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智能家居精华设计方案参考集锦(一)

2012年05月31日 10:14 次阅读
智能家居精华设计方案参考集锦(一)
一、智能家居中红外遥控模块的设计方案

本文通过遥控技术和单片机的相互结合设计在智能家居应用的灯光控制系统,该系统是基于单片机的控制系统,用遥控的方式对系统灯光进行控制。本方案主要解决信号的发射和接收,在信号的处理接收之后对不同信号的程序处理,通过软件编程实现对灯泡的开关和亮度调节。

  引言

  智能家居是指利用先进的计算机技术、网络通信技术、综合布线技术 ,将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起 ,通过统筹管理 ,让家居生活更加舒适、安全、有效。

  随着人们生活水平的提高和电子技术的发展,家居智能化已经开始走进了我们日常的生活。人们已经不满足于按键式的手动开关来控制灯具,从而开发出了智能化水平更高的专业照明控制的遥控系统,其成本低,质量高,应用灵活方便。而由于具有体积小、功耗低、功能强、成本低的特点,红外线遥控已经是目前应用最广泛的一种通信和遥控手段。

  1 红外线遥控基本原理

  红外线遥控就是利用红外线(又称红外光)来传递控制信号,实现对控制对象的远距离控制。具体来讲,就是由发射器发出红外线指令信号,由接收器接收下来并对信号进行处理并识别,再通过相应的控制芯片,最后根据接收到的不同信号实现对控制对象的各种功能的远距离控制。

  红外线发射器由指令按键、信号产生电路、频率调制电路、驱动电路及红外线发射器件组成,如图1 所示。当指令键按下时,指令信号产生电路便产生所需要的控制指令信号。

  这里的控制指令信号是以某些不同的特征来区分的。常用的区分指令信号的特征是频率特征和码组特征,即用不同的频率或不同的编码的电信代号代表不同的指令。这些不同的指令信号经过频率调制,最后由驱动电路驱动红外线发射器件,发出红外线遥控指令信号。

  

图1 红外线发射的组成

 

  图1 红外线发射的组成

  红外接收器由红外线接收器件、前置放大电路、信号解调电路、指令检测电路组成,如图2。当红外线接收器件接收到发射器的红外线指令信号时,它将红外光信号变为电信号并送入前置放大器进行放大,再经解调器解调后由指令信号检出电路将指令信号检出,实现各种操作。

  

图2红外线接收器的组成

 

  图2红外线接收器的组成

  要实现系统的遥控功能,就必须先选择信号指令传送的方式。根据遥控的方式和使用者场合不同,可以把这些控制信号特征进行各种组合编码。如电压极性的组合方式,电信号相位的组合方式,电信号幅值的组合方式,频率的组合方式,脉冲的宽度、相位、幅度等参数的组合方式及脉冲编码组合方式等。脉冲编码组合方式具有指令容量大,抗干扰能力强,保密性好及便于用逻辑电路来实现等优点,得到了广泛的应用。

  2 系统硬件电路设计方案

  红外遥控电路由发射电路和接收电路组成,发射部分由按键开关电路、控制芯片和红外发射电路三部分组成。当按下遥控按钮时,单片机产生相应的控制信号,经红外发射二极管发射出去。接收部分由红外接收头、控制芯片、调光电路组成,当红外接收器接收到控制脉冲后,经单片机处理,判断是否对电灯进行调光或开关,根据需要执行相应的操作,接收系统采用的是5 伏单电源电压供电。如下图所示:

  

图3 系统设计框图

 

  图3 系统设计框图

  2.1 遥控系统主控芯片

  在本系统中选择的是51 系列的AT89C51芯片,AT89C51是一种带4k字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低电压,高性能CMOS 8 位微处理器,俗称单片机。该器件采用ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造,与工业标准的MCS-51 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8 位CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中,ATMEL 的AT89C51 是一种高效微控制器,为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。AT89C51 是一个低功耗高性能单片机,40 个引脚,32 个外部双向输入/输出(I/O)端口,同时内含2 个外中断口,2 个16 位可编程定时计数器,2 个全双工串行通信口,AT89C51 可以按照常规方法进行编程,也可以在线编程。

  其将通用的微处理器和Flash 存储器结合在一起,特别是可反复擦写的Flash 存储器可有效地降低开发成本。

  2.2 红外发射电路模块

  在本系统设计中,单片机发出的信号如何被红外发射管识别,发射管能否正常发射红外信号是发射电路要解决的关键问题。

  要发射红外信号,必须要有红外发射器件。红外发光二极管是一种能产生红外光的发光二极管,目前大量使用的红外发光二极管发出的红外线波长为940nm 左右,外形与普通发光二极管相同,只是颜色不同。常见的红外发射二极管有黑色,透明色,它与普通发光二极管的最大区别在于所发出的光为不可见光,而普通发光二极管发出的是各种颜色的可见光[5],通常,红外发光二极管分为两种结构形式:一种是遥控发射型红外发光二极管(即最常用的手持遥控器所用的红外发射二极管);一种是近距离发射型红外发光二极管,这种二极管把红外光的发射与接收共集为一体。由于本设计实现的是家居遥控,因此采用第一种即可。

  如图4 所示为系统遥控发射原理图,P1.0 口为按键输入口;P2.0 口为红外发射端口,用于输出38kHz 载波编码,脉冲经9013(NPN)放大然后由红外发射管输出;第9 脚为单片机的复位脚,采用RC 手动复位电路;18、19 脚接晶振。

  

图4红外发射电路图

 

  图4红外发射电路图

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探讨Zigbee中的轮询机制及其在火灾报警传感器...

了解 Zigbee 标准中的轮询特性有助于优化物联网 (IoT) 产品的功耗。本篇博文将进一步探讨 ...

发表于 2018-03-27 14:12 300次阅读
探讨Zigbee中的轮询机制及其在火灾报警传感器...

京东布局智能家居生态 打破价格壁垒

2017年6月8日,上海CES期间,灵隆科技发布了旗下叮咚智能音箱的两款新品,包括叮咚TOP和叮咚2...

发表于 2018-03-27 14:01 377次阅读
京东布局智能家居生态  打破价格壁垒

智能家居时代已经降临 连风扇都能声控了

“嘿 Siri ,开一下风扇吧!”在发布会上,中国家用电器协会秘书长陈钢先生与艾美特电器(九江)有限...

发表于 2018-03-27 13:46 180次阅读
智能家居时代已经降临 连风扇都能声控了

VR到底能不能成为下一个风口?浅谈VR的实际应用

VR的兴起,使其成为很多人津津乐道的新科技。这项技术也被很多厂商巨头认定为是下一个风口,更有人说,V...

发表于 2018-03-27 12:57 139次阅读
VR到底能不能成为下一个风口?浅谈VR的实际应用

集成度最高的EFM32系列32位MCU Gian...

Silicon Labs 基于 EFM32 Tiny Gecko 11 ARM® Cortex®-M...

发表于 2018-03-27 11:33 260次阅读
集成度最高的EFM32系列32位MCU Gian...

智能家居前景虽好,但行业存在的短板也不容忽视

虽然智能家居发展火热,但统计数据显示,市场渗透率最高的美国智能家居市场仅达5.8%,同期中国智能家居...

发表于 2018-03-26 15:44 582次阅读
智能家居前景虽好,但行业存在的短板也不容忽视

真正的智能家居就该有多种控制方式来满足不同的需求!

发表于 2018-03-26 13:43 58次阅读
真正的智能家居就该有多种控制方式来满足不同的需求!

ORVIBO 极锐智能开关体验 冬天再也不用离开...

智能家居这个概念伴随着物联网一同诞生,疯狂的浪潮已经过去,现在仍留在该领域的都是实力派,而 ORVI...

发表于 2018-03-26 13:41 137次阅读
ORVIBO 极锐智能开关体验 冬天再也不用离开...

2018无线充电市场竞争加剧,选择MCU还是So...

自iPhone 8/X标配无线充电功能后,无线充电市场开始爆发且持续升温,给国内无线充电厂商带来了巨...

发表于 2018-03-26 09:37 6091次阅读
2018无线充电市场竞争加剧,选择MCU还是So...

学嵌入式能不能只用C写程序?

想深入链接C语言的函数是如何调用的,参数是如何传递的,想了解指针的本质、函数名的本质,就要深入汇编级...

发表于 2018-03-26 08:34 182次阅读
学嵌入式能不能只用C写程序?

智能家居大势所趋_智能家电云云互联互通标准

智能家居无疑是未来大势所趋,不少互联网公司、家电公司都在打造自家的生态系统,不过市面上不同品牌产品的...

发表于 2018-03-26 07:34 57次阅读
智能家居大势所趋_智能家电云云互联互通标准

ALPS展示面向汽车、物联网(IoT)和移动领域...

近年来,智能手机的普及,无人驾驶汽车的上路,物联网的发展,智能家居的应用正在慢慢的改变人们的生活方式...

发表于 2018-03-25 09:22 652次阅读
ALPS展示面向汽车、物联网(IoT)和移动领域...

嵌入式Wi-F的来源以及与普通Wi-Fi的区别

现在我们可以这样来看,从硬件层面上看,WIFI设备与CPU通信是通过USB接口的,与其他WIFI设备...

发表于 2018-03-24 11:18 1471次阅读
嵌入式Wi-F的来源以及与普通Wi-Fi的区别

基于CK802安全内核开发出面向物联网安全的商业...

中天微积极布局AI领域的嵌入式CPU IP研发与推广,其针对AI领域的新一代CPU内核系列将于近期推...

发表于 2018-03-24 10:27 430次阅读
基于CK802安全内核开发出面向物联网安全的商业...

智能家居中互联电器的心脏-电源模块

Infineon 的第五代 CoolSET™ 产品系列可提供较高的性能,它将最新的 700 V 和 ...

发表于 2018-03-24 09:11 793次阅读
智能家居中互联电器的心脏-电源模块

学习嵌入式Linux内存管理的知识

malloc实际上,并不是用户调用malloc后马上对物理地址与虚拟地址之间进行映射,只有在用户对...

发表于 2018-03-23 13:35 245次阅读
学习嵌入式Linux内存管理的知识

整理总结一份属于自己的编码风格

· Lib:引用的库文件。 一个工程一定要包含一个main.c文件,只用来存放main函数。其余函...

发表于 2018-03-23 11:48 206次阅读
整理总结一份属于自己的编码风格

嵌入式Linux开发工程师的成长过程

系统工程师夹在驱动工程师及应用工程师这两个层次之间,他要对系统有一个整体的概念,系统主要是指操作系统...

发表于 2018-03-23 11:39 297次阅读
嵌入式Linux开发工程师的成长过程

移动和嵌入式设备上也能直接玩机器学习?

最近,机器学习(ML)话题大热,Arm也推出神经网络机器学习软件 Arm NN。这是一项关键技术,可...

发表于 2018-03-22 16:36 557次阅读
移动和嵌入式设备上也能直接玩机器学习?

中兴通讯推出AI机顶盒

中兴通讯股份有限公司,推出其首款智能AI机顶盒S100。该机顶盒不仅能为用户打造极致的视听盛宴,还可...

发表于 2018-03-22 15:08 452次阅读
中兴通讯推出AI机顶盒

华为百亿计划,智能家居能“咸鱼翻身”?

昨日,中国家电及消费电子博览会(AWE)正式开幕。ICT巨头华为也出席了博览会,并对外宣布,将联合生...

发表于 2018-03-22 11:43 421次阅读
华为百亿计划,智能家居能“咸鱼翻身”?

嵌入式Linux工具之GCC常用编译选项

“-I dir”选项可以在头文件的搜索路径列表中添加 dir 目录。由于 Linux 中头文件都默认...

发表于 2018-03-22 11:16 256次阅读
嵌入式Linux工具之GCC常用编译选项

开发板设计中CMOS输入可能发生的耗电问题

想象CMOS输入属于一个栅极驱动器的情况,该栅极驱动器控制一个高功率MOSFET/IGBT,后者在应...

发表于 2018-03-22 09:09 1234次阅读
开发板设计中CMOS输入可能发生的耗电问题

智能家居不仅要强调智能更要强调设计

由于目前城市高楼的外墙清洗,全部依靠人工完成,费时费力的同时也有一定的危险性。不少厂商与创作者开始思...

发表于 2018-03-21 17:57 537次阅读
智能家居不仅要强调智能更要强调设计