基于LonWorks網(wǎng)絡(luò)的智能住宅家庭控制裝置的設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)目前家庭智能化所存在的功能規(guī)劃不詳盡、設(shè)備功能單一、運(yùn)用技術(shù)參差不齊等缺點(diǎn)，本文運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)總線LonWorks技術(shù)開(kāi)發(fā)家庭智能控制系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)家庭中三表計(jì)費(fèi)、三防(防火、防災(zāi)、防盜)、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)、廚房設(shè)備控制、衛(wèi)生間排風(fēng)控制等功能。此外，由家庭智能控制裝置及各種測(cè)控器件構(gòu)成的家庭智能控制系統(tǒng)具有擴(kuò)展能力，多個(gè)這樣的獨(dú)立系統(tǒng)通過(guò)LonWorks總線連接可以構(gòu)成智能小區(qū)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)。此裝置能夠滿足人們的需要，具有廣泛的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：家庭控制裝置；LonWorks；神經(jīng)元芯片；開(kāi)放性

1 裝置硬件設(shè)計(jì)
1．1 硬件功能規(guī)劃
智能化住宅家庭控制裝置所實(shí)現(xiàn)的功能包括：對(duì)住宅居室環(huán)境(溫度、濕度)進(jìn)行監(jiān)控；對(duì)住戶三表(水表、煤氣表、電表)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳計(jì)費(fèi)；對(duì)住戶實(shí)現(xiàn)三防(防火、防煤氣泄漏、防盜)；對(duì)廚房設(shè)備實(shí)現(xiàn)時(shí)序控制；對(duì)衛(wèi)生間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排風(fēng)控制。其中每個(gè)裝置均可作為一個(gè)智能節(jié)點(diǎn)，多個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成了智能小區(qū)管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(即LonWorks網(wǎng)絡(luò))，在小區(qū)中心設(shè)置服務(wù)器可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的管理。此外，家用電腦可與家庭控制裝置通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)設(shè)備的管理。
1．2 硬件總體設(shè)計(jì)方案
依據(jù)對(duì)裝置功能的上述規(guī)劃，可將裝置分為兩部分設(shè)計(jì)，即Lon控制模塊設(shè)計(jì)和采集模塊設(shè)計(jì)?？刂蒲b置以Lon控制模塊為核心，通過(guò)對(duì)采集電路所采集的各種信號(hào)加以作用，完成裝置的各種功能。其中Lon控制模塊包括神經(jīng)元(neuron) 芯片、存儲(chǔ)器、晶振、收發(fā)器等；采集模塊包括I／O接口電路、光電隔離保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)電路、緩沖電路、保持電路、鎖存電路以及A／D轉(zhuǎn)換電路等；二部分之間通過(guò)一個(gè)18針雙列直插式板邊連接器和一個(gè)6針單列直插式板邊連接器相連，符合模塊化設(shè)計(jì)，便于安裝與調(diào)試。該硬件裝置原理圖如圖1所示。

1．3 Lon控制模塊設(shè)計(jì)
在該模塊的設(shè)計(jì)中，涉及到神經(jīng)元芯片的選擇、存儲(chǔ)器的分配、通信端口的配置問(wèn)題，分別介紹如下。
1．3．1 神經(jīng)元芯片選擇
神經(jīng)元芯片包括Neuron3120xx和Neuron3150，這兩種芯片在功能上大體相同，只是3120芯片內(nèi)含有2k存儲(chǔ)器，多用于功能較少而不需要擴(kuò)展存儲(chǔ)器的硬件構(gòu)造中；而Neuron3150芯片內(nèi)部具有0．5k EEPROM、2k RAM存儲(chǔ)器，可外擴(kuò)存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)信息，可以用來(lái)開(kāi)發(fā)更為復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)。本文選用Neuron3150芯片作為開(kāi)發(fā)裝置的核心器件。
1．3．2 通信端口配置
Neuron3150芯片的通信口可與多種傳輸媒介接口(即網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器)相連接，以實(shí)現(xiàn)較寬范圍的傳輸速率。同時(shí)，各種不同類型的網(wǎng)絡(luò)收發(fā)器的配置，也為選擇不同通信媒介提供了條件。本設(shè)計(jì)中的家庭控制裝置采用FTT-10型收發(fā)器配置，利用雙絞線實(shí)現(xiàn)與家用電腦以及整個(gè)小區(qū)管理網(wǎng)絡(luò)的信息傳遞。FTT-10型收發(fā)器采用變壓器隔離，可以實(shí)現(xiàn)高隔離、高抗擾，其傳輸距離可達(dá)2700米、傳輸速率達(dá)78 kb／s，可滿足裝置與上位機(jī)信息傳遞的要求。Neuron3150芯片的通信端口可以配置成三種工作方式：?jiǎn)味斯ぷ鞣绞?、差分工作方式、專用工作方式。不同工作方式所?duì)應(yīng)的引腳定義不同，如表1所示。