智能家居和小区监控系统中CAN总线的设计应用

智能家居和小区监控系统中CAN总线的设计应用0、引言随着人类社会的进步和科学技术的迅猛进展3C〔Computer,Communication和Control)的进展,人类开头迈入数字化和网络化为平台的智能化社会。信息化社会在转变21食住行”水平日益提高,在衣食无忧的今日，居住环境的优劣成为了衡量生活水平的又一重要标准。智能小区经过多年的实际应用,已经有了长足的进展，仅仅供给安全保障的智能小个的市场热点。智能家居网络系统以3C技术为根底，承受先进、成熟的设备和产品以及先进的治理软成为一个国家经济实力和科学技术的综合标志之一，而且也是人类社会住宅进展的必定趋势。1、智能家居的理念及范畴1。1智能家居就是通过综合承受先进的计算机、通信和把握技术(3C〕，建立一个由家庭安现全面的安全防护、便利的通讯网络以及舒适的居住环境的家庭住宅。智能家居是IT技术〔特别是计算机技术〕,网络技术、把握技术向传统家电产业渗透进展的必定结果。也就是说,首先,它们都要在一个家居中建立一个通讯网络,为家庭信息供给必要的通路,在家庭网络的操作系统的把握下,通过相应的硬件和执行机构，实现对全部家庭网络上的家电和设备满足人们对安全、舒适、便利和符合绿色环境保护的需求。特别要指出的是，智能家居不是一个单独的产品,也不是传统意义上的“智能小区”概念，而是基于小区的多层次家居智能化解决方案.1。2智能家居是一个多功能的技术系统，包括可视对讲、家庭内部的安全防范、家居综合布线系统、照明把握、家电把握、远程的视频监控、声音监听、家庭的影音系统等.家居智能化包含的内容比较多，而且国内目前的产品主要基于总线制、电力线载波、无线等方式，2、智能家居系统架构与功能2。1＊家居综合布线系统家居布线系统就是把、有线电视、电脑网络、影音系统、家庭自动化把握系统的布线统一规划、布局、集中治理,为实现家居智能化供给网络平台，通内部布线系统具有良好的扩展性，并可随时升级，满足用户将来的需要.＊家居安防系统家居安防系统可以有效的利用技防手段来实现居家安全防范。家居安防系统包括防盗、防燃气泄漏、防火等功能,并具备远程监控，住户可以通过网络或随时了解家内状况，同时可远程监听或监视家庭内部状况。＊家庭自动化系统智能家居的主体在于家庭自动化，将来家庭自动化的主体是家电、远程把握家庭内部设备，家居自动化系统是智能家居的主要进展方向.＊场景环境预置随着人们对生活体验的共性化要求越来越高，家庭内部影音系统、家庭内部环境、网络虚拟环境等需求也越来越高，人们用在这方面的消费支出也将越来越高,将来的智能化家居也会更多的满足人们这些方面的需求。2.2智能家居的平台系统通过其核心设备—智能终端来实现家庭智能化的功能.家庭智能终端用来实现家庭智能化的各项功能系统信息的采集、信息输入、规律处理、信息输出、联动把握等功能。其系统功能实际上是说明智能家居其“智能”在何处的说明.智能家居所要实现的主要的系统功能有：*〔Internet式”,可以在您出门或就寝时，格外便利的关闭室内灯光、电器设备的电源，便利、安全又省电。*沟通黑色家电和其他视频设备之间以及与外部世界之间的信息通道，其中包括：台式／手持计算机、电视、录／摄像机、VCD／DVD和数码照相机等；同时还可以实现对它们的把握和监测。〔〕家”、“离家“两种布防模式，并可通过远程布、撤防，并带有语音提示及系统自检功能。一旦检测到报警信号，系统马上将警情报至小区保安中心,引发灯光闪耀、警号鸣响等动作，并启动远程告警功能.＊远程遥控与无线遥控或手机按键远程把握家中的各种灯光、电器设备。无线遥控通过遥控器,您可以便利地廊、阳台和房间里不必要的灯光电器，而不用因起身而错过剧情。3、关于智能家居系统主要核心技术:3。1在数字家庭网络中涉及的计算机软件，除一般的用户程序外，最突出的有二个方面：好等特点;其次是数据构造，这是由于一般的家庭把握网络中，不行能使用各种体积浩大的数据库，而实际使用时又需要处理大量的数据,因此需要设计者设计一个适合于家庭网络使用的数据库。这里比较突出的是家庭网关.家庭网关是智能家庭网络上的一个重要局部,它是将单个家庭网络与外部世界〔如局域网、Internet网或智能小区的子网络)沟通起来的关键部件。InternetEthernet码压缩技术和网络接口技术等.3.2当今各地的有线电视主干网已大规模承受光纤.利用有线电视网作为信息传输平台，基于有线电视HFCHFCQAM／QPSKFSK／ASK1HFC1HFC用户终端机顶盒拥有Internet接入力气并能够将家庭设备包括报警探头、水电气表、家电等接入互联网,不仅满足了用户交互或快速上网等的要求，而且为住户供给了能适应将来科技进展的人性化接口，其实施的保证是由有线电视中心完成的。最为关键的是基于HFC网能够节约大量的利用光纤及五(六)类线组网的费用，并免去了网络运行维护的费用。3。3图像处理技术是属于信息技术中一个层次比较高的技术，目前它也已经走人了数字家庭之中.其中最典型的例子是智能型防盗门，这种防盗门是不需要用一般钥匙的,它的“钥匙”是该家庭每个人员自己身上的某个器官特征：比方,手指的指纹，或人脸的特写，或眼对这些采集到的图像信息作必要的处理,并提取相应需要的特征，最终依据这些特征来识别出“是否是本家居中的成员”。3.4传感器技术在一个数字家庭中,为保证完善的把握，需要测量的物理量是多种多样的〔例如流量、电量、温度、湿度、微量气体含量等)，这都需要传感器技术.一般说来,家庭中的物理量的品。4、总线式的把握系统的智能家居系统解决方案智能家居是一个综合性的系统工程，要从其功能、性能、本钱、扩大力气及与现代相重要的.总线是一种灵敏便利、牢靠性好、通信速率高和价格低廉的把握方式，它适用于生产连线，它又区分于集中把握模式，可以通过修改软件转变按键与灯光等设备的对应关系，有着它无可比较的扩展灵敏性。基于这样的需求,承受CAN技术所设计的家庭智能治理把握系统比较适合用于多表远传、防盗、防火、防可燃气体泄漏、环境监测、紧急救援、家电把握等方面。4。1CAN总线是一种多主总线系统,网络上任一节点可在任一时刻主动地向网上其它节点发送信息。不分主从，便于构建分布式把握系统；通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤；1Mbps；通讯距离远，可达10km。CAN总线把握器中集成了CAN保证了数据通信的牢靠性，可满足不同的实时要求；CAN协议的最大特点是网络内的节点数在理论上不受限制，可任意挂接或撤除节点，增加了系统的灵敏性和扩展性;CAN总线承受了.CAN以其在可扩展性强，能进展优先级判别等方面的优越性,牢靠性高及设计独特的特性，在国际和国络，各节点地位均等，无主节点，实时性好，牢靠性高等优势为楼宇自动化、智能家居等应用供给了良好的把握网络。CAN现场总线是一种应用范围较广的现场总线，具有灵敏便利、牢靠性高、通信速率高和价格低廉等特点,在生产过程把握和交通工具仪器仪表互连中有较广泛应用。在一些数据流量不是很大，要求系统灵敏牢靠的状况下,CAN总线会得到满足的效果。在智能家居系统设备很便利地接入到系统之中,其次是在小区扩建时能够使增加的智能节点很便利地并入网络.CANCAN足火灾报警的高度实时性要求.且其低本钱更简洁被人们所承受。4。2智能家居系统产品取代传统的灯光及家电把握模式,为您供给安全保障的同时,让您轻松享受生活。*灵敏的把握模式：互联网网上把握、远程把握、预置时间把握、遥控器把握、主控键盘把握、手动直接把握。＊随心的把握效果：既可远程查询和把握，又可以一键式场景预置和操控。室内照明把握室内照明主要由日光灯、吊灯、壁灯、射灯和落地台灯等组成，除日光灯外，全部其它灯均可作亮度调整，以满足不同的需要。客厅和起居室具有多种灯光组合，使环境光线更为舒适，同时刃；可作较多的变化，乐或轻音乐时，严峻的灯光会显得较为写意;而要把客厅变为家庭影院观看精彩影片时，灯光便需要调得更为暗淡.全部的灯光都由高科技的轻触式电子开关把握，只需要轻触一个按钮便可产生一种预姿彩.沟通供电把握目前大局部的家庭电器都通过电源插座获得沟通电能的供给。然而一般的插座并未能亦实属不易，结果就有洗衣机、风扇、音响电器漏电而造成火灾的弊病。〕按一个按钮关掉全部灯光电器,而在回家人门(或早晨起床)后按另一个按钮便可恢复之前的供电,格外简洁.事实上，通过这-供电把握系统，您可以在任何地方，任何时候把握您的灯光电器、及电饭煲煎、煮.无线遥控把握无线遥控可以为家居生活带来便利。遥控系统借助把握系统，您几乎可以在任何地方，任何时候监控您的家居状况：假设您匆忙忙忙赶上班或出去而遗忘厂关热水炉或空调等设备，那么您只要打一个就可以把它关掉而不需要特意赶回家里处理。假设您在大热天的中午回家吃饭午休而时间又特别紧的话,您可以在回家前用接适的冷气,而且还马上有饭吃、有汤喝，给您带来前所未有的便利.遥控还有其它方面的用途,例如当您全家外出度假或旅游时,您可以通过在适当的时候开启灯光照明甚至电视音响，以造成有人在家的假像，防止不法之徒乘虚而入。5、智能小区和家居治理系统在总结分析了CAN总线的特点及智能家居现在的状况及将来的进展方向后,我们提出了CANCANCAN发的家庭智能把握系统可以在大规模区域实现远程抄表联网，其强大的扩展力气同一般的抄表安防系统相比,具有无可比较的优越性。从用户使用的角度动身，小区智能化系统可以归结为三大平台：家居智能平台、社区及小区的周边、小区内及住户家庭智能化.而家庭智能化局部是小区智能化的核心.智能家居不仅是住宅内部把握和治理的核心，还应具备与外界信息沟通、寻求帮助、把握治理的力气，实现与小区治理中心安防提示、物业信息传递、三表抄收、家电把握、留即家用电器设备的遥控〔如空调、照明、加热器、摄像机、消遣器材等〕；家庭通信和网络的应用〔音频、视频、数据〕。社区智能平台构成：住宅小区的安全防范，如设有闭路电视监控、电子巡更系统、周界防范系统、火灾报警及其消防联动系统、停车库治理系统、紧急求助报警系统;住宅小区公共建筑的建筑物自动把握，对机电设施自动把握和集中监视,在小区物业治理中心可以对如变配电设备、给水排水设备、电梯、供暖设备、小区照明等设备进展监控，供给住户能耗计量和自动收款;住宅小区电子广告牌及电子查询系统，供给背景音乐；住宅小区信息通信效劳与治理，设立综合通信网络,设立信息效劳平台,进展小区信息综合治理,供给小区电子商务系统。网络集成平台以家庭智能化为核心，承受系统集成方法,建立一个沟通小区内部之间，住户与小区综合效劳中心之间，住户与外部社会的综合信息交互系统。5.1智能家居系统构成家居智能主要包括家庭安全防范如防盗报警、火灾报警、煤气泄漏报警、紧急求助报能把握单元对以上家居设备进展把握，并且完成智能家居和小区治理系统之间信息的传输。家庭把握器。承受以单片机AT89C51为核心的把握,各探测器将探测到的信号送入家庭把握器中,家庭把握器通过对信号的分析做出推断袁假设需要报警的话袁就由单片机输出置运行，这样就实现了系统间的联动。“看门狗”电路单元。是为了防止CPU运行时消灭死机、程序跑飞或进入死循环等状况而设置的。所谓的“看门狗“电路是计算机技术中监视定时器的俗称。其主要成效有：CPUCPU复位，从而使CPU运行重回到正常的工作程序中。②电压监控。比方在系统上电初始阶段和在欠压状况下,系统各部件可能消灭不确定状态，造成意外操作,这时“看门狗”能使CPU处于复位状态而停顿运行，直至电源电压正常稳定才恢复运行。c。三表抄收系统。定时读取三表数据，并将数据传送给家庭把握器，通过家庭把握器将数据定时发送到CAN总线上的自动抄表系统。用户可使用CAN适配器与PC这些数据，了解其使用状况。dCAN总线很便利地把握它们运行。每种电器都保持其原来的手动和遥控把握功能。火警、煤气泄漏、紧急状况报警单元.该报警单元能够监测到火警、煤气泄漏等紧急助按钮向小区治理中心求援。防盗单元.在防盗单元中门窗承受门磁开关、电控锁、玻璃裂开探测、红外探测等探CAN总线向小区治理中心发出警报.电源单元.承受自制的小型UPS电源，主要是为保证家庭内各种监控设备的供电牢靠性。5。2小区CANCAN总线是小区治理系统的一局部,负责将家庭中的一些数据和信号收集起来，并送到小区治理中心处理，CAN进展处理。当用户消灭欠费等状况时，它还可以向用户发送通告信息,提示用户交费.报警监测系统主要是监测用户的报警信息，实行相应的措施，并将报警信息传送给相关的保安治理部门。6、系统方案6。1CAN网络的根底上添加智能把握器与Internet居的远程监控。智能家居远程监控系统如图22智能家电远程监控系统2CANInternet。CANCAN总线把家庭安防、远程抄表、环境调整、消遣功能和家电把握等节点模块组成家庭局域8MCU+CAN+CAN+相应的传感器/把握器组成，我们把各个节点模块称之为智能节点；智能把握器选用的是Philips公司的内部集成CAN把握器的32位微处理器LPC229CAN收发器即可成CANCANInternet换，到达远程监控的目的;Internet的进展极大的加快了信息的传递，任何接入互联网的电脑都可以用来监控我们的系统，固然安全性也是我们必需考虑的。智能把握器的硬件设计CAN32位微处理器LPC2294，运行基于特定应用的嵌入式实时操作系统，实现合理的任务调度，满足把握系统对实时性和牢靠性的要求。LPC2294ARM7TDMI-S内核的32bit232bit4CAN2UART、高速I2C9256KBFlash16KB静态RAM，112个通用I/O4CANCAN标准CAN2。0B，ISO11898216。2.1外扩ROMRAM１FlashROM虽然LPC2294内部嵌入256KB 高速Flash存储器和16KB静态RAM,可以满足一般的把握要求。但是我们需要外扩一个容量相对大的FlashROM来保存监测到的历史数据，以便查看和打印。为了满足操作系统及其文件系统的存储要求，系统选用了2MFlashROM器件SST39V160作为存储介质.2)EEPROM：LPC2294内部没有集成EEPROM，要将家电设备编号保存下来，故外扩了1024Byte3〕SDRAM：嵌入式操作系统的运行需要动态RAM，而芯片LPC229416KRAM主要用来为7种工作模式安排堆栈和临时变量安排空间，需要在外部总线上扩大SDRAM(HY57v641620H)芯片,解压缩后的操作系统将驻留在其内。6.2.2键盘和液晶显示为便于把握挂接在CAN总线上的家电设备，实时显示家电设备的运行状况,设计了键盘输入与LCD按键使用了数字键〔0～9)，用于输入和修改数字,可连击实现快速输入和修改数1键在修改模式下将当前要修改的位进展10～9之间循环)；模式键实现进入/退出修改模式,不允许连击；确认键在修改模式下将修改好的数据写入EEPROM6。2。3网络接口RTL8019AS与以太网的连接由PM34–1006M滤波器芯片和RJ45完成.其连接如图2所示.PM34—1006M是为了提高网络通信力气。图中TPIN+、TPIN—、TPOUT+和TPOUT—RTL8019AS/4RJ45RJ453RTL8019AS6。3智能把握器的软件设计嵌入式操作系统uClinux。1嵌入式操作系统uClinuxuClinux是Linux2。0MMU的微把握器领域.uClinux的最大特征就是没有MMU〔内存治理单元模块〕，它很适合那些没有MMU的处理器，如ARM7TDMI。uClinux具有完全的TCP/IP协议栈,同时对