智能家电控制系统课程设计

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1、 1 1 绪论 1.1 智能家居的概念 现在随着智能小区的大行其道，大家对于小区的智能化已经不再陌生：进小 区大门（或楼栋门）要刷卡；有人按门铃不但可以与其对话，而且更能看到对方 的样貌小区里各重要位置都有电子眼时实监控；一旦有人非法入侵设防区域， 控制台会立刻收到报警信号但当问起智能家居与智能小区有什么异同时，很 多人把它跟智能小区混淆在一起。 有不少人都误以为智能家居只不过是把这些功 能简化了装进每个家庭里而已，并没有什么本质上的区别。 事实上，虽然这些安防系统的功能确实是智能家居所具备的，但这些只不 过是智能家居众多功能中的一小部分而已，它还包括了家庭里面的家居布线、智 能照明、背景音乐

2、、场景控制、电动窗帘控制、无线遥控控制、集中控制所等众 多功能，这些都是智能小区所无法比拟的。智能家居不是微缩的智能小区，智 能小区里住宅也不一定是智能住宅。 1.2 智能家居的功能 从技术上讲，智能家居所要实现的主要的功能有： （1）对白色家用电器和其他设备的控制、调节和监测，比如微波炉、洗衣 机、灯光、电动窗帘、防盗报警器、自动门烟雾探测器、有害气体检测装置、温 度和湿度控制器、风量调节器、各种手动的开关和遥控器等。 （2） 沟通黑色家电和其他视频设备之间以及与外部世界之间的信息通道， 其中包括：台式/手持计算机、电视、录/摄像机、VCD/DVD 和数码照相机等；同 时还可以实现对它们的控

3、制和监测。 （3）通过对外的接口，实现远程控制和信息交换，如：电话线、有线电视 电缆、市电电源线、双绞线和无线通讯方式等。上面提到的功能中，牵涉到了 各种信息，例如电灯等家电设备、计算机等信息设备。这么多设备信息，智能家 居是如何区分和控制的呢？让我们看看智能家居的组成和各部分的特点。 智能家居从信息流介质上看，具体可分为两大部分： 1. 控制网络如智能家居的基本结构图中右半部分所示，它主要是控制家 庭中各种设备的运行状况，如电灯的灭/亮和亮度控制，空调的启/停以及温度 和风量的控制，家庭安防系统的讯号采集和执行，各种开关量的输入，电动窗帘 的开启/关闭控制，室内各种物理量的探（如温度、湿度，

4、各种气体含量等） ， 四表（煤气表、电表、水表和暖气的热量表）数据的输出与指示等。控制网络 的特点是：在这个网络上传输的信息主要是控制信息以及一些物理量的参数。 2 信号的频率相对比较低，因此传输的速率可以比较低，一般在数十Kbps 就可 满足要求，但是信息传输的可靠性要求比较高。这是因为它传输的信息是各种 设备的控制信息，它的错误不仅可能导致设备的非正常工作，而且可能导致设 备的损坏。因此控制网络在技术上主要解决的问题是传输的可靠性。 2. 信息网络 在图中其它部分我们统称其为信息网络，它连接的设备有计算机、电视、 音响系统，录像机、数码相机以及手机等等。在信息网络上传输的主要是音频和 视频

5、信号，它们的频率带宽一般要高达数兆赫兹，因此要求信息网络上的信息传 输速率比较高，普遍应达到10Mbps以上。但相对说来，它的可靠性要求没有控制 信息那么高。因为视音频信息在传输的前后都有一定的处理(如信号的压缩和编 码/解压缩和解码)，这些处理都有一定的容错能力，而且即使有瞬时的错误，也 只是影响瞬时的声音或图像的错误而对设备以后的运行几乎没有影响。 因此信息 网络在技术上需要解决的主要问题是传输速率（即带宽） ，即在可能的条件下尽 可能提高信息网络的带宽。下面为提高网络带宽的几种常见方法： (1) 总线耦合器（BCUBus Couple Unit） 这是将家用电器/设备连接成一个网络的关键

6、部分， 也是网络总线与家用设 备之间的纽带。它的主要作用首先是在各个BCU之间实现信息的交换，实现对家 用设备的信号的获取（输入）或控制信号的输出。BCU对信息进行处理，并确 定信息是否要经总线或其它BCU作传送。此外，由于每个BCU可以连接多个家 用设备，因此它还需要确定信息的来源。 (2) 家电控制信号的驱动部分 BCU无论在输入驱动的电压还是在输出电流驱动能力上都是很有限的，驱 动部分就是要将BCU输出的控制信号“放大”到足以驱动家用电器的能力， 同时 也应将输入的微弱信号“放大”到BCU能够认可和接收的水平。 3. 家用电器 这是智能家庭中实际使用的设备。它与目前家庭使用的设备不同之处是： 它们更具有灵活性，并应配置可以与BCU关状态的家用设备（如微波炉、电饭煲 等）几乎不用做太大的变动；而原来具有多种功能调节的家用设备 （如电视可调 音量、 频道； 空调可调温度、 风向及方向；音响系统可调音量、音质及自动换盘 等） ，则应由家用设备厂家做较大的变动，即每个家电应增加一个与BCU连接的 接口， 以便可以接收来自BCU 的控制信号 （以替代原遥控器的控制作用）和向 BCU