基于can總線的智能家居控制系統的設計和研究

李釗

摘要：本文設計了一種基于can總線的智能家居控制系統，文章對智能家居控制系統的功能需求進行了分析，以及對家居控制系統的典型硬件電路進行了設計，并簡述了系統的軟件設計.該系統可以實現家居系統的智能化控制，具有良好的應用前景。

關鍵詞：智能家居；can；總線；智能控制

隨著行業的發展，智能控制的功能多元化，控制的對象不斷擴展，控制的聯動場景要求更高，為此帶來各研發廠商針對不同目標群體，所生產的智能家居產品的配套操作系統、通信協議等技術標準參差不齊，給系統的集成帶來了很大的困難。

1智能家居控制系統功能分析

綜合考慮用戶的功能需求、家居系統使用時的成本因素等方面，本文所設計系統選取了幾個具有典型的節點，對應本文所設計的智能家居控制系統的功能，具體內容如圖1所示。

框圖中，家庭安防功能主要包括對各類紅外、煙霧等傳感器等采集數據，就家居生活中的異常情況進行報警；數據采集主要采集家居環境中的溫度、濕度、光照度等參數；燈光控制主要針對家居環境中的燈光進行調節；家電紅外遙控學習功能是指通過紅外遙控器對家電進行遠程控制；短信報警及查詢功能是指用戶可以通過手機接收報警信息并查詢到家庭內部狀態信息。

2控制系統硬件設計

2.1主控制器及外圍電路設計

本設計采用美國Microchip公司的dsPIC30F6014a數字信號處理器為主控制器，該處理器功能較強，同時具有CAN通信接口和RS232接口、USB接口等，對智能家居這種用戶經常需要進行升級和功能改造的應用場景非常適用。使用時，主控器器芯片EXTAL和XTAL7兩端連接晶振（7.37MHZ），這個頻率值經芯片內部鎖相環處理后可提高為若干不同倍數值，提高后的頻率值最高可達120MHZ，將提高后的頻率值做為主控制數字信號處理器工作的內部總線時鐘使用。

其中，電源電路中的電源模塊選擇LM317電壓調整芯片，電路如圖2所示，電路外接9V電源接入到LM317芯片上，通過開關J21再經去耦電容輸出穩定的5V或3.3V電壓給整個電路的數字部分進行供電。

CAN總線通信接口電路如圖3所示，本設計采用MCP2551CAN總線收發器作為CAN協議控制器和物理總線接口使用，將信息發送或接收接至總線.CAN是一種應用廣泛的現場總線，能有效支持分布式控制和實時控制的串行通信網絡。

本設計中使用的MCP2551是一款可容錯的高速CAN器件，該器件兼具各種保護功能，且具有很強的抗噪特性，工作速率可達1MB/S，可為CAN協議控制器提供差分收發能力，有利于提高本系統的工作穩定性和快速性。

2.2智能節點硬件電路設計

家電開關控制節點電路主要實現通過I/O端口和繼電器來完成對智能家居系統中家用電器的開關控制，由于單片機引腳輸出電流通過光耦隔離開關連接到繼電器的控制端，從而解決了單片機引腳電流過小無法驅動繼電器的問題.使用9V電壓為繼電器控制端供電，同時在繼電器兩端反向并接續流二極管D1，完成對繼電器的反向電壓保護，該控制電路如圖4所示。

家庭安防電路主要通過連接各種類型的傳感器，實時采集各種狀態信號，再將信號傳遞給主控制系統進行分析，繼而采取相關的保護措施或報警.例如：采用HC-SR501模塊為熱釋電紅感傳器傳遞溫度信號，將該模塊接入電路中，如圖5所示。

3結語

本系統靈活運用了CAN總線作為主干線，并引入各種可視化操控方式，提出了一套整體結構簡單、可操作性高、抗干擾能力強、人性化操作的智能家居設備管控系統方案。

參考文獻：

[1]周洪，胡文山，張立山，等.智能家居控制系統[M].北京：中國電力出版社，2005.

（作者單位：太極計算機股份有限公司）