基于開關電源的無線智能家居控制系統

曹 超，趙建華

（西安工業大學 電信學院，陜西 西安 710032）

智能家居系統應用廣泛，且其功能越來越智能化、個性化，目前已成為國內技術領域中的一個熱門課題。智能家居的基本功能是在一個小區內建立一個通信網絡，為各種信息數據的傳輸提供必要的通路，通過相應的硬件和執行機構，實現對所有家電和設備進行控制和監測。智能家居終端是小區智能家居系統的重要組成部分，不僅控制家庭中各種電器的運行狀況和家庭內的安全監控，又可通過網絡集中到一個管理或控制中心，中心提供公共信息資源，或者對各個住戶提供集中安全監控。智能家居終端在整個智能家居系統中起著一個樞紐的作用。智能家居終端的一個重要功能模塊就是通信模塊。如何制定和實現適合不同傳輸特點的通信協議是整個系統開發的難點和重點。

目前燈光的控制主要形式還是手動逐個控制所有的燈具，這樣不僅麻煩而且效率低下 也不符合現代舒適生活的標準，因此設計一個可以便捷地控制燈光等功能的智能化燈光系統不僅具有實用價值，而且還具有廣闊的市場前景，智能不是昂貴和不實際的代名詞，而是方便 智能燈光控制，能控制不同生活區域不同場合的各種燈具。文中采用ST系列單片機將原來固定的機械式開關改無線遙控式的開關，利用無線遙控技術來發送信號，這樣一個無線遙控器再結合一個控制器就可以控制室內的燈具的開啟，這樣不僅美觀且實用可以非常方便的使用。

1 控制系統總體設計

本系統由無線發送模塊、無線接受模塊和開關電源控制模塊3部分組成，其系統構成如圖1所示。

圖1 控制系統構成圖Fig.1 Structure diagram of switching power supply control system

無線發送模塊負責發送對某一路負載電路的開和關指令，接收模塊負責接收來自發送模塊的指令，然后將指令交由開關電源控制模塊的處理器，處理器對指令進行解析后控制開關電源模塊的繼電器的斷開和閉合，從而達到對負載供電電源智能控制的目的。

2 系統硬件設計

2.1 無線發送模塊設計

發送模塊主要由HS1527無線發碼芯片、聲表面濾波器、指示燈及濾波電路等組成，發送模塊作為遙控器來操作，電路圖如圖2所示。當按下不同的按鍵K時，發碼芯片就會通過天線發出不同的編碼，編碼經過天線發送到接收模塊由接收模塊將編碼交由控制模塊解析處理，發送模塊供電電壓12 V，由電池供電。

2.2 無線接收模塊設計

無線接收模塊由兩部分組成，供電部分由LNK304DN及外圍電路組成，該電路可將220 V交流電壓轉換成直流5 V電壓，分別給接收模塊和控制模塊的處理器供電，電路圖如圖3所示。

圖3 控制器供電電路Fig.3 Controller power supply circuit

無線接收部分主要由解碼芯片SYN500R、晶振和外圍電路組成超外差接收模塊，接收模塊負責接收來自發送模塊的編碼，然后將編碼交由處理器處理，處理器處理后通過放大器將信號放大，然后控制繼電器的開和合，接收部分電路圖如圖4所示。

圖4 無線接收電路Fig.4 Wireless receiving circuit

2.3 控制模塊設計

控制模塊主要由處理器單片機、繼電器和外圍元件組成開關電源，con端接入交流照明電，AC-L和AC-N分別接入交流電火線和零線，OUT端連接負載，此系統可以控制多路負載，實驗中該控制模塊連接了一個繼電器控制一路負載，控制模塊電路圖如圖5所示。

圖5 控制模塊電路Fig.5 Control module circuit

3 軟件設計

軟件設計采用了模塊化結構，主程序工作流程軟件開發采用ST Visual Develop開發環境，使用C語言模塊化編程，為系統調試帶來極大的方便。

單片機上電后，各個模塊初始化，包括時鐘初始化、端口初始化以及變量初始化。初始化完成后程序進入主循環，執行遙控解碼程序和按鍵判斷程序，當沒有按鍵按下及沒有遙控數據時，循環執行遙控解碼程序和按鍵判斷程序。當有操作后，程序進入模式判斷狀態，單片機把遙控按鍵數據存到內部的EEPROM里，達到掉電不丟失數據的目的，當有符合的遙控按鍵按下時，對應的燈具打開或熄滅，操作完成后，程序再次進入主循環，執行遙控解碼程序和按鍵判斷程序，其流程圖如圖6所示。

圖6 軟件設計的流程圖Fig.6 Flow chart of the software design

4 結束語

本智能家居控制系統在實驗室進行了測試，控制器連接2盞100 W的照明燈作為負載進行了初步調試，2個繼電器分別控制兩盞燈，利用遙控器控制兩盞燈的亮和滅，在室內空曠距離20 m內信號接收良好，實驗較好的達到了預期效果，為下一步的研究提供了基礎。目前的智能家居無線遠程控制技術還處于不斷發展完善中，在實際應用中也遇到了一些問題。例如受當前無線網絡信號的干擾、傳送帶寬方面和穩定性的限制，使得諸如高質量活動圖像傳輸等一些更高層次的功能應用仍比較難以實現，但隨著我國通信網絡的逐步建成，這些制約都將會被突破，家居智能化以及無線遠程控制技術將會得到更大的發展。

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