基于PLC的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)(DOC32頁(yè))

1、南通大學(xué)傳感檢測(cè)課程設(shè)計(jì)計(jì)劃實(shí)驗(yàn)報(bào)告課題名稱: 姓 名: 學(xué) 號(hào): 指導(dǎo)教師: 實(shí)驗(yàn)時(shí)間:智能家居監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)曹飛1012002090王勝鋒2013年貴月21日至8月亞日基于PLC的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要:現(xiàn)在使用的家居設(shè)備大部分采用手動(dòng)操作方 式，沒(méi)有自動(dòng)防盜門、防雨窗、防燃?xì)庑孤兜染?有人性化的功能；本設(shè)計(jì)利用三菱PLC和各種種 傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)在對(duì)智能家居常規(guī)控制的基礎(chǔ)上, 利用可編程控制器PLC發(fā)出的脈沖信號(hào)構(gòu)成家 用設(shè)備的智能控制，從而實(shí)現(xiàn)智能家居。而且本 著更容易普及這種技術(shù)，我們采用PLC、多種傳 感器構(gòu)成的系統(tǒng)具準(zhǔn)確、方便、容易擴(kuò)展的特點(diǎn),能更加好的完成復(fù)雜的智能化控制任務(wù)。這個(gè)

2、設(shè) 全問(wèn)題和家居舒適度問(wèn)題為重點(diǎn)O 關(guān)鍵詡PLC；傳感器；智能家居計(jì)理念為解決人民生活節(jié)奏加快,下的家居安目錄1引言（1）2智能家居設(shè)備簡(jiǎn)介（8）2.1智能家居的概念 （8）2.4 智能家居的運(yùn)行工作情況(15)2.5 智能家居監(jiān)控系統(tǒng)組成(15)2.6 智能家居結(jié)構(gòu)概圖(16)2.7 智能家居監(jiān)控系統(tǒng)原理圖(17)3方案選擇(17)3.1智能家居監(jiān)控系統(tǒng)的控制方式(17)33智能家居系統(tǒng)各部分的選擇(19)3.4方案的確定(20)4智能家居系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)(21)4.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖(21)42電機(jī)的選擇(21)4.3 無(wú)線收發(fā)套件選擇(22)4.4 濕度傳感器的選擇(23)4.5 可燃性氣

3、體和煙霧檢測(cè)傳感器的選擇(23)4.6 可編程序控制器(PLC)選擇(24)5控制系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)(27)5.1 智能家居系統(tǒng)的控制要求(27)5.2 PLCI/O端 口分配(27)5.3 系統(tǒng)程序流程圖(29)6智能家居控制系統(tǒng)軟件程序(30)6.1 智能窗戶程序(30)6.2 智能室內(nèi)系統(tǒng)程序(30)6.3 安防系統(tǒng)程序(31)6.4 點(diǎn)動(dòng)程序(31)7主要功能模塊設(shè)計(jì)(31)7.1 光敏電阻仿接線圖(31)7.2 溫度時(shí)間仿真仿接線圖(32)7.3 聲控開(kāi)門接線圖(33)7.4 紅外線接線圖(33)7.5 可燃性氣體檢測(cè)線圖(34)7.6 晾衣服驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)化圖(35)8結(jié)論(36)參考文獻(xiàn)(3

4、8)基于PLC的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)1引言蒸汽機(jī)的發(fā)明掀起了人類歷史邁向工業(yè)的新篇章，而網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)無(wú)疑將信息化深深的烙印在了人類文明的璀璨長(zhǎng)卷上。電子信息 技術(shù)，控制技術(shù)的日益提升，社會(huì)信息化的逐步加快，促使人們的生活、工作、 學(xué)習(xí)以及通訊的關(guān)系日漸緊密，信息化社會(huì)在改變?nèi)藗兩盍?xí)慣和工作方式的 同時(shí)，也對(duì)我們的傳統(tǒng)住宅提出了挑戰(zhàn)。環(huán)視周遭，我們很容易的發(fā)現(xiàn)，人們 對(duì)家居的要求早已不再只是簡(jiǎn)單的物質(zhì)空間，更為關(guān)注的是一個(gè)高度安全、舒 適以及美觀方便的居住環(huán)境，先進(jìn)的通信設(shè)施，完備高效的信息終端，自動(dòng)、 智能的家電，網(wǎng)絡(luò)化的資源管理及購(gòu)物方式等等?，F(xiàn)今社會(huì)人們?nèi)找媾蛎浀男?求使得家居智能化已然成

5、為一種趨勢(shì)。電力電子技術(shù)的發(fā)展、微電子技術(shù)的革新、控制理論的進(jìn)步給智能家居的 發(fā)展帶來(lái)了契機(jī)，因此，PLC控制技術(shù)己成為現(xiàn)代智能家居行業(yè)的一個(gè)熱點(diǎn)?？?編程控制器(PLC： Programmable LogicController)是根據(jù)順序邏輯控制的需要 而發(fā)展起來(lái)的，是專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。傳 統(tǒng)的電器都是以個(gè)體形式存在，沒(méi)有系統(tǒng)的管理與控制，而可編程控制器(PLC： Programmable LogicController)控制系統(tǒng)，就像一張無(wú)形的網(wǎng)絡(luò)，把所有能控 制的電器以一定的結(jié)構(gòu)有機(jī)的組合起來(lái)，形成了一個(gè)整體，通過(guò)這個(gè)管理系統(tǒng), 用戶可以用遙控、場(chǎng)景、定

6、時(shí)、遠(yuǎn)程、電腦等多種控制方式實(shí)現(xiàn)對(duì)電器的智能 管理與控制。以及實(shí)現(xiàn)電器的場(chǎng)景控制與管理，從而達(dá)到智能電器系統(tǒng)的節(jié)能、 環(huán)保、舒適、方便的功能。由于可編程控制器(PLC： Programmable LogicController)控制系統(tǒng)與其他 控制系統(tǒng)相比較具有以下特點(diǎn)(1)系統(tǒng)構(gòu)成靈活，擴(kuò)展容易(2)使用方便， 編程簡(jiǎn)單，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動(dòng)硬件。(3)能適應(yīng)各 種惡劣的運(yùn)行環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)。所以是智能控制家居的首 選，能為維護(hù)和改進(jìn)服務(wù)提供很好的保障。2智能家居設(shè)備簡(jiǎn)介2.1智能家居的定義及發(fā)展智能家居概念的起源甚早，但一直未有具體的建筑案例出現(xiàn)，直到1984年

7、美 國(guó)聯(lián)合科技公司(United Technologies Building System)將建筑設(shè)備信息 化、整合化概念應(yīng)用于美國(guó)康乃迪克州(Conneticut)哈特佛市(Hartford)的 CityPlaceBuilding時(shí)，才出現(xiàn)了首棟的智能型建筑，從此也揭開(kāi)了全世界爭(zhēng)相 建造智能家居的序幕。最著名的智能家居要算比爾.蓋茨的豪宅。比爾蓋茨在他的“未來(lái)之路” 一書(shū)中以很大篇幅描繪他正在華盛頓湖建造的私人豪宅。他描繪他的住宅是“由 硅片和軟件建成的”并且要“采納不斷變化的尖端技術(shù)”。經(jīng)過(guò)7年的建設(shè)，1997 年，比爾蓋茨的豪宅終于建成。他的這個(gè)豪宅完全按照智能住宅的概念建造, 不僅具備

8、高速上網(wǎng)的專線，所有的門窗、燈具、電器都能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)控制， 而且有一個(gè)高性能的服務(wù)器作為管理整個(gè)系統(tǒng)的后臺(tái)。智能家居是n技術(shù)(特別是計(jì)算機(jī)技術(shù))、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)向傳統(tǒng)家電 產(chǎn)業(yè)滲透發(fā)展的必然結(jié)果。由社會(huì)背景之層面來(lái)看，近年來(lái)信息化的高度進(jìn)展, 通訊的自由化與高層次化、業(yè)務(wù)量的急速增加與人類對(duì)工作環(huán)境的安全性、舒 適性、效率性要求的提高，造成家居智能化的需求大為增加；此外在科學(xué)技術(shù) 方面，由于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展與電子信息通訊技術(shù)之成長(zhǎng)，也促成了智能 家居的誕生。20世紀(jì)80年代初，隨著大量采用電子技術(shù)的家用電器面市,住宅電子化出 現(xiàn)。80年代中期，將家用電器/通信設(shè)備與安全防范設(shè)備各自獨(dú)

9、立的功能綜合為 一體后，形成了住宅自動(dòng)化概念。80年代末，通信與信息技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了 通過(guò)總線技術(shù)對(duì)住宅中各種通信/家電/安防設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控與管理的商用系統(tǒng)，這 在美國(guó)稱為SmartHome,也就是現(xiàn)在智能家居的原型.智能家居最初的定義是 這樣的：”將家庭中各種與信息相關(guān)的通信設(shè)備/家用電器和家庭安防裝置，通 過(guò)家庭總線技術(shù)(HBS)連接到一個(gè)家庭智能系統(tǒng)上，進(jìn)行集中或異地監(jiān)視/控制 和家庭事務(wù)性管理，并保持這些家庭設(shè)施與住宅環(huán)境的和諧與協(xié)調(diào).” HBS是 智能住宅的基本單元也是智能住宅的核心.世界上第一幢智能建筑1984年在美國(guó)康涅迪格州出現(xiàn)，當(dāng)時(shí)只是對(duì)一座舊 式大樓進(jìn)行了一定程度的改造，采

10、用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)大樓的空調(diào)、電梯、照明等 設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，并提供語(yǔ)音通信、電子郵件和情報(bào)資料等方面的信息服 務(wù)。智能家居最早沿于英文Smart Home,早先更多提法是Home Automation 家庭自動(dòng)化，因?yàn)樵缦壬婕暗漠a(chǎn)品都與家庭自動(dòng)化產(chǎn)品和配件有關(guān)，自動(dòng)化、 智能化是其重要特點(diǎn)。幾年前，美國(guó)、歐洲和東南亞等經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家先 后提出了 “智能住宅”(即智能家居Smart Home)的概念。其目標(biāo)就是：“將家 庭中各種與信息相關(guān)的通訊設(shè)備，家用電器和家庭保安裝置通過(guò)家庭總線技術(shù) (HBS)連接到一個(gè)家庭智能化系統(tǒng)上進(jìn)行集中的或異地的監(jiān)視、控制和家庭事務(wù) 性管理，并保持這些家庭設(shè)施與

11、住宅環(huán)境的和諧與協(xié)調(diào)智能家居(Smart Home)頻繁出現(xiàn)在各大媒體上，成了人們耳熟能詳?shù)脑~ 匯。目前關(guān)于智能家居的稱謂多種多樣，諸如：電子家庭(Electronic Home)、 e-Home數(shù)字家園(Digital fam計(jì)y)、家庭自動(dòng)化(Home Automation)、家庭網(wǎng) 絡(luò)(Home net/Networks for Home)、網(wǎng)絡(luò)家居(Network Home)、智能化家庭 (Intelligent home)等等幾十種，盡管名稱是五花八門，但它們的含義和所要完 成的功能大體是相同的。目前通常把智能家居被定義為利用電腦、網(wǎng)絡(luò)和綜合布線技術(shù)，通過(guò)家庭 信息管理平臺(tái)將與家居生

12、活有關(guān)的各種子系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合的一個(gè)系統(tǒng)。也就是 說(shuō)，首先，它們都要在一個(gè)家居中建立一個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)，為家庭信息提供必要的 通路，在家庭網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)的控制下，通過(guò)相應(yīng)的硬件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì) 所有家庭網(wǎng)絡(luò)上的家電和設(shè)備的控制和監(jiān)測(cè)。其次，它們都要通過(guò)一定的媒介 平臺(tái)，構(gòu)成與外界的通訊通道，以實(shí)現(xiàn)與家庭以外的世界溝信息，滿足遠(yuǎn)程控 制/監(jiān)測(cè)和交換信息的需求。最后，它們的最終目的都是為滿足人們對(duì)安全、舒 適、方便和符合綠色環(huán)境保護(hù)的需求。各技術(shù)基本介紹：1、總線型技術(shù)：所有設(shè)備通信與控制都集中在一條總線上，是一種全分布式智 能控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其產(chǎn)品模塊具有雙向通信能力，以及互操作性和互換性，其 控制部件

13、都可以編程。典型的總線技術(shù)采用雙絞線總線結(jié)構(gòu)，各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可以 從總線上獲得供電(24V/DC),亦通過(guò)同一總線實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間無(wú)極性、無(wú)拓?fù)溥壿?限制的互連和通信，信號(hào)傳輸速率和系統(tǒng)容量則分別為1OKBPS和4G?？偩€型技術(shù)比較適合于樓宇和小區(qū)智能化等大區(qū)域范圍的控制，現(xiàn)開(kāi)始部 分應(yīng)用于別墅智能化，但一般設(shè)置安裝比較復(fù)雜，造價(jià)較高，工期較長(zhǎng)，只適 用新裝修用戶。典型廠家：ABB公司的“I-BUS”、奇勝公司的“C-BUS"、"Lonworks”等等。 2、無(wú)線技術(shù)：即利用各種無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)，如射頻（RF）技術(shù)、IrDA紅外線技術(shù)、HomeRF 協(xié)議、Zigbee技術(shù)、X2D技術(shù)等進(jìn)行設(shè)

14、備間的傳輸與控制。無(wú)線技術(shù)無(wú)需重新布線，安裝方便靈活，而且根據(jù)需求可以隨時(shí)擴(kuò)展或改裝, 適用于新裝修用戶和已裝用戶。隨著目前Zigbee技術(shù)和RF技術(shù)的快速發(fā)展， 以無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)的智能家居市場(chǎng)將越來(lái)越明確。典型廠家：波創(chuàng)公司的“射頻（RF）技術(shù)”、Control公司的“Zigbee技術(shù)”、 達(dá)泰多公司的“X2D技術(shù)”等等。3、電力載波技術(shù)：即利用現(xiàn)有的電網(wǎng)，兩端加以調(diào)制解調(diào)器，以50Hz或（60Hz） 為載波，再以120KHz的脈沖為調(diào)變波（Modulating Wave）,進(jìn)行信號(hào)的傳輸與 控制。電力載波技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)是利用現(xiàn)有的電網(wǎng)，便能簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)家居智能化 的改造，但是由于其通信傳輸是以

15、電線為載體，因此對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性有要求，在 國(guó)內(nèi)此電網(wǎng)干擾的問(wèn)題尤為嚴(yán)重，同時(shí)其網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度慢（傳輸一個(gè)指令需要 0. 883s）,這也很大程度的制約了電力載波技術(shù)在智能家居行業(yè)的發(fā)展。典型廠家：上海索博公司的“X-10”技術(shù)和“PLCBUS”技術(shù)等等。各智能家居技術(shù)對(duì)比表比 較 項(xiàng) 目總線類無(wú)線類電力載波典型C-Bus無(wú)線射 頻（RF）Zigbe ePLCBUSxlO技 術(shù)典型奇勝波創(chuàng)Contr上海索上海索r014博博家應(yīng)主要應(yīng)用于體主要應(yīng) 用于辦適 于用 住同時(shí)適 合于住在國(guó)外用宅與廣泛應(yīng)范育場(chǎng)等 樓宇智公與小 房型住樓宇宅與樓宇智能用，較智能多能化宅化化同時(shí)同時(shí)適同時(shí)適合于已同時(shí)適適合裝修與

16、 未裝修 戶，并 可應(yīng)用適只適用合于已于B合于已用于未裝裝修與裝修裝修與性修戶未裝修 戶與 裝 戶未修未裝修 戶樓宇控制是需要另無(wú)需重?zé)o需無(wú)需重?zé)o需重否外布線新布線重新新布線新布線29布線雙向通雙向通雙 向 通 信信，可查詢燈或電器單向通 信雙向 通信的狀態(tài) 與燈亮 度信，可 反饋與 查詢燈 或電器 的狀態(tài) 與燈亮 度單向通 信技術(shù)難題安裝調(diào) 試需要 專業(yè)人 員能穿透 墻體，無(wú) 方向性， 但因阻礙物材質(zhì)與厚度的不一樣，出現(xiàn)遙控?zé)o法控Zigbee 的低 功耗、通信傳 輸是以 電線為通信傳自 網(wǎng) 性 效 解 了 線 信組 特 有 的 決 無(wú) 通 傳載體,對(duì)電網(wǎng) 穩(wěn)定性 有要 求，同 時(shí)其網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速

17、度慢輸是以 電線為 載體， 對(duì)電網(wǎng) 穩(wěn)定性 有要 求，同 時(shí)其網(wǎng) 絡(luò)響應(yīng)速度慢優(yōu)/ 弱 勢(shì)控制方 式級(jí)、移動(dòng)升級(jí)、移動(dòng)級(jí)、移動(dòng)級(jí)、移動(dòng)售 后 服 務(wù)較復(fù) 雜，若 中控主 機(jī)出現(xiàn) 問(wèn)題， 系統(tǒng)癱 瘓，并 不能用 傳統(tǒng)方 法控制系統(tǒng)沒(méi)有主機(jī)，就像替換普通開(kāi)關(guān)，并 可立即 改用傳 統(tǒng)方式控制如果 家庭 主機(jī) 出現(xiàn) 問(wèn)題， 并不 影響 下層器直 接對(duì) 設(shè)備 進(jìn)行表21系統(tǒng)沒(méi)有主機(jī)，就像替換普通開(kāi)系統(tǒng)沒(méi)機(jī)，就像替換普通開(kāi)關(guān)，并關(guān)，并可立即改用傳統(tǒng)方式控制可立即 改用傳 統(tǒng)方式 控2.4智能家居的運(yùn)行工作情況智能家居系統(tǒng)通過(guò)把各種傳感器和遙控傳送過(guò)來(lái)的信息進(jìn)行分析，按照程 序設(shè)計(jì)的規(guī)律，對(duì)全家電器進(jìn)行控制

18、。智能家居系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中，有起點(diǎn) 站也有終點(diǎn)站。這些都是通過(guò)各種電子器件和傳感器實(shí)現(xiàn)的。2.5智能家居系統(tǒng)的組成(1)家居布線系統(tǒng)：家庭智能化的實(shí)現(xiàn)，第一步就要進(jìn)行家庭布線的基 礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，家居布線系統(tǒng)把電話、有線電視、電腦網(wǎng)絡(luò)、影音系統(tǒng)、家庭自 動(dòng)化控制系統(tǒng)的布線統(tǒng)一規(guī)劃、布局，集中管理，為實(shí)現(xiàn)家居智能化提供網(wǎng)絡(luò) 平臺(tái)，通過(guò)家居綜合布線既可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制，又可以做到資源共享，家 庭內(nèi)部只需一臺(tái)影碟機(jī)、音響、衛(wèi)星電視接收機(jī)就可以在家庭內(nèi)部每一個(gè)房間 觀看電影、享受音樂(lè)，可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)電腦聯(lián)網(wǎng)，共享寬帶服務(wù)，多路電話任意 接聽(tīng)、轉(zhuǎn)接。而且采用綜合布線，使得家庭內(nèi)部布線系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性和

19、 可升級(jí)性，滿足不同用戶現(xiàn)在和未來(lái)的需求。(2)家居安防系統(tǒng)：人們對(duì)于安防系統(tǒng)的要求越來(lái)越高，家居安防系統(tǒng) 可以有效的利用技防手段來(lái)實(shí)現(xiàn)安全防范。家居安防系統(tǒng)包括防盜、防燃?xì)庑?漏、防火等功能，同時(shí)可遠(yuǎn)程監(jiān)控，便得住戶可以遠(yuǎn)程通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或電話隨時(shí)了 解家庭內(nèi)部情況，可監(jiān)聽(tīng)、監(jiān)視或者監(jiān)視聽(tīng)家庭內(nèi)部情況。(3)家庭自動(dòng)化系統(tǒng)：智能家居的主體在于家庭自動(dòng)化，將來(lái)家庭自動(dòng) 化的主體是家電、照明等電氣設(shè)備的控制。家庭自動(dòng)化系統(tǒng)能夠通過(guò)集中或者 分布式控制家庭內(nèi)部照明或者家電，住戶可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或者電話遠(yuǎn)程控制家庭 內(nèi)部設(shè)備。家居自動(dòng)化系統(tǒng)是將來(lái)智能家居的主要發(fā)展方向。(4)家庭體驗(yàn)系統(tǒng)：人們對(duì)生活體驗(yàn)的要求

20、越來(lái)越高，對(duì)家庭內(nèi)部影音 系統(tǒng)、家庭內(nèi)部環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境等的需求也越來(lái)越高，用在這方面的消費(fèi) 支出也將越來(lái)越高，將來(lái)的家居智能化也會(huì)更多的滿足人們這些消費(fèi)2.6智能家居結(jié)構(gòu)模擬圖智能家居控制系統(tǒng)原理圖圖223方案選擇3.1智能家居控制系統(tǒng)主要有三種控制方式：繼電器控制；微機(jī)控制；PLC控制。(l)PLC智能化高，邏輯控制可靠度高，具有通訊功能，占體積小，功耗小, 輸入輸出不具有隔離功能，一個(gè)部件損壞，影響整體功能。(2)繼電器，動(dòng)作有壽命限制，一個(gè)元件故障可能造成整個(gè)系統(tǒng)崩潰，會(huì)將 故障擴(kuò)大化，成本最低，也最容易被偽劣產(chǎn)品冒充，可維修度最高，同時(shí)維修 成本也低。(3)微機(jī)控制，成本比PLC低

21、，邏輯針對(duì)性高，所以要在對(duì)整個(gè)系統(tǒng)非常了 解的時(shí)候才會(huì)使用，智能化比PLC高，專業(yè)應(yīng)用的時(shí)候，實(shí)現(xiàn)的功能要比PLC 多，具有安全性可靠性最高的特點(diǎn)，輸入輸出信號(hào)還可以實(shí)現(xiàn)一體化隔離，通 訊組態(tài)模式最多。開(kāi)發(fā)周期最長(zhǎng)，一旦要有變化修改比較麻煩。一旦實(shí)現(xiàn)自有 批量生產(chǎn)，如果不包括軟件附加值，成本甚至比繼電器控制還要低。3.2.2智能家居PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在智能家居控制中采用PLC,用軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)智能家居運(yùn)行的自動(dòng)控制，可 靠性大大提高；去掉了大部分繼電器，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外部線路簡(jiǎn)化；PLC 可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，方便地增加或改變控制功能；PLC可以進(jìn)行故障 自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警顯示。提高運(yùn)行安

22、全性，并便于檢修；更改控制方案時(shí)不需要 改動(dòng)硬件接線。最為重要的是隨著智能家居的發(fā)展，更新添加設(shè)備不需要過(guò)多 費(fèi)用。3.4方案的確定通過(guò)比較取舍，本設(shè)計(jì)采用PLC和多種其他設(shè)備組成的控制系統(tǒng)，可編程控 制器(PLC)負(fù)責(zé)處理各種信號(hào)的邏輯關(guān)系。從而向各個(gè)無(wú)線收發(fā)套件發(fā)出起,停等信號(hào)。同時(shí)傳感器也將工作狀態(tài)信號(hào)送給PLC,形成雙向聯(lián)絡(luò)關(guān)系。它是 系統(tǒng)核心。無(wú)線收發(fā)套件實(shí)現(xiàn)各個(gè)電電路通斷及實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)操作和精確控制，使 環(huán)境達(dá)到理想狀態(tài)。部分器件需要通過(guò)與電動(dòng)機(jī)同軸連接的完成操作。各種傳 感器傳來(lái)信息，具體精確度通過(guò)對(duì)可調(diào)電阻的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)各種傳感器的信 息，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自鎖和反饋，更加適合設(shè)計(jì)的理念

23、。4智能家居控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖沿?cái)囝^ 人麻伏心”夫 手初升我 甜美必X X-X-凡- x-x X-X -Z ,；n»2DC24VJf*電源電柘1+ 蝌媽 松火娜曾施一防也髓-0- T禰布莉.圖4一14.2 電機(jī)的選擇 電機(jī)按電源供電方式可分為四種:1、交流供電式電機(jī)。普通窗簾電機(jī)，特點(diǎn)是功率大，馬力大。缺點(diǎn)是耗電大、噪音大、震動(dòng)大、 不節(jié)能，只能用于直軌道。主要應(yīng)用于工程。2、直流供電式電機(jī)。相對(duì)交流電機(jī)，優(yōu)點(diǎn)是體積小，振動(dòng)小，噪音小，耗電小。缺點(diǎn)是馬力小。 主要應(yīng)用于家庭和賓館。3、電池供電式電機(jī)。近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型電機(jī)，優(yōu)點(diǎn)是：采用普通干電池供電，耗電

24、是 普通電機(jī)的1/2000,節(jié)能環(huán)保，8節(jié)普通電池可以用1-2年，在歐洲、美洲、 澳洲這幾年得到大量的推廣。4、太陽(yáng)能供電式電機(jī)。完全采用太陽(yáng)能電池供電，完全綠色產(chǎn)品，更加節(jié)能環(huán)保，電力完全來(lái)自 于太陽(yáng)的能量。充一天電，沒(méi)太陽(yáng)也能用一個(gè)月，壽命10年以上。是世界上最 新的電機(jī)。目前在歐洲、美洲、澳洲得到很大的應(yīng)用。綜合上面的電機(jī)類型和我們的設(shè)計(jì)概念我們最終選擇使用直流供電式電 機(jī)，因?yàn)樗w積小，振動(dòng)小，噪音小，耗電小。在直流電機(jī)仲我們選擇直流減 速電機(jī)ZJ20087-05,直流減速電機(jī)即齒輪減速電機(jī),是在普通直流電機(jī)的基礎(chǔ)上, 加上配套齒輪減速箱.齒輪減速箱的作用是,提供較低的轉(zhuǎn)速,較大的力矩

25、.同時(shí), 齒輪箱不同的減速比可以提供不同的轉(zhuǎn)速和力矩.這大大提高了。型 號(hào)Type額定電壓Volt V表4-1性能參數(shù)表空載No load貨教Load電流轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向 電流 轉(zhuǎn)矩Cure SpeedRotati Curent Torquent r/minonWANmWA轉(zhuǎn)速 Speed r/min制動(dòng)Break電流轉(zhuǎn)矩Curent TorqueWANmZJ20087- 02123100120ccwCW8.58.53384 9684 10016030ZJ20087-03241.51601844.431431609030ZJ20087-04360.450CW11.546ZJ20087- 0524161

26、 66CW2.9347 61ZJ20087-241.5161179CW53147173064.3 無(wú)線收發(fā)套件的選擇無(wú)線收發(fā)套件中的接收模塊有兩種輸出方式，鎖存(L4)和非鎖存(M4)。 鎖存和非鎖存的區(qū)別：鎖存方式是發(fā)射器有發(fā)射時(shí)，接收端有數(shù)據(jù)輸出，發(fā)射 器停止發(fā)射后輸出端數(shù)據(jù)仍然保持(鎖存)，直到下一次發(fā)射器發(fā)射時(shí)輸出端數(shù) 據(jù)被刷新并保持。非鎖存方式則是發(fā)射器有發(fā)射時(shí)，接收端有數(shù)據(jù)輸出，發(fā)射 器停止發(fā)射后，接收端沒(méi)有數(shù)據(jù)輸出。技術(shù)指標(biāo)1、工作電壓：5VDC2、工作電流：5mA3、接收頻率：315MHz4、接收方式：超再生5、接收靈敏度：-103dBm6、解碼芯片：PT2272-M4 (L4

27、),有四路并行數(shù)據(jù)輸出，一路解碼有效指示輸出 (非鎖)，八位三態(tài)地址碼7、解碼有效時(shí)輸出TTL高電平8、輸出方式：有兩種，一種為非鎖(M)方式(即點(diǎn)動(dòng)或脈沖方式)，另一種為 互鎖(L)方式(即信號(hào)鎖存方式)9、接收模塊外形尺寸：49X20X7mm綜合我們的設(shè)計(jì)概念選擇四路的非鎖存的無(wú)線收發(fā)套件，因?yàn)槠鋬r(jià)格便宜，而 且滿足我們的要求。4.4 濕度傳感器的選擇Honeywell公司的HIH3610濕度傳感器是為大批量OEM設(shè)計(jì)，具有濕度儀表 級(jí)測(cè)量性能，低成本，SIP封裝。線形放大電壓輸出，驅(qū)動(dòng)電流200微安，器件 一致性好。特點(diǎn)：濕度傳感器HIH3610主要性能：(1)熱固性聚合物電容濕度傳感器

28、，帶集成信號(hào)處理電路(2) 3針可焊塑封(3)寬量程：0100%RH非凝結(jié)，寬工作溫度范圍-4085C(4)高精度：±2%RH,極好的線形輸出(5) 5VDC恒壓供電，0.8-3.9VDC放大線形電壓輸出(6)低功耗設(shè)計(jì)200微安驅(qū)動(dòng)電流(7)激光修正互換性(8)快速響應(yīng)15秒(9)穩(wěn)定性好，低溫漂，抗化學(xué)腐蝕性能其引腳如圖3-2所示：HIH3610I+5VVoutHIH3610引腳圖圖4-24.5 可燃性氣體和煙霧檢測(cè)傳感器的選擇圖4-3MQ-2氣敏元件的結(jié)構(gòu)和外形如圖1所示(結(jié)構(gòu)A orB),由微型AL203陶瓷管、 Sn02敏感層,測(cè)量電極和加熱器構(gòu)成的敏感元件固定在塑料或不銹

29、鋼制成的腔 體內(nèi)，加熱器為氣敏元件提供了必要的工作條件。封裝好的氣敏元件有6只針 狀管腳，其中4個(gè)用于信號(hào)取出，2個(gè)用于提供加熱電流。MQ-2型傳感器的特性及主要技術(shù)指標(biāo) MQ-2型傳感器的一般特點(diǎn)(a)MQ-2型傳感器對(duì)天然氣、液化石油氣等煙霧有很高的靈敏度，尤其對(duì)烷 類煙霧更為敏感。(b)MQ-2型傳感器具有良好的重復(fù)性和長(zhǎng)期的穩(wěn)定性。初始穩(wěn)定，響應(yīng)時(shí) 間短，長(zhǎng)時(shí)間工作性能好。©MQ-2型傳感器具有良好的抗干擾性，可準(zhǔn)確排除有刺激性非可燃性煙霧的 干擾信息，例如酒精和煙霧等。(d)電路設(shè)計(jì)電壓范圍寬，24V以下均可；加熱電壓5±0.2V。(2) MQ-2型傳感器的特性參

30、數(shù)3)回路電壓：(Vc) 524V(b)取樣電阻：(RL) 0.20K(c)加熱電壓：(VH)5±0.2V(d)加熱功率：(P)約750mW(e)靈 敏度：以甲烷為例 R0(air)/RS (0. 1%CH4) >5(f)響應(yīng)時(shí)間：Tres V10秒(g)恢復(fù)時(shí)間：TrecV30秒4.6可編程序控制器(PLC)的選擇4.6.1 FX系列PLC性能比較FX系列PLC性能比較如表42所示表42 FX系列PLC主要產(chǎn)品的性能比較型 號(hào)I/O 點(diǎn)數(shù)基本指令執(zhí) 行時(shí)間功能 指令模擬模 塊量通信FXOS10301. 63.6 uS50無(wú)無(wú)FXON241281. 63. 6 uS55有較強(qiáng)F

31、X1N141280. 550. 7US177有較強(qiáng)FX2N162560. 08 u s298有強(qiáng)4.6.2 FX系列PLC的環(huán)境指標(biāo)FX系列PLC的環(huán)境指標(biāo)如表4-3所示表43 F X系列PLC的環(huán)境指標(biāo)環(huán)境溫 度使用溫度055°C,儲(chǔ)存溫度-2070°C環(huán)境濕使用時(shí)35%85%RH (無(wú)凝露)度防震性能JISC0911 標(biāo)準(zhǔn)，1055HZ, 0.5mm(最大2G）, 3軸方向各2次（但用DIN導(dǎo)軌抗沖擊性能抗噪聲能力JISC0912標(biāo)準(zhǔn),10G, 3軸方向各3次用噪聲模擬器產(chǎn)生電壓為1000伏（峰一峰值）、脈寬1 U S、30100Hz的噪聲絕緣耐壓AC1500V, Im

32、in （接地端與其他端子間）絕緣電5MQ以上（DC500V兆歐表測(cè)量，接地端阻接地電阻使用環(huán)境與其他端子間）第三種接地，如接地有困難，可以不接無(wú)腐蝕性氣體，無(wú)塵埃安裝時(shí)為0. 5G）463FX系列PLC的輸入技術(shù)指標(biāo)F X系列PLC的輸入技術(shù)指標(biāo)如表44所示表44 F X系列PLC的輸入技術(shù)指標(biāo)輸入Am 騎X0X3 (FXX4X17 (FXOS)X10(FXONXOX 3 (FXOX4X17 (FX項(xiàng)目OS)X0X7 (FXON>IS、IN、2N)、IS、1N、2N)S)OS輸入 電壓DC24V+10%DC12V+10%輸入 電流8. 5m A7 mA5mA9mA10mA輸入 阻抗2.

33、7kQ3.3 kQ4.3 kQ1 kQ1.2 k Q輸入ON電流1. 5mA以 下1. 5mA以下3. 5mA 以上4. 5mA 以上4. 5mA以上輸入OFF電 流1. 5mA以 下1. 5mA以下100W30W1. 5W /DC2 4V開(kāi)路 漏電 流lmA/AClOO V2mA/AC200V0. 1mA 以下響應(yīng) 時(shí)間約 10msON： 1ms,OFF： 10msON：<0. 2ms、OFF： <0. 2ms 大電流 OFF為 0. 4ms 以下電路隔離繼電 器隔 離光電晶閘 管隔離光電耦 合器隔 離輸出 動(dòng)作 顯示輸出ON時(shí)LED亮5控制系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)5.1智能家居系統(tǒng)的控制

34、要求1、智能窗戶在其他傳感器傳送信號(hào)到來(lái)時(shí)候能夠自動(dòng)的開(kāi)關(guān)窗。2、可燃性氣體和煙霧檢測(cè)在檢測(cè)到可燃性氣體和煙霧達(dá)到一定濃度時(shí)開(kāi)啟排氣扇并響警報(bào)3、自動(dòng)晾哂衣服在晚上自動(dòng)把衣服收存起來(lái)，將窗戶關(guān)上，要是天氣下雨，自動(dòng)把衣服收存 起來(lái)。4、自動(dòng)開(kāi)關(guān)燈根據(jù)設(shè)定的亮度，當(dāng)天色暗到設(shè)定的亮度時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟電燈。5、紅外線感應(yīng)在夜晚睡覺(jué)時(shí)開(kāi)動(dòng)防盜，紅外線感知開(kāi)啟，當(dāng)有人經(jīng)過(guò)中斷就會(huì)發(fā)出警報(bào)。6、聲控開(kāi)門通過(guò)聲音來(lái)控制門的開(kāi)啟，拍一下掌門就開(kāi)了，之后自動(dòng)關(guān)上。7、點(diǎn)停功能。每個(gè)電器可以手動(dòng)控制關(guān)閉一些不使用的功能。8、急停功能整個(gè)系統(tǒng)能通過(guò)一個(gè)按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)急停，停止整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作。5.2 PLCI/O 端 口分配

35、PLC I/O端口分配如表51所示表51系統(tǒng)I/O接口資源配置表元件 名作用元件 名作用X000系統(tǒng)啟動(dòng)信 號(hào)Y000窗戶開(kāi)關(guān)電機(jī) 正轉(zhuǎn)X001窗臺(tái)光敏信 號(hào)輸入Y001窗戶開(kāi)關(guān)電機(jī) 反轉(zhuǎn)X002窗臺(tái)濕度信 號(hào)輸入Y002晾衣電機(jī)正轉(zhuǎn)X003窗臺(tái)左限位 開(kāi)關(guān)輸入Y003晾衣電機(jī)反轉(zhuǎn)X004窗臺(tái)右限位 開(kāi)關(guān)輸入Y004排氣扇啟動(dòng)入7X020點(diǎn)動(dòng)窗戶開(kāi) 關(guān)電機(jī)正轉(zhuǎn)Y020X021點(diǎn)動(dòng)窗戶開(kāi) 關(guān)電機(jī)反轉(zhuǎn)Y021X022點(diǎn)動(dòng)晾衣電 機(jī)正轉(zhuǎn)Y022X023點(diǎn)動(dòng)晾衣電 機(jī)反轉(zhuǎn)Y023X024系統(tǒng)中斷Y024X025Y025X026Y026窗中衣是否晴天右相玄結(jié)以上的信號(hào)輸出皆由無(wú)線模塊完成，便于接線。5.

36、3系統(tǒng)程序流程圖回來(lái)后關(guān)上窗戶，如果沒(méi)有5秒后自動(dòng)關(guān)窗。 HC :( W00 (TOK50順)M :C N2 )C N1 (TlK50C 丫。02 C H3 )1也惻。她4IIWM)跳I 朧 H1隊(duì)4II44W頒I朧4gll-prf頌2 機(jī) X024to股xoos m211外II外頌3她425Tl外加” m28IH-pkF艦4 MFT1 帥 I )X02 N3 K0243?一|外_W_并_H頒15冊(cè)4411蘇頒6冊(cè)4圖616.2 智能室內(nèi)系統(tǒng)程序該系統(tǒng)在主要通過(guò)電子器件的檢測(cè)來(lái)完成 的，通過(guò)相應(yīng)的電子傳感器送過(guò)來(lái)的信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn) 對(duì)其他器件的啟動(dòng)。圖62< Mi )< raio j&l

37、t; M2< raos )< TOO < ffl04 J< ran< rai3»搬4I并加0剃$mIr_r1 1rizl>：0Hm53_11_11n枷3幽_11_i.r_11n喇般4irn>1mJi加 12XQ2467Tl齊加17脫4I6.3 安防系統(tǒng)程序當(dāng)主人睡覺(jué)時(shí)按上紅外線啟動(dòng)報(bào)警，當(dāng)有人開(kāi)門或者開(kāi)窗時(shí)，打斷紅外線的接收就會(huì)發(fā)出警報(bào)。圖637.4點(diǎn)動(dòng)程序桃Q加24Z3II：恤 0 3脫1X02482IIf：恤 1 施2她4851一T< 恤 2 J桃3脫488IIL 恤 3 圖647、主要功能模塊設(shè)計(jì)7.1光敏電阻仿接線圖原理圖如圖3

38、-3所示。圖7-1光照檢測(cè)電路原理圖工作原理：光敏電阻在有光照的情況下，呈現(xiàn)極小的的電阻，可以看做沒(méi)有電阻。 電路在白天工作的時(shí)候，光照在光敏電阻上，如圖所示比較器的一端的 電壓會(huì)是5V,而+端顯示固定的2.5V,故比較器輸出低電平。當(dāng)電路在 黑暗的情況下工作時(shí)，與上面相反，一端的電壓這個(gè)時(shí)候由于光敏電阻 的阻值近似無(wú)限大，所以輸出近似0V的電壓，+端依舊是2.5V,所以電 路的OUT端輸出高電平，產(chǎn)生檢測(cè)信號(hào)。正常工作的時(shí)候是在無(wú)光照的情 況下產(chǎn)生并發(fā)送一個(gè)高電平7. 2溫度時(shí)間仿真仿接線圖家居溫度檢測(cè)模塊(1) DS 18B20 簡(jiǎn)介利用DS-18B20數(shù)字溫度傳感器，對(duì)室內(nèi)溫度進(jìn)行檢測(cè)。

39、該傳感器獨(dú)特的一線 接口，只需要一條口線通信多點(diǎn)能力，簡(jiǎn)化了分布式溫度傳感應(yīng)用無(wú)需外部 元件可用數(shù)據(jù)總線供電，電壓范圍為3. 0 V至5. 5 V無(wú)需備用電源測(cè)量溫度 范圍為-55 0 C至+125 C o華氏相當(dāng)于是-67 0 F到257華氏度-10 0 C 至+85 ° C范圍內(nèi)精度為±0.5 ° CoDS18B20引腳定義:(1)DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；(2)GND為電源地；(3)VDD為外接供電電源輸入端(在寄生電源接線方式時(shí)接地)。電源檢測(cè)T4DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖數(shù)碼管 引腳圖公共公共(2)測(cè)量原理:DS18B20的讀寫(xiě)時(shí)序和測(cè)溫原理與DS182

40、0相同，只是得到的溫度值的位數(shù)因分辨率不同而不同，且溫度轉(zhuǎn)換時(shí)的延時(shí)時(shí)間由2s減為750ms。DS18B20測(cè) 溫原理如圖所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產(chǎn)生 固定頻率的脈沖信號(hào)送給計(jì)數(shù)器U高溫度系數(shù)晶振隨溫度變化其振蕩率明顯改 變，所產(chǎn)生的信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的脈沖輸入。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器被預(yù)置在一559所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行 減法計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值減到0時(shí)，溫度寄存器的值將加1,計(jì)數(shù)器1的 預(yù)置將重新被裝入，計(jì)數(shù)器1重新開(kāi)始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的 脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到計(jì)數(shù)器2計(jì)數(shù)到0時(shí)，停止溫度寄存器值的 累加，此

41、時(shí)溫度寄存器中的數(shù)值即為所測(cè)溫度。圖中的斜率累加器用于補(bǔ)償和 修正測(cè)溫過(guò)程中的非線性，其輸出用于修正計(jì)數(shù)器1的預(yù)置值。DS18B20測(cè)溫原理框圖在外部電源供電方式下，DS18B20工作電源由VDD引腳接入，此時(shí)I/O線不 需要強(qiáng)上拉，不存在電源電流不足的問(wèn)題，可以保證轉(zhuǎn)換精度，同時(shí)在總線上 理論可以掛接任意多個(gè)DS18B20傳感器，組成多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)。注意：在外部供 電的方式下，DS18B20的GND引腳不能懸空，否則不能轉(zhuǎn)換溫度，讀取的溫度 總是85C。(3)仿真圖DS18B20VCC圖7-2 DS18B20與單片機(jī)的連接E 38;臼3 P jcnfi®.-EV. Mi U»

42、;m «JT10l 工SGUi») ®«»vi K*v. «K>K>口 會(huì)做反LKilfAL C6iea.i/仆IZ當(dāng)溫度超過(guò)30C時(shí)，蜂鳴器自動(dòng)報(bào)警。（4）單片機(jī)C語(yǔ)言程序:Q ： ： +<X«lQ X必W£M* > irz H筋/口/* 必要操作：連接傳感器DS18B20到U6 */ttpragma db code#include<AT89X52. H> ttinclude "INTRINS.H"(DQ1=O) 定義定義數(shù)碼管控制#define BUSY1

43、 busy信號(hào) sbit LED 0=Pr0;腳為Pl 口的0-3腳 sbit LED l=Pri; sbit LED 2=P2; sbit LED 3=P3;sbit sounder=Pl 7;sbit DQ1 =P3-5;定義 18B20 單總線引腳void display (unsigned char dl, unsigned char d2, unsigned char d3, unsigned char d4);/ 聲明顯示函數(shù)void ds_reset_l (void); 聲明 18B20 復(fù)位函數(shù)void wr_dsl8_l (char dat); 聲明 18B20 寫(xiě)入函數(shù)vo

44、id time_delay (unsigned char time);聲明 延時(shí)函數(shù)int get_temp_l (void);聲明 18B20讀入溫度函數(shù)void delay (unsigned int x); 聲 明延 時(shí)函數(shù)void read_ROM(void); 聲明 18B20 讀 ROM函數(shù)int get_temp_d(void);聲明獲取溫度函數(shù)void ds_init (void);初始化函數(shù)void ds_getT(void);聲明18B20聲明18B20/*定義數(shù)碼管段碼unsigned0-9=A-G=*/ char獲得溫度顯示值函數(shù)a16 = 0xc0, 0xf9, 0x

45、a4, OxbO, 0x99, 0x92, 0x82 ,0xf8, 0x80, 0x90, 0x88, 0x83, 0xc6, Oxal, 0x86, 0x8e;共陽(yáng)極數(shù)碼管的段碼0 1 2 3 4 5 6 789ABCDEF/*以下定義各種變量/ unsigned char ResultSignal;intResultTemperatureLH, ResultTemperatureLL, ResultTemperatureH;unsignedunsignedunsignedunsignedcharcharcharcharROM8;idata idata f；TMP;TMP d;unsigned char rd_dsl8_l(); unsigned int TemH, TemL; 整數(shù)部分和小數(shù)部分 unsigned int count;算部分溫度的定義小數(shù)計(jì)void main()(int aa=0;sounder = 1;ds_init ();while (1)(ds_getT ();度，整數(shù)部分存儲(chǔ)到count的低8位if(TemH>=50)/18B20初始化使用該函數(shù)獲得溫TemH,小數(shù)部分存儲(chǔ)到aa+;if(aa>100) sounder = 0;displ