（中职）走进智能家居单元5 案例3教学课件

1、正版可修改PPT课件（中职）走进智能家居单元5 案例3教学课件单元 5智能家居核心技术及工程规范案例案例3 智能家居核心有线技术总线技术走进智能家居案例描述 通信技术的发展，促使传送数字化信息的网络技术开始得到广泛应用。与此同时，基于质量分析的维护管理、与安全相关的测试记录、环境监视需求的增加，都要求仪表能在当地处理信息，并在必要时允许被管理和访问，这些也使现场仪表与上级控制系统的信息量大增。 从实际应用性能的角度出发，控制界也不断在控制精度、可操作性、可维护性、可以执行等方面提出新需求。由此，逐步产生了现场总线。案例呈现活动1 智能家居常用的总线技术 总线技术在智能家居行业当中，目前可以算是

2、应用最为广泛的一种技术手段。在总线技术下生成的智能家居系统，最大的特点是具有可扩展性，工程安装也不是很复杂。由于科学技术的不断发展，新生成许多总线协议下的智能家居系统的价格被更多人接受，目前市场的销售情况良好。活动1 智能家居常用的总线技术 从智能家居发展的轨迹看，最早的产品一般采用的RS485的技术，这是一种串行的通信标准，因为只是规定的物理层的电气连接规范，每家公司自行定义产品的通信协议，所以RS485的产品很多，但相互都不能直接通信。RS485一般需要一个主接点，通讯的方式采用轮询方式，模块之间采用“手拉手”的接线方式，因此存在着通信速率不高（一般9.6Kbps），模块的数量有限，系统稳

3、定度不高（一个模块坏掉，统统瘫痪）等问题。 随着自动控制和通讯科技的发展，现场总线技术（FCS）诞生了，FCS一般由一个公司或组织发起，很多国际大公司响应，有专门的组织制定并维护这个标准。上述RS485的所有缺点，在FCS上都克服了。目前，世界上主要IB（Intelligrnt Building）公司的产品普遍采用的FCS的技术，如：Honeywell、Jonhson、SIEMENS、TAC等。目前世界上流行的FCS有20多中，最有影响力的是：LonWorks、EIB、CAN、BACNet等。活动1 智能家居常用的总线技术1智能家居现场总线都需要具备哪些特点？2你还知道生活中哪些方面应用了现场

4、总线技术？大家说知识链接现场总线技术现场总线是指以工厂内的测量和控制机器间的数字通信为主的网络，也称现场网络。也就是将传感器、各种操作终端和控制器间的通信及控制器之间的通信进行特化的网络。这些机器间的主体配线是ON/OFF、接点信号和模拟信号，通过通信的数字化，使时间分割、多重化、多点化成为可能，从而实现高性能化、高可靠化、保养简便化、节省配线（配线的共享）。活动1 智能家居常用的无线网络技术活动2 基于RS-485总线的系统架构 RS-485总线是一种多发送器和多接收器的电路标准，标准支队传输电平、速率等做了规定，没有规定传输协议。发送器和接收器之间的通信协议需要开发者自行设计。其特点是成本

5、低、技术成熟、结构简单、可靠性高、抗干扰能力强。活动2 基于RS-485总线的系统架构 1.家电控制模块现代家庭中主要使用的电器的共同特点是继电器控制。在家电的控制板上将功能继电器相应的控制线与模块MCU连接，通过RS-485总线接口就可以方便地使用该系统进行控制。使用7 bit输入/输出的达林顿管芯片MC1413驱动继电器，来控制相关的开关量。如对空调来说，温度控制、风向控制等是按键的开关量，都可以由继电器来完成相应的控制。考虑到要嵌入家电中，控制节点尽量做得精小，而且没有复杂的控制对象，选用AT89C2051单片机作为控制器。RS-485通信接口使用MAX1487芯片，允许挂接125个家电

6、，采用半双工通信方式，通信速率为2.5 Mb/s。家电控制通信只是进行控制命令和家电状态信息的传输，数据量很小。该芯片通信速率能够满足要求。活动2 基于RS-485总线的系统架构 2.安防监控模块安防系统由烟雾传感部分、煤气传感部分、实时监控部分等组成，实现了防火、防煤气中毒、防盗监控等功能。这些组成部分由烟雾传感器和煤气传感器等传感器组成，结合A/D转换芯片传输信息。实时监控部分采用OV7141图像采集芯片。OV7141是高度集成的摄像芯片，支持多种格式，内设串行控制总线（serial Camera Control Bus，SCCB）接口，提供简单控制方式，可以对OV7141芯片内部所有寄存

7、器值进行修改 。OV7141包含有8 bit数据、同步信号，这些信号需要送给CPU以读取图像数据和保证同步。活动2 基于RS-485总线的系统架构 数据的传输速度受到串口速度的限制，必须提高串口波特率。根据系统特点，在使用串口传输方式3时，波特率可变，可以根据传输效果实时改变。 系统采用了RS一485总线通信方式。通信中采用“轮询制”，中继器作为主设备不断向下发送设备请求应答帧，而接人从设备不能主动发送数据。任何时刻，总线只处于一种方式，即接收数据或发送数据。系统初始化一旦完成，总线即被置为接收状态，当从设备接收完主设备发来的消息后，立即通过软件将总线置为发送状态，等从设备发送完一帧数据又立即

8、转为接收状态，等待主设备的请求帧。如果发来的请求帧中，设备ID地址和自身ID地址一致，接收设备就检查这个帧是否正确。 系统采用嵌入式控制芯片作控制单元，通用RS-485总线组成传输网络，实现了低成本、长距离传输，满足一般家庭的远程控制家电需求，具有较高的经济性和实用性。 通过所学知识，设置对方案中的几个电路图进行分析和研究，并分组注明各部分含义。大家说知识链接 RS-485布线规范（1）485信号线不可以和电源线一同走线。在实际施工当中，由于走线都是通过管线走的，施工方有的时候为了图方便，直接将485信号线和电源线绑在一起，由于强电具有强烈的电磁信号对弱电进行干扰，从而导致485信号不稳定，导

9、致通信不稳定。活动2 基于RS-485总线的系统架构知识链接 RS-485布线规范（2）485信号线可以使用屏蔽线作为布线，也可以使用非屏蔽线作为布线。由于485信号是利用差模传输的，即由485+与485-的电压差来作为信号传输。如果外部有一个干扰源对其进行干扰，使用双绞线进行485信号传输的时候，由于其双绞，干扰对于485+，485-的干扰效果都是一样的，那电压差依然是不变的，对于485信号的干扰缩到了最小。同样的道理，如果有屏蔽线起到屏蔽作用的话，外部干扰源对于其的干扰影响也可以进一步的缩小。活动2 基于RS-485总线的系统架构知识链接 RS-485布线规范（3）选择使用普通的超五类屏蔽

10、双绞线即网线就可以。由于原材料价格上涨，导致现在市场上的线材鱼龙混杂，有不良商人利用某种合金来顶替铜丝来做网线，在外面镀铜以蒙混客户。具体区别方法：看网线截面，如果是铜色的话，就是铜丝，如为白色，则是用合金以次充好。合金一般比较脆，容易断，而且导电性远不如铜丝，很容易在工程施工中造成问题。线材一般那建议选择标准的485线，其为屏蔽双绞线，传输线不是像网线那样为单股的铜丝，而是多股铜丝绞在一起形成一根线，从而即使某根小铜丝断掉，也不会影响整个的使用。活动2 基于RS-485总线的系统架构知识链接RS-485布线规范（4）485布线借助485集线器和485中继器可以任意布设成星形接线与树形接线。4

11、85布线规范是必须要手牵手的布线，一旦没有借助485集线器和485中继器直接布设成星形连接和树形连接，很容易造成信号反射导致总线不稳定。很多施工方在485布线过程中，使用了星形接线和树形接线，有的时候整个系统非常稳定，但是有的时候则总是出现问题，又很难查找原因，一般都是由于不规范布线所引起的。活动2 基于RS-485总线的系统架构知识链接 RS-485布线规范（5）485总线必须要接地。在很多技术文档中，都提到485总线必须要接地，但是没有详细的提出如何接地。严格的说，485总线必须要单点可靠接地。单点就是整个485总线上只能是有一个点接地，不能多点接地，因为将其接地是因为要将地线（一般都是屏

12、蔽线作地线）上的电压保持一致，防止共模干扰，如果多点接地适得其反。可靠接地时整个485线路的地线必须要有良好的接触，从而保证电压一致，因为在实际施工中，为了接线方便，将线剪成多段再连接，但是没有将屏蔽线作良好的连接，从而使得其地线分成了多段，电压不能保持一致，导致共模干扰。活动2 基于RS-485总线的系统架构活动3基于KNX/EIB总线的红外设备 KNX/EIB智能控制系统采用国际通用的KNX标准，该标准现已转换为国际标准ISO/IEC14543-3，并于2007年正式转换为中国国家标准GB/Z209652007，该系统属于全分散的现场总线的范畴，系统主要由传感器、执行器和系统元件三大部分组

13、成，主要用于灯光控制、遮阳控制和风机盘管控制及暖气控制，控制方式多样、灵活，例如现场智能面板控制、人体感应控制、光线感应控制、现场面板控制、中央电脑控制、气象感应控制等，现已广泛应用于各种公建项目，其中节能方面的应用则是该系统在绿色生态节能建筑中的一个应用亮点。 KNX/EIB智能控制系统特点有：标准化、全分散/搭积木结构、手拉手/树形/星形等，自由的拓扑结构、多功能集成控制、控制方式多样、节能、安全等，是一个既面向使用者又面向管理者的系统。活动3基于KNX/EIB总线的红外设备 Cuball是智能家居系统中的其中一个单一智能化产品，它集成了全球红外码库，无需复杂的学习对码，您要做的仅仅是选择

14、电器品牌及类型，Cuball就能自动匹配好相应的控制功能。活动3基于KNX/EIB总线的红外设备大家做上网搜索类似产品，并通过比较选出性价比最高的。活动3基于KNX/EIB总线的红外设备知识链接1.红外与蓝牙的差别活动3基于KNX/EIB总线的红外设备知识链接2.多普勒效应物体辐射的波长因为波源和观测者的相对运动而产生变化。在运动的波源前面，波被压缩，波长变得较短，频率变得较高；在运动的波源后面时，会产生相反的效应。波长变得较长，频率变得较低；波源的速度越高，所产生的效应越大。根据波移的程度，可以计算出波源循着观测方向运动的速度。活动3基于KNX/EIB总线的红外设备活动4基于CAN 总线的社

15、区智能化改造 控制器局域网总线（CAN，Controller Area Network）是一种用于实时应用的串行通信协议总线，它可以使用双绞线来传输信号，是世界上应用最广泛的现场总线之一。CAN总线是一种多主方式的串行通信总线，基本设计规范要求有高的位速率，高抗电子干扰性，并且能够检测出产生的任何错误。活动4基于CAN 总线的社区智能化改造 小区智能化是一个综合性系统工程，要从其功能、性能、成本、扩充能力及现代相关技术的应用等多方面来考虑。基于这样的需求，采用CAN技术所设计的家庭智能管理系统比较适合用于防盗、防火、防可燃气体泄漏、紧急救援、家电控制等方面。活动4基于CAN 总线的社区智能化改

16、造 CAN总线是小区管理系统的一部分，负责将家庭中的一些数据和信号收集起来，并送到小区管理中心处理，CAN总线上的节点是每户的家庭控制器、小区的三表抄收系统和报警监测系统，每户的家庭控制系统可通过总线发送报警信号，定期向自动抄表系统发送三表数据，并接收小区管理系统的通告信息，如欠费通知、火警警报等。 该系统充分利用CAN技术的特点和优势，构成住宅小区智能化检测系统，系统集多表集抄、防盗报警、水电控制、紧急求助、煤气泄漏报警、火灾报警和供电监控子系统等功能，并提供远程通信服务。活动4基于CAN 总线的社区智能化改造 CAN总线的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性。由于其良好的性能及独特的设

17、计,CAN总线越来越受到人们的重视，它在汽车领域上的应用是最广泛的。世界上一些著名的汽车制造厂商大都采用了CAN总线来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。同时,由于CAN总线本身的特点,其应用范围目前已不再局限于汽车行业,而向自动控制、航空航天、航海、过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展。CAN已经形成国际标准,并已被公认为几种最有前途的现场总线之一。活动4基于CAN 总线的社区智能化改造小区智能化是一个综合性系统工程，要从其功能、性能、成本、扩充能力及现代相关技术的应用等多方面来考虑。基于这样的需求，采用CAN技术所设计的家庭智

18、能管理系统比较适合用于多表远传、防盗、防火、防可燃气体泄漏、紧急救援、家电控制等方面。CAN总线和之前学习过的总线技术相比较有哪些突出的特点。大家说知识链接CAN总线的应用CAN总线在组网和通信功能上的优点以及其高性价比注定了它在许多领域有广阔的应用前景和发展潜力。这些应用有些共同之处：CAN实际就是在现场起一个总线拓扑的计算机局域网的作用。不管在什么场合，它负担的是任一节点之间的实时通信，但是它具备结构简单、高速、抗干扰、可靠、价位低等优势。CAN总线最初是为汽车的电子控制系统而设计的，目前在欧洲生产的汽车中CAN的应用已非常普遍，不仅如此，这项技术已推广到火车、轮船等交通工具中。活动4基于

19、CAN 总线的社区智能化改造活动5基于LonWorks总线的智能楼宇 LonWorks技术是1991年由美国埃施朗(Echelon)公司推出的，LonWorks技术所使用的标准通信协议是LonTalk协议，该协议遵循国际标准化组织(ISO)1984年公布的开放系统互联(OSI)参考模型的定义，它提供了(OSI)参考模型定义的全部7层协议，通过变量直接面向对象通信，网络协议开放，可以实现互操作。每一个域最多有255个子网，每个子网最多可以有127个节点。所以，一个域最多可以有255127=32 385个子网。LonWorks技术是专门为实时控制而设计的，在Lon网络中大批设备(传感器、执行器等)和Lon的控制节点相互配合，使用LonTalks协议，经过多种传输媒体进行节点之间的通信，灵活组成各种各样的分布式智能控制系统。LonWorks技术能在控制层提供互操作的Lon现场总线技术，其安装的节点数远远超过了任何其他现场总线产品，几乎囊括了测控应用的所有范畴。更准确地说，LonWorks技术有效地解决了集散控制系统的通信难题。活动5基于LonWorks总线的智能楼宇某智能大厦系统总监控点为1 240个，其中数字量控制点：DI有625个，DO有358个；模拟量控制点：AI有254个，A0有3个。系统采用美国埃施朗(Echelon)和先导公司(Advanced T