安科瑞?于洋
摘要:隨著科技的不斷進步,經濟也在飛速的發展,人民的生活水平日益提高,家庭住宅的功能性房間也在不斷增多,傳統的家庭照明系統已經不能滿足人們對家居環境的需求,智能、節能型的家庭照明控制系統更具有環保、時尚、節能概念。 該系統能夠面向使用者,可根據個人的需求選擇手動、自動兩種控制方式,自動方式能夠隨意定制照明系統定時開關的時間,為大家帶來便利。該系統可以擴展到其他家用電器的定時啟動關閉,具有很強的通用性、實用性。
關鍵詞:家庭;智能照明控制系統
0.引言
隨著現代生活節奏的加快,人們總是希望有個幫手,幫助完成每天重復性的工作,為了實現家庭照明的智能開啟和關閉,方便人們日常工作生活,創建節能型社會,使用智能控制系統完成這樣的目標。
1.系統的硬件設計與實現
1.1 系統概述
本文所設計的智能照明控制系統目的在于控制主電源,從而適用于能瞬間斷電的照明、熱水器、空調等電器,能在日期時間準時接通,在日期時間內準時斷開,給人們日常生活帶來了方便。
該智能控制系統具備以下幾個特點:
1.采用 C 語言編寫程序,與匯編語言相比便于修改和增減功能;
2.所采用的芯片51系列單片機、1602液晶顯示器,DS1302 時鐘芯片功耗低、可靠高;
3.與其它智能控制器相比,該系統運行無噪聲,更加準確,且使用壽命要長。時鐘芯片液晶顯示器單片機按鍵電路繼電器提示電路。
1.2 模塊電路的設計
1.2.1 時鐘電路
時鐘電路為整個單片機系統產生時間基準,是單片機系統組成的部分;本系統DS1302 實時時鐘芯片,工作電壓為2.5V-5.5V,采用三線接口與CPU進行同步通信,并可采用突發式一次傳送多個字節的時鐘信號或RAM數據,接下來我們來分析一下DS1302的性能與原理。
DS1302 的引腳功能排列及描述如下圖所示
管腳描述
X1 X2 32.768KHz 晶振管腳
GND 地
RST 復位腳
I/O 數據輸入/輸出引腳
SCLK 串行時鐘
Vcc1,Vcc2 電源供電管腳
DS1302 串行時鐘芯片8 腳DIP
DS1302S 串行時鐘芯片8 腳SOIC 200mil
DS1302Z 串行時鐘芯片8 腳SOIC 150mil
1.2.2 單片機的選型
本系統主控芯片為單片機,因此單片機的選型顯得非常重要。為了設計方便,更容易上手,同時考慮性能要求和程序大小,單片機采用51系列的單片機。
1.2.3 液晶顯示電路
通過單片機指令控制1602 光標是否閃爍,是否清除原來數據以及顯示的具體位置,并不停地對數據顯示進行刷新,從而顯示了準確的時間,并為系統提供了智能的人機對話模式。
2.利用 protel繪制電路圖制作線路板
2.1智能控制系統的原理圖如下
圖3 智能控制系統的原理圖
2.2 具體操作
選擇和放置元件在元件庫中選擇電氣元件雜項庫,在工作區內適當的位置放置電阻,請連續放置5個電阻,按鼠標右鍵結束放置操作。再按上述方法操作,先后放置4個電容(Cap)、2個電解電容(Cap Pol1)、1個二極管(Diode)、1個穩壓二極管(Tunnel2)、1個保險絲(Fuse 1)、1個變壓器(Trans Eq)、1個全橋(Bridge1)、1個復合三極管(NPN1)和 1個繼電器(Relay-SPST),放置后的結果如圖所示。
2.3 調整布局
2.4 放置導線和端口
(1)在原理圖中放置導線,將電路連通。在系統默認設置下,如果有不相連的導線交叉,將會使導線分層疊置,表面上看是連在一起,實際上是不相連的;如果有相連的支線將會在相連的接點上出現一個紅色的節點,表示此節點在電路上相通。
2.5 放置連接器和注釋
在放置的過程中,還要進行屬性的個性化設置,具體操作如下:
(1) 在元件庫可選欄中選擇常用的Miscellaneous Connectors.IntLib。在【關鍵字】
過濾欄中輸入關鍵字“mhdr",進行查找,找到連接器MHDR1×8后,單擊上方的Place MHDR1×8按鈕,移動鼠標,可以在工作區內適當的位置放置連接器,單擊鼠標右鍵結束放置操作。
(2) 請使用系統自動配置注釋功能,將本原理圖所有器件進行注釋編輯。
3.系統軟件設計
本系統采用單片機的C語言編寫程序對整個系統的硬件進行管控。實現了對DS1302的控制,1602的顯示,時間管控。其中時間管控包括:
系統時間以及開啟與關閉時間的設定,系統時間與開啟或關閉時間相同時繼電器、蜂鳴器和指示燈工作狀態的管控。系統程序流程如圖4所示。
圖4 系統程序流程圖
DS1302的RST、SCLK和I/O分別與單片機的 P2.0、P2.1和P2.2相連。單片機與DS1302 進行數據交換時,首先要將RST變為高電位,也就是單片機P2.0邏輯1。在RST保持為高電位時候,SCLK 時鐘由低電位變為高電位的上升沿時,數據被寫入DS1302中,數據從低位通過I/O開始寫入。在RST保持高電位,SCLK 時鐘由高電位變為低電位的下降沿時,從DS1302讀取數據,數據也是從DS1302 的低位通過I/O讀取。
4.安科瑞為家庭智能照明控制系統提供解決方案
4.1安科瑞智能照明監控系統采用分層分布式結構,即站控層,通訊層與間隔層;?如圖(1)所示:?
圖(1)網絡拓撲圖
間隔設備層主要為:開關驅動器,這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內,這些裝置均通過現場KNX總線組網通訊,實現數據現場采集。?
網絡通訊層主要為:智能照明網關,其主要功能為把分散在現場采集裝置集中控制,同時遠傳至站控層,完成現場層和站控層之間的數據交互。?
站控管理層:設有高性能工業計算機、顯示器、UPS電源、打印機等設備。監控系統安裝在計算機上,集中采集顯示現場設備運行狀況,以人機交互的形式顯示給用戶。?以上開關模塊均采用KNX總線傳輸,一般都采用4根連線,接線簡單方便,傳輸距離可達1.2km。
4.2安科瑞智能照明系統組成
1.定時控制?
通過時鐘管理器,實現整個系統的有關區域照明的定時和自動管理功能,實現公共通道、景觀照明、泛光照明、車庫照明定時控制。如百葉窗定時升降、集中供熱定時調節、節假日照明定時關閉、定時通知等。?
2.場景控制?
智能照明控制系統根據各個部門的需求,設定不同種類的場景模式,進行各種照明燈光的組合,達到美化工作環境的效果;結合人體感應傳感器,當人員離開時,關閉所有該會議室照明。?
3.實時監控?
中心控制室,配置一臺中控主機,所有照明控制設備,通過KNX網關,接入監控系統,操作管理人員,可以通過中控電腦,實時監視總線、區域、樓層、樓棟等照明狀態,并可根據需求進行控制調整。系統繪圖工具支持向量圖和多層頁面,圖形頁面縮放方便,切換簡單,支持DXF、WMF、BMP、JPG、ICON等圖形對象的嵌入、支持二維、三維圖元的繪制,增加可視化的空間效果。?
4.報警處理?
系統提供了警報處理能力,用戶可采用編程來完成不同的任務,當某種警報條件出現時應做什么,可由用戶自行確定。?5.事件通報?系統提供了事件通報功能,支持郵件通報、文本輸出以及事件驅動打印,可按照用戶預先設置的條件,觸發事件通報功能。?
4.3設備選型
5.結束語
本次實踐活動根據提出的問題,確定并論證了設計方案,詳細闡述了家庭智能照明控制系統的設計思路,設計了相應的硬件電路和軟件程序。并通過實驗模擬出了控制系統的全部功能。本系統由于成本極低、可靠性好、不受房屋裝修空間束縛,具有良好的擴展性和實用價值,符合未來家庭智能化的要求。
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?編輯:ymf
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