1、查看文章開題報告：智能家居中無線控制模塊的設計與實現2007-04-08 21:00課題簡介智能家居是以住宅為平臺，兼備建筑、網絡通信、信息家電、設備自動化， 集系統、結構、服務、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環保的居住環境。 智能家居可以定義為一個過程或者一個系統。 利用先進的計算機技術、網絡通訊 技術、綜合布線技術、將與家居生活有關的各種子系統，有機地結合在一起，通 過統籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。與普通家居相比，智能家居不 僅具有傳統的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間；還由原 來的被動靜止結構轉變為具有能動智慧的工具， 提供全方位的信息交換功能，幫 助

2、家庭與外部保持信息交流暢通，優化人們的生活方式，幫助人們有效安排時間， 增強家居生活的安全性，甚至為各種能源費用節約資金。智能家居網絡是指在家庭內部通過一定的傳輸介質將各種電氣設備和電氣 子系統連接起來，采用統一的通訊協議，對內實現資源共享，對外通過網關與外 部網互連進行信息交換的局域網。 無線通訊的智能家居網絡，將家庭內部的各種 設備通過無線通訊技術連接起來。 隨著無線通訊技術的迅猛發展，無線通訊技術 更穩定，更廉價，將無線通訊技術用到智能家居網絡成為現實。無線短程協議更是推出不久就以其低功耗、低價格、低復雜度引起了業界的廣泛關注。 智能無線 家居是以家居為平臺，兼備建筑、自動化、智能化于一

3、體的高效、舒適、安全、 便利的家居環境。在智能家居系統中，將無線網絡技術應用于家庭網絡已成為勢 不可擋的趨勢。這不僅僅是因為無線網絡可以提供更大的靈活性、流動性，省去 花在綜合布線上的費用和精力，而且因為它能更符合家庭網絡的通訊特點。 而對 于大多數家居網絡來說，配置和路由是一件麻煩的事，特別是家居網絡有移動的 特性，所以，無線家居網絡的使用成了學術界和業界的研究熱點，也將成為一個頗有潛力的產業。隨著無線網絡技術的進一步發展，必將大大促進家庭網絡智能 化的進程。智能電器控制系統，通俗的講就是對電器進行智能控制與管理的系統， 傳統 的電器都是以個體形式存在，沒有系統的管理與控制，而智能電器控制系

4、統，就 像一張無形的網絡，把所有能控制的電器以一定的結構有機的組合起來，形成了 一個整體，通過這個管理系統，用戶可以實現對家電的集中無線遙控、定時開關 控制及遠程控制，以及實現電器的場景控制與管理，從而達到智能電器系統的節 能、環保、舒適、方便的功能。設計思想該設計制作的基于AVR的無線智能家居網絡能實現異地控制、集中控制等功能，由于家居設備安裝的隨機性，基于 AVR的無線智能家居網絡解決了各種類型家居聯網的 即插即用”問題，使生活更加舒適、便利和安全。該制 作具有自動搜網、組網簡單、網絡穩定、兼容性強及成本低廉等特點，因其無需 布線、功能靈活，擴展容易而被人們廣泛接受和應用，非常有推廣價值。

5、加之如 今無線家居網絡成為市場的熱點，各大廠商也在不斷的開發出適合智能家居的產 品，具有很大的應用前景和市場價值。家居無線網絡用一個燈泡控制節點。基于AVRI片機設計的主控節點，用于 監控燈泡節點的當前狀態。無線通訊部分實現自配置、自愈合的網絡特點，做到 網絡拓撲無需事先指定，智能家居節點可以根據安裝情況自行形成網絡。 設計及實現方法由無線通訊的基本原理可以看出，無線的數據采集和傳輸主要 包括以下幾個過程，從帶處理器的傳感器或計算機終端發送二進制信號到無線調 制解調器；無線電臺之間建立連接并傳輸數據；從另外一端的電臺接受二進制數 據；將數據傳輸到計算機。因此，要建立無線設備之間的通訊必須在兩端

6、進行編 程。從計算機終端到無線電臺的數據傳輸是通過計算機的用行口進行的，通過對用行口進行編程就可以實現向電臺發送數據。硬件組成主要由電源部分、顯示部分、輸入部分、無線通訊部分以及存貯部分等組成。1、PCBfl?局和去耦設計印刷電路的設計直接關系到射頻性能， 為樂獲得較好的RF性能，PCB 設計至少需要兩層板來實現，PC限用1.6mm厚的FR24雙面板，分元件層和底 層，PC盼成射頻電路和控制電路兩個部分來布置。本設計采用PCBK線，在大線的下面沒有接地面。射頻部分的電源與數字電路部分的電源分離。PCB的底層有一個連續的接地層，射頻電路的元件層要緊靠在一起，盡可能減少分布參數的 影響。元件面的接

7、地層保證元件充分的接地， 大量的通孔連接元件層的接地層到 底層的接地層。在天線的下面沒有接地層。射頻電路的電源使用高性能的射頻電 容去耦，去耦電容盡可能地靠近連接的底層。 注意不能將數字信號或控制信號引 入到PLL回路元件上。為了減少分布參數的影響，在PCBE該避免長的電源走線， 所有元件地線，VDD4接線，VDD*耦電容必須經過很好的濾波，并且與數字電 路供電分離，在離電源腳VDW可能的地方用高性能的電容去耦， 最好是一個小 電容和一個大電容相并聯。PCB®層和底層最好敷銅接地，把這兩層用較多的過孔緊密相連，所有開關信號和控制信號都不能經過 PLL環路濾波器元件和VCO 電感附近。

8、電路用protel dxp印刷板制作軟件，設計出系統所需的電路圖、PCB圖、制作出相應的電路板。編寫AVRI片機固件程序及必要的上位機程序， 實現 萬用表、頻率計、邏輯分析儀功能。2、無線通訊部分由AVRI片機和無線通訊模塊組成。無線通訊模塊由CC242吸部分外圍電 路組成。單片機可通過SPI總線對無線通訊模塊進行操作可以實現 Mesh網絡。 無線通訊模塊原理圖如圖所示。圖1無線通訊模塊原理圖AVR乍為主監控節點通過串口與無線部分進行通訊, 無線通訊部分通過對 串口的命令解析將相應的網絡命令和數據發送到對應的網絡節點。 可以通過定義 OTAFrameln和OTAFrameOu來接收和發送消息幀

9、，實現無線通信。在實際的操作過程中還需要考慮到通信的具體方式，是采用直接發送方式還 是通過綁定建立關系的間接通信方式。在無線Mesh網絡中采用直接通信方式，即讓無線Mesh網絡中的節點通過IEEE Address （絕對地址）來實現相互通信。 但是，直接地址不能直接用來作為參數實現直接通信，需要通過IEEE Address 調用網絡API函數查詢出相應的網絡段地址，最終實現網絡節點的相互通信。因 為此節點的作用是監控整個網絡，所以可以定義此部分的無線通訊模塊為網絡協 調器，用它來監控整個無線網絡。此部分軟件需要解析來自申口的協議幀， 做到 “上傳下達”。將網絡中發送過來的數據上傳到 AVR真塊，由AVR!行統一的處理，AVRt處理的結果命令發送到串口，再由網絡協調器對串口的數據進行解析， 將控制命令字發送到網絡中的燈光節點。3、網絡終端節點設計網絡終端節點用燈光節點.燈光節點的目標控制對象采用LED小燈，通過端 口輸出驅動，外加電阻限流。顯示任務滿足 OLED勺顯示功能。在設計中，考慮 到引腳的分配，采用地址線和控制線的方式來實現 OLED勺顯示。4、 串口任務人們需要主控節點提供人機界面，來了解和控制整個智能家居網絡。由于需 要隨時監聽串口，在串口一有數據包發來時立即提供