基于Linux的智能家居的设计(3)

2  硬件设计

本课题的硬件设计包括主控制器、数据传输设计、数据采集设计、控制驱动设计、显示设计,门禁设计。

2.1  主控制器

根据方案三选择S3C6410主控芯片,S3C6410是由Samsung公司推出的一款低功耗、高性价比的RSIC处理器 ,基于ARM11内核,内置强大的硬件加速,显示处理和缩放,运动视频处理,音频处理[9]。这个作为智能家居的处理器是不二之选,硬件性能上完全可以实现。本设计选用的基于S3C6410的OK6410开发板。开发板上拥有如下特征[10]

(1)  12MHz、48MHz、27MHz、32.768KHz时钟源,支持5V电压供电;

(2)  采用8位拨码开关设置系统启动方式;

(3)  共4个串口,包括1个五线RS 232电平串口(DB9母座);

(4)  触摸板接口支持4线电阻式触摸板;LCD接口支持4.3寸TFT LCD,利用触摸屏实现人机交互;

(5)  1个CMOS摄像头接口,支持ITU-RBT601/656 8位模式,使用10*2插针连接器;

(6)  1个100M网口,采用DM9000AE,带连接和传输指示灯。

本次课题OK6410开发板的RS232电平串口与PC机相连;3个三线TTL电平串口(20pin2.0mm间距插头座)与ZigBee协调器相连;网口与PC相连进行网络通信;10*2插针连接器与CMOS摄像头相连。

OK6410开发板实物图如图2-1所示:

2.2  数据传输

本课题的数据传输分为PC机和主控制板之间的数据传输,它们之间使用网络双绞线和串口线进行连接;主控制板与无线网络传感器之间的通信,使用TTL电平转串口;无线网络传感器与无线网络传感器之间的通信,使用Zigbee协议栈;以及摄像头与主控制器通过10*2插针连接器直接进行通信。具体的设计框图如图2-2所示:

图2-2  数据传输设计框图

2.3  数据采集部分

数据采集包含有温湿度的采集、光照度的采集、视频数据的采集。

2.3.1  温湿度传感器DHT11

温度传感器采用的是含有已校准数字信号输出的DHT11温湿度传感器。其电路原理图如图2-3所示:

图2-3  DHT11温湿度传感器的电路原理图

2.3.2  光照度传感器

光照度采集传感器采用的是采用灵敏型光敏电阻传感器,模块在环境光线亮度达不到设定阈值时,DO 端输出高电平,当外界环境光线亮度超过设定阈值时,DO 端输出低电平。电路原理图如图2-4所示:

图2-4  光照度传感器电路原理图

2.3.3  COMS摄像头

本课题COMS摄像头采用的硬件是OV9650作为图像采集传感器。OV9650与S3C6410的接口原理图如图2-5所示:

图2-5  OV9650与S3C6410的接口原理图

2.4  无线传输模块

本课题采用的是网蜂的Zigbee模块进行无线传输。

网蜂Zigbee的特点如下[11]

(1)  高性能、低功耗的8051微控制器内核;

(2)  适应2.4GHz IEEE 802.15.4的RF收发器;

(3)  电源电压范围宽(2.0~3.6V);

(4)  看门狗、电池监视器和温度传感器;

(5)  具有8路输入8~14位ADC;

(6)  2个支持多种串行通信协议的USART,1个红外发生电路;

(7)  1个通用的 16 位和2个8位定时器;

(8)  21个通用I/O引脚,2个具有20mA的电流吸收或电流供给能力;

(9)  小尺寸QLP-40封装,6mm×6mm。

电路原理图如图2-6所示:

图2-6  zigbeeCC2530电路原理图

Zigbee的P0_2、P0_3分别与OK6410开发板上的RXD1和TXD1连接实现数据的传输;Zigbee的P0_6与DHT11的数据端口相连接,实现温湿度数据的传输;P1_4、P1_3、P1_2、P1_1分别接到UL2003A芯片驱动电灯;可调的光敏传感器的数据端口接P1_5端口;P1_6接在电机(空调)的驱动器上,控制电机的转动;P1_7接在减速电机(窗帘)的驱动器上,控制窗帘的开关;P0_4、P0_5与门禁模块相连接,读取门禁卡的信息;P0_0与舵机的信号线相连,控制门的开关。

2.5  控制驱动部分

空调电机的控制和窗帘电机的控制使用的LN298电机驱动模块,其原理图如图所示:

图2-7  LN298电路原理图

灯具的控制驱动使用的是UL2003A驱动芯片。8号引脚接电源的+5V,16号管脚接电源的GND。逻辑电路原理图如下所示:

图2-8  UL2003A逻辑电路原理图

2.6  显示部分

本课题的显示部分使用的4.3寸TFT屏,LCD的硬件主要包括LCD玻璃板、LCD驱动器和LCD控制器。LCD控制器和LCD驱动器之间的接口信号主要有:VD0~VD23、VCLK、HSYNC、VSYNC、VDEN、LCD_PWERN、TSXP、TSYP、TSXM、TSYM[12]。这里的VD0~VD23是LCD像素数据信号线,用来传输要显示的数据;VCLK是显式时钟信号,每个VCLK信号,LCD控制器传送一个像素的数据到LCD;HYSNC是水平同步信号,也称为行同步信号;VSYNC是垂直同步信号,也称为帧同步信号;VDEN是数据使能信号;TSXP、TSXM是用来确定平面上X轴上的坐标;TSYP、TSYM是用来确定平面上Y轴上的坐标。TFT触摸屏和ARM之间的硬件框图如图2-9所示:

图2-9  TFT触摸屏和S3C6410硬件接口图

2.7  门禁部分

门禁系统使用的是RFID读卡模块RC522,利用舵机控制门的开关,当钥匙不正确时刷卡会出现蜂鸣器报警,直到正确的钥匙到了开门才停止报警。门禁部分的基本框图如图2-10所示:

图2-10  门禁部分的基本框图

后面的在基于Linux的智能家居的设计(4)。

版权声明:本文为博主原创文章,未经博主允许不得转载。

时间: 2024-10-15 11:58:46

基于Linux的智能家居的设计(3)的相关文章

基于Linux的智能家居的设计(2)

1  系统整体设计方案 智能家居系统的是一个实时查询家庭的温湿度.照明控制.自己主动控制的设定.集家庭娱乐.智能安防为一体,大量数据快处理.可靠的系统,因此在硬件和软件上都有非常大的要求,因此在这里进行了多方面的考虑有下面两个实现方案: 方案一:利用STM32单片机作为手持终端的控制器,使用按键和12864液晶屏作为人机交互的接口.利用51单片机作为房子内部的电灯.空调.门禁等家电的控制器,利用串口实现STM32单片机和51单片机作为传输数据的通道.这个能够实现.可是.机械按键和12864在智能

基于Linux的智能家居的设计(1)

写在前面:做了半年的毕业设计,找到的工作与这个完全无关,发现自己现在有写不甘心,但是我还是在关注这方面的发展,自己的摸索和前人的帮助我完成了智能家居的一部分,希望这个能够给一些初学者 能够一些便利,毕竟技术是一个开放的,不属于某一个人的. 摘要 本课题主要目的是设计和实现一个基于Linux开发平台的智能家居系统.本系统主要使用PVC板做成的家居模型.本系统硬件使用基于ARM架构的samsung S3C6410芯片做成的OK6410开发板为手持终端,利用Zigbee实现网络通讯,并结合各种电子元器

基于Linux的智能家居的设计(4)

3  开发环境的搭建 本次课题使用的开发环境比较特殊,没有一个现成的集成开发环境,需要自己一步一步的搭建开发环境,开发环境的搭建的过程十分复杂,而且如果没有这个开发环境本次课题就无法进行.因此,在进行设计时,必须要进行开发环境的搭建. 3.1  虚拟机安装和系统安装 在PC机上安装VMware workstation 10.0虚拟机,将虚拟网络改为桥接模式,在虚拟机中安装Ubuntu12.04的系统,然后安装VM-tools. 在windows下面的创建共享目录G:/share,实现window

基于Linux的智能家居的设计(5)

4  软件设计 软件设计部分主要包括uboot移植.内核编译.系统移植.设备驱动编程.应用程序编程(QT编程.mysql数据库编程.控制系统编程).各个模块的功能函数(部分是在windows下面的IAR中实现). 软件部分的结构框图如图4-1所示: 图4-1  软件结构框图 4.1  U-boot移植 由于每个操作系统在运行前必须要运行一段小程序,这个就是通常说的Bootloader,类似windows的BIOS的固件程序[15].通过这段程序可以初始化硬件设备.建立内存空间映射图,从而将系统引

基于Html5的智能家居手机客户端设计(一)——找到openhab的rest

今天开始我的毕业设计,基于HTML5的智能家居手机客户端设计.挑剔了好久,终于找到我可以使用国外开源项目智能家居核心,通过restful(我也不是很懂,毕竟我只是电子信息学院爱好网络). REST描述了一个架构样式的网络系统,比如 web 应用程序.在目前主流的三种Web服务交互方案中,REST相比于SOAP(Simple Object Access protocol,简单对象访问协议)以及XML-RPC更加简单明了,无论是对URL的处理还是对Payload的编码,REST都倾向于用更加简单轻量

基于Linux的OJ系统的设计与开发(一)

最近在研究基于linux的OJ系统,然后想自己写一系列文章记录自己这段时间的学习成果. 首先,从原理上讲,OJ功能实现并不难,最主要解决的是安全性问题.总结一下,而安全性方面问题主要是用户可能提交恶意不友好的代码.关于如何过滤这些不安全的代码,我从网上收集整理了许多资料,大体上思路如下: 先说错误的做法: 1.所有的字符串过滤都是不靠谱儿的,坑人坑自己,C语言强大的宏几乎没有绕不过的字符串过滤,而且误伤也是很常见的,比如,你在程序里要是不小心定义一个叫做fork的变量,那么你的程序别指望可以AC

基于Unity3D的智能家居仿真系统——户型绘制基本功能介绍

本篇我们来介绍一下左侧工具栏中基本绘制的应用. 一.墙体绘制直墙 & 矩形墙绘制墙体时,可以看到上方的工具栏中对墙体进行参数的设定. 弧形墙在建筑版的户型工具中,增加了弧形墙的绘制功能,通过手动输入尺寸大小可以更精准的定义弧形墙的弧度及尺寸. 二.分割线现可对房间进行分割,定义为两块甚至多块区域.从墙体出发同样可以定位尺寸距离进行绘制,不沿墙体也可以在房间内自由绘制.比如走廊.餐厅.客厅.衣帽间等等,想怎么分割就怎么分割. 三.添加结构柱和烟道这两个结构在放置时,会自动吸附墙体,同时户型中会显示

基于Android电视机的ZigBee智能家居系统设计

智能家居是利用先进的计算机技术,嵌入式系统和网络通信技术,将家庭中的各种设备(如照明系统.环境监控.安防系统.网络家电)通过家庭网络连接到一起的,自从美国在1984年真正的智能建筑出现以后,国外已经有将近30年的研究历史,而国内在这方面的研究就相对较晚,从2003年才逐步的应用于高端市场,而且标准不一.由于智能家居的系统具有安全.方便.高效.快捷.智能化等诸多的优点,从而使智能家居的开发建设成为21世界科技发展的必然趋势. 目前市场上使用的无线技术有很多,有蓝牙,WLAN技术等,由于协议复杂,成

智能家居,如何离我们有多远?

早在上世纪,有很多这样的想法:旅行回家的路上,推进开放式热水器在家里.空调.从而有利于回国就能花.这一愿景有许多相似.这应该是矩"智能家居"否则,被称为"智能家居"的最早版本. 眼下,在这样的各种"智慧"充满新世纪.家庭智慧看似积极的暴风雨袭击. 前几年.先是基于物联网的概念,智能的家居产品借助于"物联网"理论,貌似就要开启一个智慧的新时代. 可是,截止眼下,这种基于物联网的智能家居都尚未走入平常百姓家. 很多其它的是停留在了