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基于HBS的漫衍式智能照明及安防系統

2017-05-03 10:58:46泉源:電子產物天下已被 人瀏覽

內容摘要:HBS的全稱是家庭總線系統(HomeBusSystem),它是由日本一些著名企業,包羅日立(Hitachi)、松下(Matsushita)、三菱(Mitsubishi)、東芝(Toshiba)等團結提出的,并取得了日本政府和商會的支持。HBS的群集拓撲如圖1所示。
  HBS的全稱是家庭總線系統(HomeBusSystem),它是由日本一些著名企業,包羅日立(Hitachi)、松下(Matsushita)、三菱(Mitsubishi)、東芝(Toshiba)等團結提出的,并取得了日本政府和商會的支持。HBS的群集拓撲如圖1所示。
  HBS協定劃定了若何經由歷程雙絞線或同軸電纜完受室庭電器、德律風、音頻-視頻裝配的互連,著眼于家用電器的綜合自動化。同時,HBS協定也推敲了怎樣在家庭內取得遠程服務,如在家購物、遠程醫療和遠程教授修養等。協定主要用于電器開關量和簡樸模擬量的控制,接納公用總線,具有抗攪擾強、照應速率快、開發資源及風險較低的特點。
  智能照明及安防系統的使命原理和性能目的
  智能照明及安防系統主要的目的是將原來疏散自力的照明電器及安防裝配經由歷程直流載流總線手艺集成為一個智能化系統,阻拦集中或漫衍的、當地或異地的監視、控制事務治理。
  在這個系統中,信息的轉達最為主要。信息主要包羅控制指令和狀態照應等。系統中的任何一控制器都能吸收來自當地或異地的控制指令,從而改變自己的狀態。控制器狀態改變以后,會收回狀態照應,從而改變當地或異地的狀態顯示。憑證控制指令、目的的不合,和指令收回的要領和時間的不合,完成集中或漫衍的、當地或異地的監視、控制和事務治理。
  漫衍式智能照明及安防系統的整體結構如圖2所示。從圖2可以看出,漫衍式智能照明系統由三年夜部門組成:主控器、控制器和推行器。
  主控器是系統的控制者,擔任總線上旌旗燈號的仲裁和轉達,同時擔任總線的供電。它是系統中的焦點部件,每個系統必須有一個主控單元。
  控制器是系統信息的輸入通道,控制指令由用戶或傳感器它收回,控制指令推行的效果也在控制器上顯示。現在控制器基礎上以按鍵的形式泛起,包羅淺易開關(Switch)(有單鍵、雙鍵、三鍵和四鍵幾種規格)、調光開關(DimmerSwitch)、電機開關(MotorSwitch)無線吸收器(WirelessReceiver)和主控開關(MasterSwitch)(16~40鍵)幾種類型。另外尚有德律風模塊,完生遠程監控。其中無線吸收器的功效是將無線遙控按鍵收回的旌旗燈號轉發到總線。此外,傳感器單元也歸入控制器部門,不類型的傳感器單元有著不合的觸發條件,一旦觸發條件知足,傳感器單元自動收回控制指令。
  推行器是詳細的驅動單元,系統的信息輸入通道,它憑證控制指令去驅動詳細的工具,如燈、電源開關、警燈、警鈴等。現在系統中包羅開關驅動器(有單通道、雙通道、四通道幾種規格,擔任開關工具的驅動,如燈、電源插座,電器等)、調光驅動器、報警驅動器等幾種類型。
  系統主要功效有:
  一對一控制:一處的開關控制一處燈光
  一對多控制:一處的開關同時控制多處燈光
  多對一控制:多處的開關控制一處燈光
  場景控制:一個開關讓多處燈光到達預設的狀態
  準時控制:供應開啟保持和關閉延時功效
  狀態顯示:開關面板上可以不雅不雅察到所控燈光的狀態
  紅外遙控:經由歷程紅外遙控器操作燈光
  安然監控:防盜、煤氣走漏、防火報警經由歷程德律風遠程監控(語音提醒)
  系統主要手艺目的為:
  群集結點間通訊距離最年夜600米
  通訊速率4800比特/秒
  群集通訊節點數最多256點
  群集節點可編程可紀錄
  具有軟件校驗弱點功效
  供電電壓:直流24V
  主控器的設計
  1主控器的硬件設計
  主控器的硬件主要由電源、年夜容量的數據存儲器、CPU、WDT、總線收發電路等模塊組成,主控器的硬件結構圖如圖3所示。
  由于CPU、WDT、RAM等電路使命在CMOS電平下,而總線收發電路要處置賞罰24V的電壓旌旗燈號,是以電源部門分兩塊,劃分供應5V和30V的電壓作CPU等模塊和總線收發電路的使命電源。為增添攪擾,接納單點接地手艺,即兩部門電源的地線在線路板上是脫離走線的,最后在一點將二者毗連。
  總線收發模塊擔任向總線供電與旌旗燈號電平轉換。它能將CPU收回的旌旗燈號(0~5V)轉換成總線電壓旌旗燈號(0~24V),并能將控制器、推行器發回的電流照應旌旗燈號轉換成CMOS電壓旌旗燈號,供CPU處置賞罰。
  2主控器的軟件設計
  主控重視要擔任系統的靜態掃描和靜態掃描,掩護、紀錄相關地址的狀態,和控制器和推行器之間的綁定和包羅關系。所謂包羅關系就是指某個組地址或場景地址包羅了哪些伶仃地址或調光地址。是以,主控器軟件主要部門就是通訊的處置賞罰,敕令的天生和地址狀態的掩護。其整體結構見圖4。
  法式模范模范整體上分敕令層處置賞罰、鏈路層收發、數據處置賞罰等幾點模塊。其中鏈路層收發模塊擔任將主控器收回的敕令組成數據幀后收回,和吸收來自推行器和控制器的照應和敕令,并將其送給敕令層處置賞罰。敕令層擔任系統靜態掃描和靜態掃描的處置賞罰,和系統狀態的掩護。
  法式模范模范中的數據分兩塊:靜態數據和靜態數據。其中靜態數據是放在EEPROM中的,內容是地址包羅關系,如組地址和場景地址包羅了哪些伶仃或調光地址。這些內容是用戶設定的控制關系,系統斷電后也能保持。靜態數據放在RAM中,它又劃分紅兩塊,一塊紀錄系統運轉時各個地址的狀態,可以經由歷程運轉時的查詢靜態填寫;此外一塊是靜態數據的鐿像,在主控器上電啟動時,從EEPROM中讀出填寫入RAM,供法式模范模范運轉時查詢控制關系。系統的控制關系可以在運轉中靜態修改,所有的修改先定入靜態數據區,當用戶修改終了,則將靜態數據區的這塊鏡像重新寫回靜態數據區,從而新的控制關系被生涯了上去。
  控制器和推行器
  控制器和推行器的硬件結構和軟件設計頭腦基內情似,只是推行器在硬件上比控制器多一個驅動模塊。下面就以控制器為例來詮釋。
  1控制器的硬件設計
  現在系統中已界說的控制器包羅淺易開關(1~4通道)、調光開關、電機開關、無線吸收器和主控開關(16~40通道)。它們的硬件結構基內情同,如主控開關是由多個淺易開關附加一個設置開關組成。下面以淺易開為例簡介一下其硬件設計。
  硬件主要由電源模塊、總線接口模塊、人機接口模塊和CPU模塊等四年夜部門組成。淺易開關硬件結構圖如圖5所示。
  電源模塊將從總線引入的交流24V經由全波整流,變換成24V脈動直流電,再經由穩壓電路,輸入5V電壓作為使命電源。由于總線上旌旗燈號是交流24V,遠年夜于CMOS電路電平,是以要經由歷程總線接口模塊阻拦電平轉換,然后將旌旗燈號送入CPU模塊處置賞罰。回送旌旗燈號請求是電流旌旗燈號,而經CPU模塊運算處置賞罰后輸入的照應是電壓旌旗燈號,是以要經由總線交互模塊將其轉換成電流旌旗燈號,再回送到總線上。人機接口模塊擔任吸收用戶輸入、地址設定和狀態顯示,要領是經由歷程鍵盤、LED和紅外要領。CPU模塊是所有開關的焦點,擔任吸收總線旌旗燈號和用戶輸入,然后經由歷程運算、剖析和斷定,發生照應行動和旌旗燈號。
  2控制器的軟件設計
  所有軟件可分為鍵盤處置賞罰模塊、敕令層處置賞罰模塊、鏈路層收發模塊、串行紅外通訊模塊和驅動模塊五年夜部門,另外尚有EEPROM讀寫模塊、串口吸收等功效單一的支持模塊。軟件的整體結構如圖6所示。
  基于HBS協定的漫衍式智能照明及安防系統接納紅外編址手艺,能隨便任性組合控制功效,操作簡樸,界面直不雅不雅;接納24V直流載波總線手艺,使得系統裝置便利,資源較低;接納強弱電隔離掩護手艺,確保強電誤差不會触及控制系統,前進了系統的可靠性;接納低功耗的控制手艺,有益于延伸系統的應用壽命,降低用戶的運轉用度;而且總線通訊手艺可靠,并可加掛種種功效擴年夜模塊,例如經由歷程基于PSTN的德律風接入模塊完生遠程監控。
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