智能家居控制原理深度解析(建议收藏)


智能家居控制原理

智能家居控制原理

智能家居的原理你知道吗?

1 智能家居系统控制的工作原理

本系统是基于红外和GSM网络的用于智能家居环境中的一种远程自动控制系统。其工作原理为:用户通过自身的手机发出命令短消息,在家值守的GSM模块接收到命令后发送给主机(单片机),主机通过对命令的处理,把命令通过红外传输到相应的分机(单片机)上,分机对命令处理后,启动相应设备,完成用户给出的命令并向主机回复应答,主机收到应答后,通过GSM模块发出回复短消息,报告用户完成命令。若在规定的时间内(这里定时60s)主机没有接收到分机的回复信息,即把该操作认为无效,回复操作无效短消息给用户手机,要求用户重新发出命令。若收到的短信息有误,主机便立刻回复用户该操作无效,请求重新发出命令。系统构成如图1所示。

智能家居的原理你知道吗?

智能家居控制原理

图1 系统构成图

2 硬件设计

2.1 MCU与GSM通信模块

本单片机通过RS232串行通信接口与GSM模块通信,提取GSM设备的短信,发送相关的信息,并通过串行通信接口与红外模块相连,利用红外模块,达到主、分机之间的通信,因此,选用AT89S52芯片。控制上需要用到两个串行接口,但89S52只有一个串口,故还需要在程序中进行模拟串行接口通信。其最简外部接线电路如图2所示。

智能家居的原理你知道吗?

图2 AT89S52外部接线

89S52与TC35之间通过异步串行接口进行通信,通信速率为9600b/s,具有1位起始位、8位数据位、1位停止位,无奇偶校验。

单片机启动后,便发出AT+CMGD一2指令,清除第二存储空间的数据,然后不断地发出指令读取第二存储空间。若有数据,即表示接收到数据,并开始对数据进行处理,处理完毕后再把该空间数据删除。当单片机向手机发出短消息时,单片机会向GSM模块发出AT、AT+CMGF=0、AT+CMGS=X一系列的指令,当接收到回复信息后,最后发出短消息的内容。

2.2 红外无线通信模块

红外发送器电路如图3所示包括38kHz晶体振荡器、反相器、与非门、驱动门Q1和红外发射管D1等部分。其中38kHz晶体振荡器、电阻R3和反相器组成脉冲振荡器,用以产生38kHz的脉冲序列作为载波信号,红外发射管D1选用Vishay公司生产的TSAL6238,用来向外发射950nm的红外光束。

智能家居的原理你知道吗?

图3 红外发射器电路图

智能家居控制原理

红外接收器电路如图4所示,当接收器收到数位"O"时,Q2管导通,使得RXD接收到低电平,收到数位"1"时,Q2管截至,RXD接收到高电平。

智能家居的原理你知道吗?

图4 红外接收器电路图

2.3 模拟控制

本系统将以不同的电机做出不同的动作,来模拟说明智能家居对系统控制的响应。如图5所示,当分机的单片机收到本机的地址信息,便提取信息中的数据,根据数据的命令,若把P0.0,P0.1脚置成低电平,其他为高电平,则Q3、Q4管导通,电机便正向旋转,若把P0.2,P0.3脚置成低电平,其他为高电平,则Q5、Q6管导通,电机便反向旋转(以前一情况为正向时)。若一台分机上连多个电机,有多台分机,便可以实现在智能家居环境中对家庭各个设备的同步控制。

智能家居的原理你知道吗?

图5 电机驱动电路

3 软件设计

3.1 单片机主程序设计

主机上电复位后进行初始化,然后不断地对GSM模块进行扫描查询。当查询到GSM模块接收到用户发送的短信时,便对短信进行处理,提取相关信息,然后通过红外模块相分机发送相应的命令数据。接着就在一定时间(可根据用户需要调整,这里设为60s)内等待分机的回复信息。当接收到回复信息或规定时间内没有接收到分机的回复信息,主机都返回到扫描查询状态。主机主程序流程图如图6所示。

智能家居的原理你知道吗?

图6 主程序流程图

分机上电复位后进行初始化,然后等待接收主机发送的命令信息。接收到命令信息后,从中提取地址和数据信息,若为本分机地址,则对数据进行处理并作出响应,同时向主机发送确定信息;若非本分机地址,则返回,继续等待主机发送的命令信息。分机主程序流程图如图6(b)所示。

3.2 中断程序设计

本系统需要模拟串行数据发送和接收,所以需要用上外部中断来接收数据,确保数据传输的同步性和实时性。每接收一位数据,中断都会响应一次,接收8位为一个有效数据,接收8个数据为一个数据帧。外部中断流程图如图7(a)所示。

智能家居的原理你知道吗?

图7 中断程序流程框图

为了确保主机正常工作。加入主机等待分机回复的等待时间。而为了时间的实时性和准确性,用到单片机内部的定时器1.设定其工作模式为模式1,初值为Ox4bff(5Oms)。中断20次为1s,60次循环为60s,当60s到时,标志位置位后返回。时间中断流程图如图7(b)所示。

4 结论

本系统安全可靠,性能稳定。同时本系统除用于家庭设备远程自动控制外,也可用于家庭通信、家庭安全防范,共同组建智能家居控制系统

智能家居控制原理

版权声明:本文内容由互联网用户贡献,该文观点仅代表作者本人。本站不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现有侵权/违规的内容, 联系QQ892482387,本站将立刻清除。

分享到