电力载波技术的智能家居设计
摘 要 在如今智能化越来越发达的今天，智能家居也在近几年逐渐进入寻常百姓家中，不再是遥不可及，而是越来越普及，出现在了大家的生活中，但大多数的房屋的布线在一开始就已经确定了。现在加入智能化系统而重新布线显然是困难重重的，而且也大大的影响了美观。因此根据这样的情况，通过电力载波技术来解决这个问题。在智能家居领域正在逐渐受到重视。本文以家用电器线路和家用电器的布局为前提，提出了一个通过电力载波技术来实现智能化的智能家居系统。该系统基于电力线通信技术，利用电力线网关、集中控制器、电力线通信节点三大部分搭建而成。能实现对光感应数据的采集，从而对光进行控制。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2.1 智能家居概述 1
1.2.2 智能家居在国内外的研究现状 1
1.2.2.1 智能家居在国外的发展状况 1
1.2.2.2智能家居在国内的发展状况 2
1.3 电力载波技术 2
第二章 系统原理及总体思路 3
2.1 系统原理 3
2.2智能家居控制系统结构及核心 4
2.2.1 智能家居网关的功能 4
2.2.2智能家居网关工作原理 5
2.2.3 系统结构 5
第三章 硬件设计 7
3.1 电力载波通信模块设计 7
3.2 电力线通信节点模块设计 8
3.2.1 电源模块 9
3.2.2 MCU模块 9
3.2.3 传感模块 10
3.2.3.1 照度检测电路设计 10
3.2.3.2 红外检测电路设计 12
3.2.4 执行模块 14
3.3 集中控制器模块设计 14
3.4 PLC网关模块设计 15
第四章 系统软件设计 17
4. 1 智能照明系统主程序 17
4.2电力载波通信程序 19
4.3.3 照度调节子程序 21
4.4 本章小结 22
结束语 23
致 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
谢 24
参考文献 25
附录 26
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
在当今社会，通信技术、自动化技术和计算机技术在应用中相当普遍，不但促进了社会信息化的快速发展，而且使人们平时的生活变得丰富多彩。肯定的说，这些技术的发展大大提高了人们的生活质量，而人们的生活也慢慢的向信息化、智能化、数字化和网络化等发展，智能家居就是在这种情况下逐渐发展了起来。
智能家居是一个以家庭的住宅为平台，既有建筑家电，又有网络通信。和一些传统住宅比起来，智能家居有了一些可调性。例如，智能照明控制系统可以控制发光二极管灯和窗帘，使房间的亮度自动调整，从而来保持室内的明亮，并且还实现了环保和节能的效果。
为了系统不用布线从而操作简单，所以本文就提出了以电力线为控制总线，把施工复杂度降低，从而就可以极大的把系统的成本减少，对家居智能化有了可靠的保障;从根本上让人们可以享受便捷、舒适、网络化的生活。
1.2.1 智能家居概述
智能家居是由综合布线技术、网络通信技术和自动控制技术、音视频技术相结合的家庭设施，家庭事务管理系统因此诞生，提高家庭安定、方便、舒服、美观、实现节能环保的生活环境。
1.2.2 智能家居在国内外的研究现状
智能家居概念在很久之前就已经产生了，不过都没有实例，直到美国联合技术公司（美国联合技术建筑系统）将施工设备信息集成概念应用在康涅狄格州（康涅狄格州）哈特福德市（哈特福德）CityPlaceBuilding，出现第一栋“智能大厦”，从此开启了世界竞争建立智能家居学校的前奏。
1.2.2.1 智能家居在国外的发展状况
随着首栋智能建筑的落成，西方一些经济较发达国家都有了自己的智能家居系统。智能家居在西方国家的应用已经很多。
而1998年在新加坡的“98亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会”上，新型的家庭智能系统的模式进入人们的视野。该系统的功能包含了三表抄送、安防、视频通话、家电控制、接入电视等。
从美国专业公司PARKS的统计中可以看出：在1995年，美国家庭对家庭自动化设备基本投入都在七千到九千美元。到1995年为止，家庭自动化设备在美国家庭中占了百分之零点三三，从中可以看出，智能家居的市场非常广大。
1.2.2.2智能家居在国内的发展状况
智能家居这个新兴产业，目前正在雏形期和初期的边缘，消费观念尚未产生，但是通过智能家居市场越来越普及，它的前景一定是不可估量的。基于这种前提下，国内出色的智能家居生产企业正深入研究企业发展环境和客户需求的变化走向，从而使迅速崛起的国内出色智能家居品牌，成为国内智能家居业的领头羊！在中国发展了十几年的智能家居，从之前的遥不可及，到现在的融入日常，过程的困难不可言喻。智能家居在中国的发展可以分成四个阶段：萌芽阶段、初期阶段、徘徊阶段、整合阶段。
1.3 电力载波技术
电力线载波通讯是基于家庭中的电力线，利用载波技术传输数模信号。最大的特性是不用重新设置网络，只需有电线，就可以进行数据传输。电力线载波技术打破了只能是单片机应用的局限，已然进入了数字化的时代，而且因为电力线载波技术持续的发展和社会大众不断的需求，中/低压电力载波通信的技术开拓及运用也出现了欣欣向荣的情况。 第二章 系统原理及总体思路
2.1 系统原理
本文靠使用家庭内部的电力线当作传输时的重要媒介，以智能家居网关的这项硬件为基础，方便掌控家用电器的使用。电力载波通信技术就是用家庭内部的电力线当传输媒介来更好的掌控各项电器，所以，嵌入式智能家庭网关与现成的家庭网络，可以不用再布线，显示了不错的可移植性跟兼容性。
电力线网络连接到千家万户，是当代社会覆盖范围最广的网络之一。电力线载波通信是把高、中、低压电力线当作信息传输的中介来完成数据的传输，就是把带有信息的高频信号放到电力线上从而传递数据，不单单对处理“最后一公里”起到明显的效果，还能有利于远程的抄电表，监视控制电力的负荷问题，自动配置用电量，稳定企业自己的网络，推广智能的家居体验，创建数据的高速传送为数字化社区服务的舞台。
电力线网关是电力线载波控制系统中的关键设备，其功能是将客户端信息与电力线载波信息相互转换。网关模块化设计，免布线，即插即用。其内部带有完整的调制解调方案，既可以作信息发送器，又可以作信息接收器。此外，网关还可作为控制端，配合相应电力线载波控制模块，构成电力线载波控制系统，智能控制各种用电器件，为物联网的发展提供完整而有效的处理方式。所以，电力载波通信的作用范围越来越大特别在掌控智能家居的系统方面。
220V 电力线（电力线载波信号载体）
灯具控制器
开关控制器
红外控制器
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2.1 智能家居概述 1
1.2.2 智能家居在国内外的研究现状 1
1.2.2.1 智能家居在国外的发展状况 1
1.2.2.2智能家居在国内的发展状况 2
1.3 电力载波技术 2
第二章 系统原理及总体思路 3
2.1 系统原理 3
2.2智能家居控制系统结构及核心 4
2.2.1 智能家居网关的功能 4
2.2.2智能家居网关工作原理 5
2.2.3 系统结构 5
第三章 硬件设计 7
3.1 电力载波通信模块设计 7
3.2 电力线通信节点模块设计 8
3.2.1 电源模块 9
3.2.2 MCU模块 9
3.2.3 传感模块 10
3.2.3.1 照度检测电路设计 10
3.2.3.2 红外检测电路设计 12
3.2.4 执行模块 14
3.3 集中控制器模块设计 14
3.4 PLC网关模块设计 15
第四章 系统软件设计 17
4. 1 智能照明系统主程序 17
4.2电力载波通信程序 19
4.3.3 照度调节子程序 21
4.4 本章小结 22
结束语 23
致 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
谢 24
参考文献 25
附录 26
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
在当今社会，通信技术、自动化技术和计算机技术在应用中相当普遍，不但促进了社会信息化的快速发展，而且使人们平时的生活变得丰富多彩。肯定的说，这些技术的发展大大提高了人们的生活质量，而人们的生活也慢慢的向信息化、智能化、数字化和网络化等发展，智能家居就是在这种情况下逐渐发展了起来。
智能家居是一个以家庭的住宅为平台，既有建筑家电，又有网络通信。和一些传统住宅比起来，智能家居有了一些可调性。例如，智能照明控制系统可以控制发光二极管灯和窗帘，使房间的亮度自动调整，从而来保持室内的明亮，并且还实现了环保和节能的效果。
为了系统不用布线从而操作简单，所以本文就提出了以电力线为控制总线，把施工复杂度降低，从而就可以极大的把系统的成本减少，对家居智能化有了可靠的保障;从根本上让人们可以享受便捷、舒适、网络化的生活。
1.2.1 智能家居概述
智能家居是由综合布线技术、网络通信技术和自动控制技术、音视频技术相结合的家庭设施，家庭事务管理系统因此诞生，提高家庭安定、方便、舒服、美观、实现节能环保的生活环境。
1.2.2 智能家居在国内外的研究现状
智能家居概念在很久之前就已经产生了，不过都没有实例，直到美国联合技术公司（美国联合技术建筑系统）将施工设备信息集成概念应用在康涅狄格州（康涅狄格州）哈特福德市（哈特福德）CityPlaceBuilding，出现第一栋“智能大厦”，从此开启了世界竞争建立智能家居学校的前奏。
1.2.2.1 智能家居在国外的发展状况
随着首栋智能建筑的落成，西方一些经济较发达国家都有了自己的智能家居系统。智能家居在西方国家的应用已经很多。
而1998年在新加坡的“98亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会”上，新型的家庭智能系统的模式进入人们的视野。该系统的功能包含了三表抄送、安防、视频通话、家电控制、接入电视等。
从美国专业公司PARKS的统计中可以看出：在1995年，美国家庭对家庭自动化设备基本投入都在七千到九千美元。到1995年为止，家庭自动化设备在美国家庭中占了百分之零点三三，从中可以看出，智能家居的市场非常广大。
1.2.2.2智能家居在国内的发展状况
智能家居这个新兴产业，目前正在雏形期和初期的边缘，消费观念尚未产生，但是通过智能家居市场越来越普及，它的前景一定是不可估量的。基于这种前提下，国内出色的智能家居生产企业正深入研究企业发展环境和客户需求的变化走向，从而使迅速崛起的国内出色智能家居品牌，成为国内智能家居业的领头羊！在中国发展了十几年的智能家居，从之前的遥不可及，到现在的融入日常，过程的困难不可言喻。智能家居在中国的发展可以分成四个阶段：萌芽阶段、初期阶段、徘徊阶段、整合阶段。
1.3 电力载波技术
电力线载波通讯是基于家庭中的电力线，利用载波技术传输数模信号。最大的特性是不用重新设置网络，只需有电线，就可以进行数据传输。电力线载波技术打破了只能是单片机应用的局限，已然进入了数字化的时代，而且因为电力线载波技术持续的发展和社会大众不断的需求，中/低压电力载波通信的技术开拓及运用也出现了欣欣向荣的情况。 第二章 系统原理及总体思路
2.1 系统原理
本文靠使用家庭内部的电力线当作传输时的重要媒介，以智能家居网关的这项硬件为基础，方便掌控家用电器的使用。电力载波通信技术就是用家庭内部的电力线当传输媒介来更好的掌控各项电器，所以，嵌入式智能家庭网关与现成的家庭网络，可以不用再布线，显示了不错的可移植性跟兼容性。
电力线网络连接到千家万户，是当代社会覆盖范围最广的网络之一。电力线载波通信是把高、中、低压电力线当作信息传输的中介来完成数据的传输，就是把带有信息的高频信号放到电力线上从而传递数据，不单单对处理“最后一公里”起到明显的效果，还能有利于远程的抄电表，监视控制电力的负荷问题，自动配置用电量，稳定企业自己的网络，推广智能的家居体验，创建数据的高速传送为数字化社区服务的舞台。
电力线网关是电力线载波控制系统中的关键设备，其功能是将客户端信息与电力线载波信息相互转换。网关模块化设计，免布线，即插即用。其内部带有完整的调制解调方案，既可以作信息发送器，又可以作信息接收器。此外，网关还可作为控制端，配合相应电力线载波控制模块，构成电力线载波控制系统，智能控制各种用电器件，为物联网的发展提供完整而有效的处理方式。所以，电力载波通信的作用范围越来越大特别在掌控智能家居的系统方面。
220V 电力线（电力线载波信号载体）
灯具控制器
开关控制器
红外控制器
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jzgc/jzx/509.html
