)用。從站模塊可靈活定義，安裝、調(diào)試方便，可掛接到各種探測器及脈沖計量表等。 INTERNET 電子短信息 住戶登錄小區(qū)局域網(wǎng)站后，除了可以查詢自己家中的相關(guān)信息、控制家用電器設(shè)備外，還可向其他住戶家中的網(wǎng)絡(luò)智能控制數(shù)據(jù)終端發(fā)送電子短信息。 貴重物品防盜報警 依據(jù)住戶要求可將與貴重物品相關(guān)的防盜設(shè)備設(shè)為較高報警級別，從而引起管理人員足夠重視，一旦有盜竊事件發(fā)生，瞬間開啟報警設(shè)備。用它進(jìn)一步將通信模塊嵌入智能家居裝置中，可以享受到智能家居系統(tǒng)給人們生活帶來的極大便利。調(diào)制解調(diào)部分由數(shù)字信號處理單元和相應(yīng)的外圍電路組成。家庭內(nèi)部，所有輸出設(shè)備，如報警探測器、求助按鈕、電子式脈沖表，它們的信號 I/O 口均接有相同的電力線載波通信模塊 (即 EPLC 一 6005 載波模塊，以下簡稱為“從站”模塊 )，通過室內(nèi)電力線，連接到 ICDT 的 I/0 口處內(nèi)嵌的電力線通信模塊 (即EPLC600 載波模塊，以下簡稱為“主站”模塊 )，這樣 ICDT 便可采集到上傳信號。 除了解決“最后一公里”問題，電力線通信網(wǎng)還是家庭自動化的生力軍，同時也可以完成遠(yuǎn)程自動抄表 (包括氣、水、電表等 )，消防、保安等任務(wù)?！熬W(wǎng)絡(luò)家電”是將普通家用電器利用數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及智能控制技術(shù)設(shè)計改進(jìn)的新型家電產(chǎn)品。一方面 ，系統(tǒng)會自動參考來自各個傳感器中的信號做出相應(yīng)的一系列操作 ；另一方面用戶可以通過鍵盤、觸摸屏、計算機(jī)、手持遙控器等人機(jī)接口來控制家中的電子電器產(chǎn)品。除了 3 以上利用己有資源解決接入問題的技術(shù)外，還有 10M 以太網(wǎng)入戶技術(shù) (幾種通信技術(shù)的比較見表 1)。住宅接入網(wǎng)絡(luò)是小區(qū)局域網(wǎng)到住宅家庭網(wǎng)絡(luò)的延伸，可以穩(wěn)定運(yùn)行在多種寬帶接入網(wǎng)絡(luò)上，如以太網(wǎng) LNA、高速 PCL 或 ADSL 接入網(wǎng)絡(luò)等。于室內(nèi)，采用低壓電力線低速載波技術(shù)，設(shè)計電力線載波通信模塊，完成智能家居裝置與家庭網(wǎng) 6 關(guān)之間的通信，關(guān)于此通信模塊的設(shè)計詳見第五章。 7 圖 EPLC14M 調(diào)制解調(diào)器內(nèi)部電路組成框圖 14Mbps 電力線高速通信系統(tǒng)功能 14Mbps 電力線可以解決寬帶到小區(qū)后的最后 300 米問題，實(shí)現(xiàn)自配電變壓器至用戶家庭的全電力線介質(zhì)接入網(wǎng)，無需布線、無需穿墻過孔、不破壞裝修，節(jié)省人力物力。以太網(wǎng)口連接寬帶入口，電力線接口直接連接到電力線上，即可實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通信與電力線通信之間的轉(zhuǎn)換。由于住戶密碼可自行設(shè)定，則在保證密碼安全的同時也 最大限度的實(shí)現(xiàn)了防脅迫秘密報警的獨(dú)特功育旨。 內(nèi)置 HUB 芯片提供多個信息口 網(wǎng)絡(luò)智能控制數(shù)據(jù)終端系統(tǒng)在保證自身在小區(qū)局域網(wǎng)上正常運(yùn)行的同時，還可以以很低的成本擴(kuò)展出三個信息口為住戶登陸 Inter、加設(shè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或進(jìn)行家庭內(nèi)部組網(wǎng)提供方便。從智能控制單元發(fā)過來的數(shù)據(jù)在通信接口單元被拆分、打包并加上協(xié)議頭發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上。開發(fā)板提供 1 個與 SR 一 232 接口、 1 個與廠商配置的端口 (既可用于 SR485，又可用于 SR232)、 4 個高速電流輸出設(shè)備、 4 個數(shù)據(jù)輸入設(shè)備、 7 個定時器、 1 個實(shí)時電池支持時鐘和 1個 10BaseT以太網(wǎng)接口，并提供了 TCP/IP協(xié)議的全部源代碼，實(shí)現(xiàn)了 TCP/IP和 SR232之間的相互轉(zhuǎn)換，為現(xiàn)場設(shè)備的上網(wǎng)提供了軟硬件平臺。數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備是在不斷變化更新的，所以 ICDT 操作系統(tǒng)必須能適應(yīng)這種需求。同樣地 ， 當(dāng) ICDT要向各受控裝置下傳命令信號時 ， 先是主站進(jìn)行信號處理 ， 調(diào)制 ， 經(jīng)電力線傳送 ， 15 從站解調(diào)接收的信號 ， 還原 ， 再通過 I/0 口發(fā)送給相應(yīng)的智能裝置 ， 實(shí)現(xiàn) ICDT的控制功能。 當(dāng)芯片處于接收態(tài)時 ， 由于 PL2101 內(nèi)部由 HEAD 的上升沿對內(nèi)部解調(diào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存輸出 ， 故外