基于can总线的智能家居控制系统的设计和研究

李钊

摘要：本文设计了一种基于can总线的智能家居控制系统，文章对智能家居控制系统的功能需求进行了分析，以及对家居控制系统的典型硬件电路进行了设计，并简述了系统的软件设计.该系统可以实现家居系统的智能化控制，具有良好的应用前景。

关键词：智能家居；can；总线；智能控制

随着行业的发展，智能控制的功能多元化，控制的对象不断扩展，控制的联动场景要求更高，为此带来各研发厂商针对不同目标群体，所生产的智能家居产品的配套操作系统、通信协议等技术标准参差不齐，给系统的集成带来了很大的困难。

1智能家居控制系统功能分析

综合考虑用户的功能需求、家居系统使用时的成本因素等方面，本文所设计系统选取了几个具有典型的节点，对应本文所设计的智能家居控制系统的功能，具体内容如图1所示。

框图中，家庭安防功能主要包括对各类红外、烟雾等传感器等采集数据，就家居生活中的异常情况进行报警；数据采集主要采集家居环境中的温度、湿度、光照度等参数；灯光控制主要针对家居环境中的灯光进行调节；家电红外遥控学习功能是指通过红外遥控器对家电进行远程控制；短信报警及查询功能是指用户可以通过手机接收报警信息并查询到家庭内部状态信息。

2控制系统硬件设计

2.1主控制器及外围电路设计

本设计采用美国Microchip公司的dsPIC30F6014a数字信号处理器为主控制器，该处理器功能较强，同时具有CAN通信接口和RS232接口、USB接口等，对智能家居这种用户经常需要进行升级和功能改造的应用场景非常适用。使用时，主控器器芯片EXTAL和XTAL7两端连接晶振（7.37MHZ），这个频率值经芯片内部锁相环处理后可提高为若干不同倍数值，提高后的频率值最高可达120MHZ，将提高后的频率值做为主控制数字信号处理器工作的内部总线时钟使用。

其中，电源电路中的电源模块选择LM317电压调整芯片，电路如图2所示，电路外接9V电源接入到LM317芯片上，通过开关J21再经去耦电容输出稳定的5V或3.3V电压给整个电路的数字部分进行供电。

CAN总线通信接口电路如图3所示，本设计采用MCP2551CAN总线收发器作为CAN协议控制器和物理总线接口使用，将信息发送或接收接至总线.CAN是一种应用广泛的现场总线，能有效支持分布式控制和实时控制的串行通信网络。

本设计中使用的MCP2551是一款可容錯的高速CAN器件，该器件兼具各种保护功能，且具有很强的抗噪特性，工作速率可达1MB/S，可为CAN协议控制器提供差分收发能力，有利于提高本系统的工作稳定性和快速性。

2.2智能节点硬件电路设计

家电开关控制节点电路主要实现通过I/O端口和继电器来完成对智能家居系统中家用电器的开关控制，由于单片机引脚输出电流通过光耦隔离开关连接到继电器的控制端，从而解决了单片机引脚电流过小无法驱动继电器的问题.使用9V电压为继电器控制端供电，同时在继电器两端反向并接续流二极管D1，完成对继电器的反向电压保护，该控制电路如图4所示。

家庭安防电路主要通过连接各种类型的传感器，实时采集各种状态信号，再将信号传递给主控制系统进行分析，继而采取相关的保护措施或报警.例如：采用HC-SR501模块为热释电红感传器传递温度信号，将该模块接入电路中，如图5所示。

3结语

本系统灵活运用了CAN总线作为主干线，并引入各种可视化操控方式，提出了一套整体结构简单、可操作性高、抗干扰能力强、人性化操作的智能家居设备管控系统方案。

参考文献：

[1]周洪，胡文山，张立山，等.智能家居控制系统[M].北京：中国电力出版社，2005.

（作者单位：太极计算机股份有限公司）