1、正版可修改PPT課件（中職）走進智能家居單元5 案例3教學課件單元 5智能家居核心技術及工程規范案例案例3 智能家居核心有線技術總線技術走進智能家居案例描述 通信技術的發展，促使傳送數字化信息的網絡技術開始得到廣泛應用。與此同時，基于質量分析的維護管理、與安全相關的測試記錄、環境監視需求的增加，都要求儀表能在當地處理信息，并在必要時允許被管理和訪問，這些也使現場儀表與上級控制系統的信息量大增。 從實際應用性能的角度出發，控制界也不斷在控制精度、可操作性、可維護性、可以執行等方面提出新需求。由此，逐步產生了現場總線。案例呈現活動1 智能家居常用的總線技術 總線技術在智能家居行業當中，目前可以算是

2、應用最為廣泛的一種技術手段。在總線技術下生成的智能家居系統，最大的特點是具有可擴展性，工程安裝也不是很復雜。由于科學技術的不斷發展，新生成許多總線協議下的智能家居系統的價格被更多人接受，目前市場的銷售情況良好。活動1 智能家居常用的總線技術 從智能家居發展的軌跡看，最早的產品一般采用的RS485的技術，這是一種串行的通信標準，因為只是規定的物理層的電氣連接規范，每家公司自行定義產品的通信協議，所以RS485的產品很多，但相互都不能直接通信。RS485一般需要一個主接點，通訊的方式采用輪詢方式，模塊之間采用“手拉手”的接線方式，因此存在著通信速率不高（一般9.6Kbps），模塊的數量有限，系統穩

3、定度不高（一個模塊壞掉，統統癱瘓）等問題。 隨著自動控制和通訊科技的發展，現場總線技術（FCS）誕生了，FCS一般由一個公司或組織發起，很多國際大公司響應，有專門的組織制定并維護這個標準。上述RS485的所有缺點，在FCS上都克服了。目前，世界上主要IB（Intelligrnt Building）公司的產品普遍采用的FCS的技術，如：Honeywell、Jonhson、SIEMENS、TAC等。目前世界上流行的FCS有20多中，最有影響力的是：LonWorks、EIB、CAN、BACNet等。活動1 智能家居常用的總線技術1智能家居現場總線都需要具備哪些特點？2你還知道生活中哪些方面應用了現場

4、總線技術？大家說知識鏈接現場總線技術現場總線是指以工廠內的測量和控制機器間的數字通信為主的網絡，也稱現場網絡。也就是將傳感器、各種操作終端和控制器間的通信及控制器之間的通信進行特化的網絡。這些機器間的主體配線是ON/OFF、接點信號和模擬信號，通過通信的數字化，使時間分割、多重化、多點化成為可能，從而實現高性能化、高可靠化、保養簡便化、節省配線（配線的共享）。活動1 智能家居常用的無線網絡技術活動2 基于RS-485總線的系統架構 RS-485總線是一種多發送器和多接收器的電路標準，標準支隊傳輸電平、速率等做了規定，沒有規定傳輸協議。發送器和接收器之間的通信協議需要開發者自行設計。其特點是成本

5、低、技術成熟、結構簡單、可靠性高、抗干擾能力強。活動2 基于RS-485總線的系統架構 1.家電控制模塊現代家庭中主要使用的電器的共同特點是繼電器控制。在家電的控制板上將功能繼電器相應的控制線與模塊MCU連接，通過RS-485總線接口就可以方便地使用該系統進行控制。使用7 bit輸入/輸出的達林頓管芯片MC1413驅動繼電器，來控制相關的開關量。如對空調來說，溫度控制、風向控制等是按鍵的開關量，都可以由繼電器來完成相應的控制。考慮到要嵌入家電中，控制節點盡量做得精小，而且沒有復雜的控制對象，選用AT89C2051單片機作為控制器。RS-485通信接口使用MAX1487芯片，允許掛接125個家電

6、，采用半雙工通信方式，通信速率為2.5 Mb/s。家電控制通信只是進行控制命令和家電狀態信息的傳輸，數據量很小。該芯片通信速率能夠滿足要求。活動2 基于RS-485總線的系統架構 2.安防監控模塊安防系統由煙霧傳感部分、煤氣傳感部分、實時監控部分等組成，實現了防火、防煤氣中毒、防盜監控等功能。這些組成部分由煙霧傳感器和煤氣傳感器等傳感器組成，結合A/D轉換芯片傳輸信息。實時監控部分采用OV7141圖像采集芯片。OV7141是高度集成的攝像芯片，支持多種格式，內設串行控制總線（serial Camera Control Bus，SCCB）接口，提供簡單控制方式，可以對OV7141芯片內部所有寄存

7、器值進行修改 。OV7141包含有8 bit數據、同步信號，這些信號需要送給CPU以讀取圖像數據和保證同步。活動2 基于RS-485總線的系統架構 數據的傳輸速度受到串口速度的限制，必須提高串口波特率。根據系統特點，在使用串口傳輸方式3時，波特率可變，可以根據傳輸效果實時改變。 系統采用了RS一485總線通信方式。通信中采用“輪詢制”，中繼器作為主設備不斷向下發送設備請求應答幀，而接人從設備不能主動發送數據。任何時刻，總線只處于一種方式，即接收數據或發送數據。系統初始化一旦完成，總線即被置為接收狀態，當從設備接收完主設備發來的消息后，立即通過軟件將總線置為發送狀態，等從設備發送完一幀數據又立即

8、轉為接收狀態，等待主設備的請求幀。如果發來的請求幀中，設備ID地址和自身ID地址一致，接收設備就檢查這個幀是否正確。 系統采用嵌入式控制芯片作控制單元，通用RS-485總線組成傳輸網絡，實現了低成本、長距離傳輸，滿足一般家庭的遠程控制家電需求，具有較高的經濟性和實用性。 通過所學知識，設置對方案中的幾個電路圖進行分析和研究，并分組注明各部分含義。大家說知識鏈接 RS-485布線規范（1）485信號線不可以和電源線一同走線。在實際施工當中，由于走線都是通過管線走的，施工方有的時候為了圖方便，直接將485信號線和電源線綁在一起，由于強電具有強烈的電磁信號對弱電進行干擾，從而導致485信號不穩定，導

9、致通信不穩定。活動2 基于RS-485總線的系統架構知識鏈接 RS-485布線規范（2）485信號線可以使用屏蔽線作為布線，也可以使用非屏蔽線作為布線。由于485信號是利用差模傳輸的，即由485+與485-的電壓差來作為信號傳輸。如果外部有一個干擾源對其進行干擾，使用雙絞線進行485信號傳輸的時候，由于其雙絞，干擾對于485+，485-的干擾效果都是一樣的，那電壓差依然是不變的，對于485信號的干擾縮到了最小。同樣的道理，如果有屏蔽線起到屏蔽作用的話，外部干擾源對于其的干擾影響也可以進一步的縮小。活動2 基于RS-485總線的系統架構知識鏈接 RS-485布線規范（3）選擇使用普通的超五類屏蔽

10、雙絞線即網線就可以。由于原材料價格上漲，導致現在市場上的線材魚龍混雜，有不良商人利用某種合金來頂替銅絲來做網線，在外面鍍銅以蒙混客戶。具體區別方法：看網線截面，如果是銅色的話，就是銅絲，如為白色，則是用合金以次充好。合金一般比較脆，容易斷，而且導電性遠不如銅絲，很容易在工程施工中造成問題。線材一般那建議選擇標準的485線，其為屏蔽雙絞線，傳輸線不是像網線那樣為單股的銅絲，而是多股銅絲絞在一起形成一根線，從而即使某根小銅絲斷掉，也不會影響整個的使用。活動2 基于RS-485總線的系統架構知識鏈接RS-485布線規范（4）485布線借助485集線器和485中繼器可以任意布設成星形接線與樹形接線。4

11、85布線規范是必須要手牽手的布線，一旦沒有借助485集線器和485中繼器直接布設成星形連接和樹形連接，很容易造成信號反射導致總線不穩定。很多施工方在485布線過程中，使用了星形接線和樹形接線，有的時候整個系統非常穩定，但是有的時候則總是出現問題，又很難查找原因，一般都是由于不規范布線所引起的。活動2 基于RS-485總線的系統架構知識鏈接 RS-485布線規范（5）485總線必須要接地。在很多技術文檔中，都提到485總線必須要接地，但是沒有詳細的提出如何接地。嚴格的說，485總線必須要單點可靠接地。單點就是整個485總線上只能是有一個點接地，不能多點接地，因為將其接地是因為要將地線（一般都是屏

12、蔽線作地線）上的電壓保持一致，防止共模干擾，如果多點接地適得其反。可靠接地時整個485線路的地線必須要有良好的接觸，從而保證電壓一致，因為在實際施工中，為了接線方便，將線剪成多段再連接，但是沒有將屏蔽線作良好的連接，從而使得其地線分成了多段，電壓不能保持一致，導致共模干擾。活動2 基于RS-485總線的系統架構活動3基于KNX/EIB總線的紅外設備 KNX/EIB智能控制系統采用國際通用的KNX標準，該標準現已轉換為國際標準ISO/IEC14543-3，并于2007年正式轉換為中國國家標準GB/Z209652007，該系統屬于全分散的現場總線的范疇，系統主要由傳感器、執行器和系統元件三大部分組

13、成，主要用于燈光控制、遮陽控制和風機盤管控制及暖氣控制，控制方式多樣、靈活，例如現場智能面板控制、人體感應控制、光線感應控制、現場面板控制、中央電腦控制、氣象感應控制等，現已廣泛應用于各種公建項目，其中節能方面的應用則是該系統在綠色生態節能建筑中的一個應用亮點。 KNX/EIB智能控制系統特點有：標準化、全分散/搭積木結構、手拉手/樹形/星形等，自由的拓撲結構、多功能集成控制、控制方式多樣、節能、安全等，是一個既面向使用者又面向管理者的系統。活動3基于KNX/EIB總線的紅外設備 Cuball是智能家居系統中的其中一個單一智能化產品，它集成了全球紅外碼庫，無需復雜的學習對碼，您要做的僅僅是選擇

14、電器品牌及類型，Cuball就能自動匹配好相應的控制功能。活動3基于KNX/EIB總線的紅外設備大家做上網搜索類似產品，并通過比較選出性價比最高的。活動3基于KNX/EIB總線的紅外設備知識鏈接1.紅外與藍牙的差別活動3基于KNX/EIB總線的紅外設備知識鏈接2.多普勒效應物體輻射的波長因為波源和觀測者的相對運動而產生變化。在運動的波源前面，波被壓縮，波長變得較短，頻率變得較高；在運動的波源后面時，會產生相反的效應。波長變得較長，頻率變得較低；波源的速度越高，所產生的效應越大。根據波移的程度，可以計算出波源循著觀測方向運動的速度。活動3基于KNX/EIB總線的紅外設備活動4基于CAN 總線的社

15、區智能化改造 控制器局域網總線（CAN，Controller Area Network）是一種用于實時應用的串行通信協議總線，它可以使用雙絞線來傳輸信號，是世界上應用最廣泛的現場總線之一。CAN總線是一種多主方式的串行通信總線，基本設計規范要求有高的位速率，高抗電子干擾性，并且能夠檢測出產生的任何錯誤。活動4基于CAN 總線的社區智能化改造 小區智能化是一個綜合性系統工程，要從其功能、性能、成本、擴充能力及現代相關技術的應用等多方面來考慮。基于這樣的需求，采用CAN技術所設計的家庭智能管理系統比較適合用于防盜、防火、防可燃氣體泄漏、緊急救援、家電控制等方面。活動4基于CAN 總線的社區智能化改

16、造 CAN總線是小區管理系統的一部分，負責將家庭中的一些數據和信號收集起來，并送到小區管理中心處理，CAN總線上的節點是每戶的家庭控制器、小區的三表抄收系統和報警監測系統，每戶的家庭控制系統可通過總線發送報警信號，定期向自動抄表系統發送三表數據，并接收小區管理系統的通告信息，如欠費通知、火警警報等。 該系統充分利用CAN技術的特點和優勢，構成住宅小區智能化檢測系統，系統集多表集抄、防盜報警、水電控制、緊急求助、煤氣泄漏報警、火災報警和供電監控子系統等功能，并提供遠程通信服務。活動4基于CAN 總線的社區智能化改造 CAN總線的數據通信具有突出的可靠性、實時性和靈活性。由于其良好的性能及獨特的設

17、計,CAN總線越來越受到人們的重視，它在汽車領域上的應用是最廣泛的。世界上一些著名的汽車制造廠商大都采用了CAN總線來實現汽車內部控制系統與各檢測和執行機構間的數據通信。同時,由于CAN總線本身的特點,其應用范圍目前已不再局限于汽車行業,而向自動控制、航空航天、航海、過程工業、機械工業、紡織機械、農用機械、機器人、數控機床、醫療器械及傳感器等領域發展。CAN已經形成國際標準,并已被公認為幾種最有前途的現場總線之一。活動4基于CAN 總線的社區智能化改造小區智能化是一個綜合性系統工程，要從其功能、性能、成本、擴充能力及現代相關技術的應用等多方面來考慮。基于這樣的需求，采用CAN技術所設計的家庭智

18、能管理系統比較適合用于多表遠傳、防盜、防火、防可燃氣體泄漏、緊急救援、家電控制等方面。CAN總線和之前學習過的總線技術相比較有哪些突出的特點。大家說知識鏈接CAN總線的應用CAN總線在組網和通信功能上的優點以及其高性價比注定了它在許多領域有廣闊的應用前景和發展潛力。這些應用有些共同之處：CAN實際就是在現場起一個總線拓撲的計算機局域網的作用。不管在什么場合，它負擔的是任一節點之間的實時通信，但是它具備結構簡單、高速、抗干擾、可靠、價位低等優勢。CAN總線最初是為汽車的電子控制系統而設計的，目前在歐洲生產的汽車中CAN的應用已非常普遍，不僅如此，這項技術已推廣到火車、輪船等交通工具中。活動4基于

19、CAN 總線的社區智能化改造活動5基于LonWorks總線的智能樓宇 LonWorks技術是1991年由美國埃施朗(Echelon)公司推出的，LonWorks技術所使用的標準通信協議是LonTalk協議，該協議遵循國際標準化組織(ISO)1984年公布的開放系統互聯(OSI)參考模型的定義，它提供了(OSI)參考模型定義的全部7層協議，通過變量直接面向對象通信，網絡協議開放，可以實現互操作。每一個域最多有255個子網，每個子網最多可以有127個節點。所以，一個域最多可以有255127=32 385個子網。LonWorks技術是專門為實時控制而設計的，在Lon網絡中大批設備(傳感器、執行器等)和Lon的控制節點相互配合，使用LonTalks協議，經過多種傳輸媒體進行節點之間的通信，靈活組成各種各樣的分布式智能控制系統。LonWorks技術能在控制層提供互操作的Lon現場總線技術，其安裝的節點數遠遠超過了任何其他現場總線產品，幾乎囊括了測控應用的所有范疇。更準確地說，LonWorks技術有效地解決了集散控制系統的通信難題。活動5基于LonWorks總線的智能樓宇某智能大廈系統總監控點為1 240個，其中數字量控制點：DI有625個，DO有358個；模擬量控制點：AI有254個，A0有3個。系統采用美國埃施朗(Echelon)和先導公司(Advanced T