天赐风流科学技术的高速发展大大提高了人们的生活品质,智能家居作为高品质生活的代表产品越来越受到人们的关注。智能家居是以居家环境为平台,融合了建筑、通信、网络、计算机、自动控制等技术形成的,集功能性、服务性、管理性为一体的舒适、安全、便利、环保的居住环境,是高新技术在生活中的典型应用之一。
本文基于Cortex—M3架构的STM32系列芯片,设计开发了一套智能家居系统。本系统以智能家居控制器为核心,包括智能插座、多功能面板、红外转发、电动窗帘、窗户控制模块、光强度及温、湿度计等多种智能家居产品,也可与红外探测器、烟感探测器、门禁控制器、网络摄像机等安防产品组建智能家居的安防系统。智能家居控制器可通过以太网或Wifi与家庭信息互联处理中心通讯;各智能产品通过RS485总线方式与控制器通讯。对系统的控制方式包括:上位机控制、触屏控制,或利用手机、iPAD等移动互联产品进行控制。如图1所示为系统示意图。
智能家居控制器是智能家居系统的核心处理模块,是整个智能家居系统的关键。本设计中的智能家居控制器基于STM32芯片设计,并根据控制器的功能分为如下几个模块:模拟量采集输入模块、开关量输出模块、RS-485通信模块、ADC转换模块、以太网接口模块、JTAG模块、电源模块、无线通信模块、输入、输出LED显示模块。其硬件结构框图如图2所示。
智能插座以STM32系列芯片为核心,内含ADE7753电能芯片、液晶屏、继电器等,可计量显示对应家用电器的电量参数,并可设置何时启动该家用电器的电源,可合理分配家中用电负荷,实现智能电网功能,可通过485总线与控制器通讯,也可独立工作。
多功能面板以STM32系列芯片为核心,包含4路继电器输出,可同时控制4路负载(灯、排气扇等),可通过485总线与控制器通讯,也可独立工作。
红外转发器是以STM32系列芯片为核心。可学习、存贮、接收和转发电视机、空调及其他电器的遥控器红外信号,可通过485总线与控制器通讯,也可独立工作。
本设计采用的彩色触摸屏是一套以嵌入式低功耗CPU为核心(主频400MHz)的高性能嵌入式一体化触摸屏。该产品设计采用了7英寸高亮度TFT液晶显示屏(分辨率800×480),四线电阻式触摸屏,高档塑料结构,工业级低功耗,CPU400MHz,64M内存,64M闪存,1*RS232(隔离接口),1*RS485(隔离接口),1*USB接口(一主一从),24VDC电源输入,功耗小于7W。同时还预装了嵌入式实时多任务操作系统组态软件。可通过485与智能家居控制器通讯,可实现遥控、遥信、遥调及情景模式的设定。2 智能家居系统的硬件平台设计
STM32F103VET系列芯片使用高性能的ARMCortex-M3 32位的RISC内核,工作频率为72MHz,内置高速存储器(高达512k字节的闪存和64K字节的SRAM)带512k字节闪存的微控制器。包含3个12位的ADC、4个通用16位定时器和2个PWM定时器,还包含标准和先进的通信接口:多达2个I2C接口、3个SPI接口、2个I2S接口、1个SDIO接口、5个USART接口、一个USB接口和一个CAN接口。USB、CAN、11个定时器、3个ADC、13个通信接口。本设计中对STM32F103VET芯片的管脚做了功能划分,如图3所示。
8路NPN达林顿连接晶体管阵列适用于低逻辑电平数字电路(如TTL、CMOS或PMOS/NMOS)和较高的电流/电压要求之间的接口,广泛应用于计算机、工业用和消费类产品中的灯、继电器、打印锤或其它类似负载中。所有器件具有集电极开路输出和续流箱位二极管,用于抑制跃变。ULN2803的设计与标准TTL系列兼容,采取AP=DIP18,AFW=SOL18封装方式,在本设计中ULN2803用于8路继电器输出的驱动电路。
TLP280-4是一块超小且超薄的耦合器,适用于贴片安装,常用于PCMCIA传真调制解调器、可编程控制器电路中。6N137光耦合器是一款用于单通道的高速光耦合器,其内部电路由一个850 nm波长AlGaAs LED和一个集成检测器组成,其检测器由一个光敏二极管、高增益线性运放及一个肖特基钳位的集电极开路的三极管组成。6N137具有温度、电流和电压补偿功能,广泛用于高速数字开关、马达控制系统和A/D转换等电路中。本设计中采用TLP280-4构成控制器的8路光耦隔离输入端电路,采用6N137构成控制器的2路高速光耦隔离输入端电路。
本设计中前端智能设备和探测器之间通过SN65LBC184进行半双工方式通信。
SN65LBC184工作原理电路如图4所示。由DIR5控制通信方向,当DIR5端为高电平时控制器为接收状态,反之,控制器则为发送状态。
在本设计中利用FLASH存储器SST25VF016B存储各设备的IP地址。
ADE7553单相电能计量芯片具有高精度、低功耗的特点。有功电能计量误差小于0.1%,具有SPI串口通讯方式和DIDT传感器接口,使用5V直流电源供电。该芯片内部有很多寄存器,在设计中只需通过对其寄存器进行读写操作即可。
控制器可提供双路12V/0.5A的电源输出,供与之相连的智能产品或模块使用。电路如图5所示。
整个智能家居系统的软件设计主要包括三部分:智能家居上位机管理软件、智能家居产品(控制器、智能插座、多功能面板等)、触摸屏。其中,智能家居上位机管理软件是基于Lab VIEW开发环境开发的应用软件,是系统的集中管理手段和工具。该软件通过以太网协议和智能家居控制器底层控制协议在应用层面的融合,可实现对家居中安防设备、电气设备的控制,温度、灯光等参量的调节,以及场景设置、定时、远程监控等功能。如图6所示为上位机管理软件界面和客厅灯光程序框图。
智能家居产品的软件设计基于STM32单片机,采用C语言编写完成。包含控制器程序和多个设备的驱动程序。智能模块和控制器间通过RS485接口进行通讯,可以直接使用标准的串口驱动程序。设计驱动程序的大部分工作就是根据硬件结构来“填写”框架中的函数。主要的函数包括open()、read()、write()、ioctl()、release()、module_init()和module_exit()等。
触摸屏通过RS485与智能家居控制器通讯,通过预装的嵌入式实时多任务操作系统组态软件,实现对家居设备的控制和情境模式的设定。如图7所示为触摸屏的界面。
本文设计了一个基于STM32的智能家居系统,包括控制器、智能电度表、智能插座、多功能面板等多个智能家居模块。同时,配合红外探测器、烟感探测器、门禁控制器、网络摄像机等安防产品可组建成完善的智能家居系统。本系统具有控制方式多样灵活、模块功能可扩展性强、设备操作简单易行等优点,适合家庭、教学、实验开发等多个领域。
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现实中,如果两个人同时说话,怎样来决定谁先说呢?有时候是嗓门最大的先说,而这基本上也是控制器局域网 (CAN) 总线的工作方式。 在一条CAN总线中,所有收发器发出消息的优先级(从最低有效位 (LSB) 到最高有效位 (MSB));最高优先级的消息将被发送。特别是对于CAN来说,如果两个收发器同时发送,他们都“张开嘴” 说一个“0”(逻辑高电平);数值越低,这条消息的重要性越高。换句话说,如果两个收发器都在“喊”,首先“闭嘴”的收发器必须等到另外一个收发器完成发送之后才能说话。整个过程被称为仲裁,更确切的说是非破坏性仲裁。 在设计通信系统时,你可以随意使用很多稳健的语言。其中的一些表达方式比较成熟并且意思明
人们对生活品质的追求越来越高,更加向往安全、智能和健康的家居环境。传统智能家居安防系统功能单一、效率低下、误报率较高、维护成本大、不能很好地与快速发展的互联网技术相融合,已经难以满足市场及大众对家居安防系统的要求。现代无线传感器网络技术(WSN)和物联网技术的发展使得网络化的智能家居安防系统具备了安全、智能、便捷、环保的特性,同时保证系统的实时性、高可靠性、低误报率、低功耗及低成本维护。为此,本文提出基于具有低功耗、自组网、低速率、低成本和双向通信特性等特点的WSN和智能手机Android平台,利用家庭网关构建能进行视频数据的采集、传输及网络后台存储的智能家居安防系统,同时该系统可利用Internet网络实现远程监控。
设计 /
1 引言 现在的安防系统可借助计算机技术、IC 卡技术、通信技术等来实现,CAN总线应用于安防系统对家居智能化发展起到了良好的促进作用。而把DTMF 技术应用于安防系统, 不需要专门的布线, 不占用无线电频率资源, 没有电磁污染。文中设计了一种基于CAN 总线和DTMF技术的以AT89S52单片机为核心的新型智能 家居安防 系统, 使原来小区安防系统的实时性和可靠性有了一个新层次的提高。本系统可以对整个家居的安全环境进行实时监控, 监控的范围包括室内防盗、火灾报警、煤气泄露等一系列不安全因素。一旦有上述事故发生, 该报警系统就会发出相应的报警信息, 用语音播出警情类别, 向远方用户和相关部门提供警情语音。
设计方案 /
网上找到此文章解决了j-flash只能连接后不能烧录的问题,希望遇到相同问题的小伙伴,可以用同样的办法解决: 前段时间,做了一块板子,调试接口只留了三个口SWD、SWCLK、GND,在使用Jlink的SWD方式调试的时候发现无法连接。使用ST-link的时候可以连接,无奈楼主的ST-link的链接方式相当的不可靠,时而能识别时而不能识别:当然我的ST-link是山寨版的。 那么问题来了:为什么通过20针全部连接的方式可以调试,而三针的方式就不行了呢? 古人云知之为知之,不知Google之,Google不让用,那就问度娘好了。 通过查阅网上资料发现,jlink的20针,不光有调试的功能还有供电和检测电压的功能。 下面是jl
无法识别 /
智能家居是以住宅为平台,利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成,构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统,提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性,并实现环保节能的居住环境。基于智能家居的最新定义,参考ZigBee技术的特点,设计出的本系统,在包含了智能家居必备系统(智能家居(中央)控制管理系统、家居照明控制系统、家庭安防系统)的基础上,加入了家居布线系统、家庭网络系统、背景音乐系统和家庭环境控制系统。在智能家居的认定上,只有完整地安装了所有的必备系统,并且至少选装了一种及以上的可选系统的家居系统才能称为智能家居。因此,本系统可以称为是智能家居。 1 系统设计方案 该系
设计 /
通信硬件线芯片的任意一个串口与上图中的232_RX和232_TX连接,上图中的RS232_TXD和RS232_RXD连接一个9针串口硬件。 2、引脚功能说明 DOUT1(14PIN): RS232线线路数据输入(来自远程RS232系统) ROUT1(23PIN): 逻辑数据输出(至UART) DIN1(11PIN): 逻辑数据输入(来自UART)
通信硬件线路连接和引脚说明 /
相当部分的 STM32芯片都带USB模块,有时我们会考虑利用STM32芯片的USB模块进行程序代码的下载或升级。USB协议中有专门针对设备固件升级的类协议,即可以通过DFU类协议进行产品固件的加载或更新。 关于STM32产品的DFU程序下载和升级,ST官方有相关的资料文档。可以去 或者去 搜索DFUse下载相关资料。 有个用户手册UM0412详细介绍了如何利用ST官方软件工具DfuSe进行相关编程操作。顺便提醒下,下载DfuSe安装包解压运行DfuSe_Demo_Vxx_Setup.exe之后,还不算安装完成,还得安装针对DfuSe的WINDOWS环境下的
的DFU编程及相关话题 /
无扼流圈CAN收发器能够使系统设计人员在满足严格的汽车EMC要求的同时,减小CAN总线实现方式的尺寸,并降低成本和复杂度。 由于汽车内电子元器件的密度在逐年增加,我们需要确保车内网络在电磁兼容性(EMC) 方面保持高性能。这样的话,当不同子系统被集成在一个较大解决方案中,并且在常见(嘈杂)环境中运行时,这些子系统能够正常运转。虽然有很多不同的车内网络互连标准,并且汽车原始设备制造商 (OEM) 对于EMC也有多种不同的要求,这篇文章主要讨论一个已经被证明具有特别挑战性的话题:一个控制器局域网 (CAN) 总线的射频 (RF) 放射。 CAN使用均衡的差分信令来发送波特率,高达1Mbps(或者更高,前提是使用“灵活数据速
带目录 文字版
(原书第4版)
机器人手册:第3卷-机器人应用 (西西利亚诺《机器人手册》翻译委员会译)
使用STM32 Nucleo撬开针对物联网的ARM mbed IDE之门
Tektronix 用混合信号示波器探索总线:以最少的资源提供增强的GUI特性
STM32CubeMX and STM32Cube HAL basics
报名赢【养生壶、鼠标】等|STM32 Summit全球在线大会邀您一起解读STM32方案
有奖征文:邀一线汽车VCU/MCU开发工程师,分享开发经验、难题、成长之路等
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相信学过单片机的同学,对于调库这个操作都不陌生,大多数人都是从调别人的库阶段过来的。今天看到一个评论说,如果只会调库,到了公司后会 ...
一、MCU中断程序执行过程以MCU裸机程序框架为例,MCU 的主函数是个死循环:主函数:main(void){While(1){ 主程序}}如果没有中断或异常 ...
一、前言该项目是基于正点原子精英板制作的一个简易示波器,可以读取信号的频率和幅值,并可以通过按键改变采样频率和控制屏幕的更新暂停。 ...
事先声明哦,我也是最近才开始学32的,不过我会尽可能详细的讲解这些小知识点我们口中常说的LED灯其实是指LED发光二极管,关于这一点涉及到 ...
我们回到前面提到的需求,每隔50±20ms做唤醒,即30ms~70ms范围内实现唤醒都可以接受。如果说使用ALARM中断,相信很多人自然会想到,先设定 ...
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