毕业设计（论文）-智能家居系统设计方案.doc

西安科技大学-智能家居系统智能家居系统设计方案拟制： 学号：日期：2008-12-14西安科技大学智能家居系统目录一概述31.1前言31.2智能家居系统的主要功能31.3我国智能家居系统现状3二方案概述42.1.范围42.2设计依据42.2.1智能家居系统模型42.2.2 GPRS技术52.2.3 ZigBee技术52.3术语、定义6三系统原理63.1系统总体结构63.2系统工作流程7四硬件总体84.1 信息处理终端硬件总体84.1.1 S3C2410主要特性94.1.2 AM29LV160DB主要特性124.1.3 28F128J主要特性144.1.4 HY57V561620主要特性154.1.5 MC13192主要性能154.1.6 PTR4000无线传输模块特性154.1.6.1 PTR4000无线传输模块的基本电气特性：164.1.6.2模块引脚功能164.1.6.3硬件接口174.1.6.4 编程配置接口174.1.6.5 PTR4000的配置184.1.7报警输出电路194.2监控终端硬件总体204.2.1 S3C44B0X主要特性204.2.2数据处理类监控终端214.2.2.1 SN75LBC184技术参数224.2.2.2 AD573主要性能224.2.3 图像采集监控系统234.2.4 电机控制监控终端244.2.4.1 TLV5615D/A主要特性244.3 智能遥控器硬件总体244.3.1 点阵LED显示254.3.1.1点阵显示屏部分254.3.1.2 显示屏控制部分264.4 冗余设计274.4.1系统总体冗余设计274.4.2安全监控部分冗余设计28五软件总体285.1系统软件构成及平台285.2系统软件主流程图28六结构设计296.1结构29七参考文献30一概述1.1前言智能家居系统是信息时代带给人们的一个高科技产物它涉及到对家庭网络内所有的智能器具、设备和系统的操作和管理，以及计算机技术、通汛网络技术和自动控制技术的应用。它们的最终目的都是为满足人们对安全、舒适、方便和符合绿色环境保护的需求。1.2智能家居系统的主要功能智能家居系统通过其核心设备一一家庭智能终端来实现家庭网络化的功能。具体功能如下：1，网上服务：网上购物、远程教学、远程医疗等。2，自动抄表：无须人工人户杏表记录，电表、冷水表、热水表、煤气等等计量表的自动传送3可视对讲：住户与访客、访客与物业中心、住户与物业中心均可进行可视或语音对话从而保证了对外来人员进入的控制4供电管理：为所有的灯光电器提供一个有效的控制手段，您町以在任何地方，任何时候控制您的灯光电器例如在伞家出外旅行时亦可通过电话遥控您的家居。5照明控制系统：对灯光进行开闭和调光控制可指定任何一个开关的控制对象(任何位置的一盏或多盏灯)；并且根据不同的情景，做出相应的调整。6、远程控制：在任意地方您都可以通过电话或手机对家庭网络上的各种电器设备进行远程遥控。当然还包括日程管理系统、家居安全防范、语音控制功能、INTERNET远程遥控、网络视频监控等功能。1.3我国智能家居系统现状我国的家庭智能化的发展道路具有自己的特殊性，我国的家庭智能化是由社区(小区)智能化及家庭安全系统逐步发展进化而来的。因此，在我国，家庭智能化的概念更具有实用性。在智能家居系统中 家庭安全系统被放在首要的位置，是智能家居系统不可缺少的和基本的组成部分。我们认为，在我国现阶段一个具有实用性的智能家居系统应包括三个方面的内容：(1)安全防范及报警功能。(2)对灯光、空调等家用电器的多元化控制功能。(3)对来自家庭内部和外部的多媒体信息的获取、分配、存贮等处理功能。二方案概述2.1.范围本文件规定了智能家居系统的硬件总体设计、软件总体设计、系统运行配置与应用方式以及使用的关键技术等。本文适用于智能家居系统的研发工作。2.2设计依据2.2.1智能家居系统模型智能家居系统根据其传感器和执行器的不同性质，可以分为控制域、信息域和管理域三个部分。1 控制域在控制域中，主要由智能传感器和智能控制器组成，传感器用来测量环境参数的变化， 并反馈执行器的工作状态执行器接受传感器发出的状态信息或管理域的控制指令并执行。控制域的特点是：(1)数据量小，主要有代表执行器开关状态或控制命令的逻辑变量和代表环境参数的数值变量等。(2)对控制网络的可靠性有较高的要求，但对网络的通信速度(带宽)要求较低。(3)控制域的网络节点多，分布广泛，因此对节点安装、调试、组网 操作(使用)的方便性和易用性有较高的要求。2 信息域在信息域，将包括各种信息家电或网络家电，如数字电视、网络冰箱、网络微波炉、网络洗衣机、数字机顶盒、数字音响、数码相机、PDA、计算机等，也许我们会用机项盒作为多媒体服务器对来自于家庭内部和外部的各种图像、视频、音频及其它媒体信息进行采集、存贮、分配、数字化压缩及解压缩处理等，并通过各种终端设备实现人机交互。信息域的特点是：(1)数据量大，对网络带宽和实时性要求高。(2)信息来源广泛：有线电视网模拟广播、网络视频服务器 有线电视网数字广播 无线广播、CD VCDDVD等媒体播放器、摄像机、互联网络等。3 管理域智能家居系统的管理模型使各个智能家居系统表现出差异性。从控制节点到智能化系统服务器以及实现人机交互的信息终端中的所有软件，构成了家庭智能化的管理域。管理域一般应由前端信息采集软件、网络通信软件、各节点控制软件 人机交互界面，以及实现智能化控制及管理模型的管理软件、通信协议等组成。2.2.2 GPRS技术GPRS (General Packet Radio Service)。即通用无线分组业务，是一种基于GSM系统的无线分组交换技术面向用户提供移动分组的IP或者X25连接。与GSM电路交换数据相比，GPRS在数据业务的承载和支持上具有非常明显的优势：资源共享，频带利用率高，用户只有在进行数据传输时才占有系资源；数据传输率高，GPRS采用分组交换技术，每个用户能同时占用多个无线信道，同一无线信道又可由多个用户共享。理论上，GPRS最高传输率可达1 712kbits；支持X25协议和IP协议，可与现有的数据网络进行互通互连；用户永远在线且按流量、时间计费，通信成本低。由此可见，将GPRS技术应用于智能家居系统的数据传输是最理想的选择。2.2.3 ZigBee技术Zigbee是一组基于IEEE批准通过的802.15.4无线标准研制开发的有关组网、安全和应用软件方面的技术标准，被称作IEEE 802.15.4（Zigbee）技术标准。Zigbee技术是一种结构简单、低功耗、低数据速率、低成本和可靠性高的双向无线网络通信技术，主要适合于自动控制、医用设备控制、家庭自动化等领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。Zigbee技术的优势：l 数据传输速率低：10KB/秒-250KB /秒，专注于低传输应用；l 功耗低：在低功耗待机模式下，两节普通5号电池可使用6-24个月免去了充电或者频繁更换电池的麻烦。这也是ZigBee的支持者所一直引以为豪的独特优势。l 成本低：ZigBee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本；l 网络容量大：网络可容纳65,000个设备；l 时延短：典型搜索设备时延为30ms，休眠激活时延为15ms，活动设备信道接入时延为15ms；l 网络的自组织、自愈能力强，通信可靠；l 数据安全： ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，采用AES-128加密算法（美国新加密算法，是目前最好的文本加密算法之一）,各个应用可灵活确定其安全属性；l 有效范围小：有效覆盖范围1075米之间，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定，基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境;l 工作频段灵活：使用频段为2.4GHz、868MHz（欧洲）和915MHz（美国），均为免执照（免费）的频段。2.3术语、定义主动监控终端：主动向信息处理终端发送指令的终端。如与安装在室内的门磁、红外、烟雾、燃气监测等传感器连接的监控终端。双向监控终端：通过信息处理终端发送控制指令，同时亦可以查询当前状态的终端。如智能热水器，智能空调，智能窗帘等。被动监控终端：信息处理终端发送查询指令，返回状态数据的终端。如智能水表、电表、煤气表等。指令：对信息处理终端而言，定义为两类。一类是用户控制指令，使用户发出的对监控终端设备的控制指令；另一类是系统指令，是主动监控终端发出的指令，用于对用户进行信息反馈。节点：系统中的设备。三系统原理3.1系统总体结构智能家居系统由监控终端，信息处理终端，监控主机三部分组成。监控终端对传感器数据的采集以及对家用电器的控制，信息处理终端用于对各个节点信息的处理，分为主动监控终端、被动监控终端、双向监控终端。监控主机是一台运行监控管理软件的PC机，用于对数据的提取以及对系统的综合控制。如图1。图1 系统总体结构智能家居系统是一个典型的星状网络，其核心是信息处理终端，图2为智能家居系统的网络结构图。图2 智能家居系统的网络结构图3.2系统工作流程系统开启工作时，信息处理终端对监控终端初始化，信息处理终端出于待机状态，等待指令。同时安装在室内的主动监控终端循环检测环境的状态。当检测到有异常情况发生时，其将指令发给信息处理终端，信息处理终端控制警笛发出告警声音，并发送相应信息提醒户主或物业管理人员有险情发生并采取防范措施。当终端检测到门磁或红外告警时，将启动图像抓拍器，对用户室内现场进行连续拍照，拍摄到的图像终端先进行缓存，再发送给信息处理终端，信息处理终端将图像以文件的形式进行备份。用户可以通过GPRS设备或者智能遥控器发送相应指令给信息处理终端，用以改变、查询双向监控设备的的工作状态，同时信息处理终端还反馈状态改动成功与否。用户可以对监控终端发送查询命令对被动监控终端进行数据查询。如果是查询传感器及门磁状态，监控终端对相应传感器的状态进行检测，向监控主机返回传感器的状态信息；如果是查询水表、电表或者煤气表的用量命令，监控终端发送数据给信息处理终端，信息处理终端根据“三表”的RS-485协议，构造查询帧命令，发送相应的查询命令，将回的数据按照系统的通信协议打包，通过终端上内置的GPRS模块发送到监控主机。信息处理终端还将把相应事件以日志的形式记录下来，以便事后对告警信息进行查询；当接收到的数据帧是抄表命令返回的数据时，主机将把数据写入到系统数据库。同时，在显示界面上弹出一个新窗口，显示户主信息、查询时间、表的用量相应费用等信息。同时信息处理终端还可根据采集到的环境参数对相应的双向监控终端发送指令，对其状态进行调整。信息处理终端还可以通过标准串口与PC机进行连接，通过PC端相应的软件，可以掉出日志文件、查表数据等信息，并且设置信息处理终端的工作状态以及监控终端的连接管理、初始化管理，同时还可以设置更改用户信息等。图3为系统工作流程图。四硬件总体4.1 信息处理终端硬件总体信息处理终端主要由ARM主控模块,GPRS模块,SDRAM,无线模块,报警输出电路等组成。如图4。系统中ARM 控制器的主要作用是对报警输入输出I/ O 口和其它部分进行控制,同时实现接受和传输视频数据、以太网通信和GPRS 网络通信等功能,因此要选用具有较多的通用I/ O 口和外围资源丰富便于构建外围电路的芯片。 选用三星公司的S3C2410 作为系统的处理器。 FLASH 选用AM29LV160DB 和28F128J 3A ,分别存放bootloader 引导代码和系统源程序。 SDRAM 选用2 片HY57V561620 构成容量为64 MB 高速动态随机存储器。图3 系统工作流程图4.1.1 S3C2410主要特性S3C2410处理器是Samsung公司基于ARM公司的ARM920T处理器核，采用0.18um制造工艺的32位微控制器。该处理器拥有：独立的16KB指令Cache和16KB数据Cache，MMU，支持TFT的LCD控制器，NAND闪存控制器，3路UART，4路DMA，4路带PWM的Timer，I/O口，图4 信息处理终端硬件总体RTC，8路10位ADC，Touch Screen接口，IIC-BUS 接口，IIS-BUS 接口，2个USB主机，1个USB设备，SD主机和MMC接口，2路SPI。S3C2410处理器最高可运行在203MHz。核心板的尺寸仅相当于名片的2/3大小，尺寸如此小巧的嵌入式核心板是国内首创。开发商可以充分发挥想象力，设计制造出小体积，高性能的嵌入式应用产品。（1）S3C2410芯片集成了大量的功能单元，包括： 内部1.8V，存储器3.3V，外部I/O3.3V，16KB数据Cache，16KB指令Cache，MMU。 内置外部存储器控制器（SDRAM控制和芯片选择逻辑）。 LCD控制器，一个LCD专业DMA。 4个带外部请求线的DMA。 3个通用异步串行端口（IrDA1.0，16-Byte Tx FIFO and 16-Byte Rx FIFO），2通道SPI 一个多主I2C总线，一个I2S总线控制器。 SD主接口版本1.0和多媒体卡协议版本2.11兼容。 两个USB HOST，一个USB DEVICE（VER1.1）。 4个PWM定时器和一个内部定时器。 看门狗定时器。 117个通用I/O。 56个中断源。 24个外部中断。 电源控制模式：标准、慢速、休眠、掉电。 8通道10位ADC和触摸屏接口。 带日历功能的实时时钟。 芯片内置PLL。 设计用于手持设备和通用嵌入式系统。 16/32位RISC体系结构，使用ARM920T CPU核的强大指令集。 带MMU的先进的体系结构支持WinCE、EPOC32、Linux。 指令缓存（Cache）、数据缓存、写缓存和物理地址TAG RAM，减小了对主存储器带宽和性能的影响。 ARM920T CPU核支持ARM调试的体系结构。 内部先进的位控制器总线（AMBA）（AMBA2.0，AHB/APB）。（2）系统管理 小端/大端支持 地址空间：每个BANK128MB（全部为1GB）。 每个BANK可编程为8/16/32位数据总线。 BANK0到BANK6为固定起始地址。 BANK7可编程BANK起始地址和大小。 一共8个存储器BANK。 前6个存储器BANK用于ROM、SRAM和其它。 两个存储器BANK用于ROM、SRAM、和SDRAM（同步随机存储器）。 支持等待信号用以扩展总线周期。 支持SDRAM掉电模式下的自刷新。 支持不同类型的ROM用于启动（NOR/NAND Flash、EEPROM和其它）。（3）芯片封装272-FBGA封装4.1.2 AM29LV160DB主要特性 Single power supply operation Full voltage range: 2.7 to 3.6 volt read and write operations for battery-powered applications Regulated voltage range: 3.0 to 3.6 volt read and write operations and for compatibility with high performance 3.3 volt microprocessors Manufactured on 0.23 m process technology Fully compatible with 0.32 m Am29LV160B device High performance Access times as fast as 70 ns Ultra low power consumption (typical values at5 MHz) 200 nA Automatic Sleep mode current 200 nA standby mode current 9 mA read current 20 mA program/erase currentFlexible sector architecture One 16 Kbyte, two 8 Kbyte, one 32 Kbyte, andthirty-one 64 Kbyte sectors (byte mode) One 8 Kword, two 4 Kword, one 16 Kword, andthirty-one 32 Kword sectors (word mode) Supports full chip erase Sector Protection features : A hardware method of locking a sector to preventany program or erase operations within that sector Sectors can be locked in-system or via programming equipment Temporary Sector Unprotect feature allows code changes in previously locked sectorsUnlock Bypass Program Command Reduces overall programming time when issuing multiple program command sequencesTop or bottom boot block configurations availableEmbedded Algorithms Embedded Erase algorithm automatically preprograms and erases the entire chip or any combination of designated sectors Embedded Program algorithm automatically writes and verifies data at specified addressesMinimum 1,000,000 write cycle guaranteeper sector n 20-year data retention at 125C Reliable operation for the life of the systemPackage option 48-ball FBGA 48-pin TSOP 44-pin SOCFI (Common Flash Interface) compliant Provides device-specific information to the system, allowing host software to easily reconfigure for different Flash devicesCompatibility with JEDEC standards Pinout and software compatible with singlepower supply Flash Superior inadvertent write protectionData# Polling and toggle bits Provides a software method of detecting program or erase operation completionReady/Busy# pin (RY/BY#) Provides a hardware method of detecting program or erase cycle completion (not available on 44-pin SO)Erase Suspend/Erase Resume Suspends an erase operation to read data from,or program data to, a sector that is not being erased, then resumes the erase operationHardware reset pin (RESET#) Hardware method to reset the device to reading array dat4.1.3 28F128J主要特性High-Density Symmetrically-Blocked Architecture128 128-Kbyte Erase Blocks (128 M)64 128-Kbyte Erase Blocks (64 M)32 128-Kbyte Erase Blocks (32 M)High Performance Interface Asynchronous Page Mode Reads110/25 ns Read Access Time (32 M)120/25 ns Read Access Time (64 M)150/25 ns Read Access Time (128 M)2.7 V3.6 V VCC Operation 128-bit Protection Register64-bit Unique Device Identifier64-bit User Programmable OTP CellsEnhanced Data Protection Features Absolute Protection with VPEN= GNDFlexible Block LockingBlock Erase/Program Lockout during Power TransitionsPackaging56-Lead TSOP Package64-Ball Intel Easy BGA PackageCross-Compatible Command Support IntelBasic Command SetCommon Flash InterfaceScalable Command Set32-Byte Write Buffer6 s per Byte Effective ProgrammingTime12.8M Total Min. Erase Cycles (128 Mbit)6.4M Total Min. Erase Cycles (64 Mbit)3.2M Total Min. Erase Cycles (32 Mbit)100K Minimum Erase Cycles per BlockAutomation Suspend OptionsBlock Erase Suspend to ReadBlock Erase Suspend to ProgramProgram Suspend to Read0.25 Intel StrataFlash Memory Technology4.1.4 HY57V561620主要特性 Single 3.3V 0.3V power supply All device pins are compatible with LVTTL interface JEDEC standard 400mil 54pin TSOP-II with 0.8mm of pin pitch All inputs and outputs referenced to positive edge of system clock Data mask function by UDQM and LDQM Internal four banks operation Auto refresh and self refresh 8192 refresh cycles / 64ms Programmable Burst Length and Burst Type- 1, 2, 4, 8 and Full Page for Sequential Burst- 1, 2, 4 and 8 for Interleave Burst Programmable CAS Latency ; 2, 3 Clocks4.1.5 MC13192主要性能无线数据传输模块采用Freescale公司的MC13192。它是一种短距离、低功耗的无线收发器,工作在2. 4 GHz ISM频段,共有16个通信信道,输出功率低,带片上RAM缓存,提供3种省电模式,带有4个内部定时器,还提供可编程时钟频率输出供给MCU。工作电压(V):23.4功耗(mA)1%工作周期:0.3发，0.37收频段(GHz):2.42.5敏感度(dBm)1%PER:-92接口:SPI速率(kbps):250协议:IEEE 802.15.4应用:2.4GHz ISM,802.15.4封装/温度:QFN32/-40854.1.6 PTR4000无线传输模块特性1 2.4Ghz全球开放ISM频段，免许可证使用2 最高工作速率1Mbps,高效GMSK调制，抗干扰能力强，特别适合工业控制场合3 125频道，满足多点通信和跳频通信需要4 内置硬件CRC检错和点对多点通信地址控制5 低功耗1.93.6V工作，Power down模式下状态仅为1uA6 内置2.4Ghz天线，体积小巧约24X24mm7 模块可软件设地址，只有受到本机地址时才会输出数据（提供中断指示），可直接接各种单片机使用，软件编程非常方便8 内置专门稳压电路，使用各种电源包括DC/DC开关电源均有很好的通信效果9 标准DIP间距接口，便于嵌入式应用4.1.6.1 PTR4000无线传输模块的基本电气特性：无线传输模块的基本电气特性工作频率2400MHz-2524MHZ灵敏度90dBm工作电压1.9-3.6V发射电流10mA接收电流18mA最高通信速率1000Kbit/s掉电模式功耗1uA使用距离30到50m信道125个频道调制/解调方式GMSK4.1.6.2模块引脚功能无线传输模块的引脚功能管脚功能方向PIN1DATA通道1数据输入/输出脚，接单片机I/OI/OPIN2GND电源地PIN3CLK1通道1时钟IPIN4GND电源地IPIN5DR1通道1中断输出OPIN6CS工作模式选择，选择芯片为配置模式还是发射/接收模式IPIN7DOUT2通道2数据输入/输出脚，接单片机I/OOPIN8GND电源地PIN9CLK2通道2时钟OPIN10GND电源地PIN11DRR2通道2中断输出OPIN12CE使能，使芯片进入工作模式IPIN13PWR节能控制端。当PWR=1时，模块处于正常工作状态，PWR=0时，模块处于待机微功耗状态IPIN14GND电源地PIN15VCC正电源1.9-3.6V输入IPIN16VCC正电源1.9-3.6V输入I4.1.6.3硬件接口图5 PTR4000接口示意图图中给出PTR4000的用户接口，该接口由9个数字输入/输出I/O组成，按照工作可分为三组：4.1.6.4 编程配置接口该接口由CE、CS、PWR组成，控制PTR4000的四种工作模式：配置模式，发射/接受模式，待机模式，Power down掉电模式。配置数据由DATA、CLK1输入，各种模式的控制模式见下表表3-5配置接口模式模式PWRCECS工作模式（发射/接收）110配置模式101待机模式100掉电模式0XX说明：（1）待机模式下功耗约为12uA,此时发射/接收电路均关闭，只有时钟电路工作（2）掉电模式下功耗为1uA，此时所有电路关闭，进入最省电状态通道1接口通道1接口CLK1、DATA、DR1为三线多功能接口：（1） 在配置模式下，单片机通过通道1的DATA、CLK1线配置PTR4000的工作参数；（2） 在发射模式下，单片机通过通道1的DATA、CLK1发送数据；（3） 在接收模式下，当接收到与本机地址一致时，通过DR1输出中断指示（高有效），单片机通过DATA、CLK1接收数据通道2接口通道2接口CLK2、DOUT2、DR2为三线数据接口，在PTR4000模块中保留未使用4.1.6.5 PTR4000的配置PTR4000上电以后首先必须通过单片机对其进行配置：单片机首先将按照模式控制真值表将PTR4000设为配置模式；然后单片机通过通道1的DATA、CLK1将15byte的配置数据送入PTR4000模块，完成配置。配置字一览表位的位置位数名称功能功能配置119：1128DATA2_W通道2的数据长度111：1048DATA1_W通道1的数据长度103：6440ADDR2通道2的地址63：2440ADDR1通道1的地址23：186ADDR_W地址的位数171CRC_L选择8位或16位CRC161CRC_ENCRC使能基本配置151RX2_EN允许通道2141CM通信模式131RFDR_SB通信速率（1Mbps或250Kbps）12：103XO_F晶振频率9：82RF_PWR发射功率设置7：17RF_CH#频点设置01RXEN发射/接收选择配置字一共为120bit(15Byte),在CLK1的上升沿开始最高位（MSB）移入PTR4000。在CS下降沿后，模块内部更新所有内部配置，即新的配置字在CS的下降沿后开始生效。上电后第一次配置时必须将120bit配置字全部移入；而后当仅需要做收发切换时，只需移入1bit即可完成收发模/式的切换。配置字说明MSBDATA2_WD119D118D117D116D115D114D113D112信道2的数据长度XXXXXXXX默认值DATA1_WD111D110D109D108D107D106D105D104信道1的数据长度XXXXXXXX默认值4.1.7报警输出电路系统使用的所有探测器和报警设备,都是通过GPIO与控制器相连来完成报警输入输出的功能。然而这些输入输出信号都有很强的电流,对系统的干扰较大,因此采用TL P521 光电隔离芯片和继电器对报警输入输出信号分别进行隔离,从而把外部信号对系统的影响降到最低。4.2监控终端硬件总体监控终端品种繁多，前文所述，监控系统分为三种类型：主动监控系统、被动监控系统、双向监控系统。这三类监控终端硬件结构大致如下图：图6 监控终端硬件总体CPU选用三星公司的基于ARM7TDMl内核的$3C440X微处理器，该处理器是三星公司专为PDA和一般应用开发提供的高性价比和高性能的解决方案。4.2.1 S3C44B0X主要特性1 、 CPU 为 S3C44B0X （指令缓存 8K 字节）； 2 、 Flash 为 2M 字节（用户根据需要可以自己更换为 4M 字节） 3 、 SDRAM 为 16M 字节 4 、 Nand Flash 为 K9F2828U0A （ 16M 字节）或者 K9F5608U0A （ 32M 字节）或者容量更大的 Flash ； 5 、 USB 接口芯片为 PDIUSBD12 ，支持 USB1.1 规范； 6 、以太网接口使用 RTL8019AS 芯片； 7 、 USB HOST 接口（板上没有焊接，需要的用户请看补充说明） 8 、 EEPROM 为 24LCXX （ DIP 插座，芯片用户自行配置）； 9 、 LCD 接口支持 4 位和 8 位数据总线的液晶模块和触摸屏（典型的如 DMF50081 ），无论黑白、四级灰度、 16 级灰度、 256 色液晶均可使用，最大支持 256 色 640 480 STN 液晶模块； 10 、两路标准三线 RS232 接口； 11 、一个标准 PS/2 接口； 12 、标准 20 芯 JTAG 接口； 13 、七路 ADC 输入； 14 、一个 ATA 接口，可以连接 IDE 硬盘，光驱 15 、四个高亮 LED ； 16 、四个轻触小按键； 17 、一个复位开关 18 、一个蜂鸣器； 19 、 RTC 电池一个； 20 、另有 S3C44B0X 的 160 个引脚都通过 2.54 标准连接器引出；系统中FLASH、SDRAM如信息处理终端，不再过多阐述。监控终端因为其传感器功能不同大致可分为以下几类：数据处理类监控终端，图像采集类监控终端，电机控制类监控终端。不同的功能的监控终端采用的数据处理模块是不同的，下面分类介绍。4.2.2数据处理类监控终端数据处理类监控终端是指通过相应数据模块对传感器或家用电器发送相应指令的监控终端，如对智能开关的控制终端。其核心是数据的格式以及连接方式。根据最外围设备的不同，我们选择不同的传输模块。在该系统中，我们定义统一的数据接口标准：RS-485，采用SN75LBC184扩展S3C44B0X的UART接口。某些传感器传送的是模拟信号，数据传输模块添加D/A转换器，系统中采用AD573。图7 数据处理终端硬件结构4.2.2.1 SN75LBC184技术参数驱动器:1接收器:1工作电压(V):5ESD (kV):15传输速率(Mbps):0.250Icc 最大(mA):25引脚兼容:SN75176封装/温度():PDIP-8/070描述:抗雷击的RS-485差分总线收发器4.2.2.2 AD573主要性能图8 AD573管脚AD573 10位A/D转换器:集成包括基准源，比较器和时钟在内全部的A/D转换功能，全兼容816位微处理器总线接口。转换时间20us，+5V和-12V-15V工作电压，20pinDIP封装，经济型器件。4.2.3 图像采集监控系统图像处理模块由图像采集芯片、图像压缩芯片及相关外围电路组成。 系统采用专用采集和压缩芯片组成的硬件电路来实现图像处理的功能,不采用软件方式来实现,是为了保证安防报警系统的实时性,减轻控制器的负担,并能获得较好的数字压缩图像。图像采集芯片采用TechWell 公司的TW9903。TW9903 内部带有软件控制的4 选1 的信号输入选择器,可选择由composite video sources 和S2videosource 组成的不同种类的输入方式,能自动识别输入的模拟信号格式,可将解码输出的24 bit RGB、8bit 或16 bit YUV 数字信号和VREF、HREF 控制信号及PCL K时钟信号直接输入图像压缩芯片。系统采用了8 位YUV 4 2 2 输出格式,通过BNC 可对13 个摄像头的模拟图像信号进行采集,并通过IIC 总线使S3C2410 对TW9903 进行初始化和控制。图像压缩芯片采用WIS Technologies 公司的GO7007. GO7007 采用MPEG4 压缩算法进行实时图像压缩, 支持CCIR2601 、RGB Bayer 和8 bitCCIR2656 YUV 4 2 2 的输入格式,可以提供面向窄带通信的高质量40 kB/ s QCIF 视频和2 MB/ sMPEG4 视频,同时能随Internet 用带宽变化动态调整比特率和帧率,能够输出高质量的微软视频格式。 具有视频输入接口、SDRAM 接口、调试接口、与控制器相连的USB , HPI 输出接口等。 系统采用8bit YUV 4 2 2 的输入格式和HPI 输出接口,采用MT48LC2M32 的SDRAM 作为外部缓冲区,使S3C2410 控制器通过HPI 接口将初始化程序和数据传给GO7007 ,并读走压缩后的视频数据。图9 图像采集监控系统硬件结构4.2.4 电机控制监控终端电机控制的核心是A/D转换，本系统采用TLV5615D/A，由于该芯片输出电压有限，需要外接放大电路实现对电机运行的控制。图10 电机控制监控终端硬件结构4.2.4.1 TLV5615D/A主要特性TLV5615是一个10位电压输出数模转换器（DAC）,带有灵活的3线串行接口,可以无缝连接TMS320、SPI、QSPI和Microwire串行口。数字电源和模拟电源分别供电,电压范围2.75.5V。输出缓冲是2倍增益rail-to-rail输出放大器,输出放大器是AB类以提高稳定性和减少建立时间。rail-to-rail输出和关电方式非常适宜单电源、电池供电应用。通过控制字可以优化建立时间和功耗比。TLV5615通过固定增益为2的运放缓冲电阻网络，把10位数字数据转换为模拟电压。上电时，内部电路把D/A寄存器复位为0。4.3 智能遥控器硬件总体智能遥控器使用户在家居中对系统个部件进行综合控制的设备，由于系统复杂，涉及硬件繁多，要求必须有强大功能的遥控器来实现。遥控器同样采用ZigBee传输模式，由S3C2410芯片进行管理。配备有全功能键盘和LED显示器。其中使用的S3C2410等上文中以提及到的IC这里不再过多阐述。图11 智能遥控器硬件总体4.3.1 点阵LED显示4.3.1.1点阵显示屏部分方案一：串行方式显示。这种方式可同时显示4个16l6点阵汉字或8个168点阵的汉字、字符或数字。点阵显示屏每个单元由16个88点阵LED显示模块、行信号选择译码器74HC138、驱动器74HC245、数据移位寄存器74HC595和行驱动器组成，如图1所示。单元显示屏可以接收控制器(主控制电路板)或上一级显示单元模块传输下来的数据信息和命令信息，并可将这些数据信息和命令信息不经任何变化地再传送到下一级显示模块单元中，因此显示屏可扩展至更多的显示单元，用于显示更多的内容。 图12 串行方式显示逻辑结构框图此方案为点阵显示屏系统中比较常用的，所用器件也比较常用，容易买到。但是它存在一个致命的缺点，就是刷新速度不够快。如果要驱动64列点阵显示，通用51单片机会比较吃力，出现比较严重的闪烁停滞现象。此外，要实现文字的左右移动和调整移动速度等功能，都会给软件设计带来较多困难。 方案二：并行方式显示。可以通过锁存器芯片来扩展IO口，达到控制LED点阵的64个列线的目的。方案中运用16片锁存器74HC573来组成8组双缓冲寄存器，驱动LED点阵的8组列线，用4/16译码器74HC595对LED点阵的16行进行扫描。在送每一行的数据到LED点阵前，先把数据分别送到第一级的8个74HC573，然后再给第二级的8个74HC573送锁脉冲，数据一起输出到LED点阵列中，这样就避免了各行数据显示不同步问题。由于并行数据传输速度比串行快，所以字符闪烁的问题得到较好地解决，文字左右移动也比较容易控制。综上所述，本设计最终选择了这个方案。 4.3.1.2 显示屏控制部分方案一：单机工作模式。采用一个单片机控制实现所有功能，其中包括LED点阵显示屏的刷新显示、模式设定、时间读取、温度检测，以及与上位机的通信等。只用一个单片机控制点阵显示屏可以