基于HBS协议手持编址器的设计与开发
发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:346
摘要：基于hbs协议的智能家居系统基础上，提出了手持编址器的设计思想、方法，并给出系统的软硬件实现，最后结合实例，简要介绍手持编址器的操作。
关键词：hbs 智能 手持编址器
1 基于hbs协议的智能家居系统
家庭总线系统hbs(home bus system)是由日立、三菱、松下、东芝等公司联合提出的，由日本电子机械工业协会与电波技术协会共同制定的。根据hbs标准，家庭总线由一条同轴电缆和四对双绞线构成，前者用于传输图像等视频信号，后者用于传输语音、数据和控制信号[l]。家用电器经hbs互联，组成一个完整的家庭网络。本项目以hbs的子集为目标，用一对双绞线实现分布式智能照明安防系统。
基于hbs的智能家居系统如图1所示。
智能家居系统由四部分组成：主控模块、传感器、执行器和辅助模块。主控模块是智能家居系统的核心，每套设备必备，负责总线供电、信号仲裁和组态信息的存储。手持编址器属于主控模块。通过手持编址器，用户可以灵活地给传感器、执行器设置地址；通过地址绑定，灵活组合出各种控制功能而无需变更系统布线。传感器是系统的输入通道，控制指令由传感器发出，红外／无线接收器提供系统的遥控接口。执行器是系统的输出通道，
它根据控制指令驱动具体的对象。辅助模块扩展系统的功能(电话模块实现异地遥控功能；耦合器将系统的通信距离从600m扩到1200m)。
系统的主要功能：一对一控制(一个传感器控制一个执行器)、一对多控制、多对一控制、场景控制(一处传感器控制多处执行器到某一状态)、状态显示、红外遥控、安全监控(防盗、防煤气泄漏、防火、报警，通过电话远程监控)。
系统主要技术指标：网络节点间通信距离最大600m、通信速度4800bps、网络通信节点数最多256点、网络节点可编程可记录、具有软件校验错误功能、供电电压24v直流[2]。
图1
2 手持编址器设计方案
手持编址器采用矩阵扫描电路产生键位码，经识别后，进行编码转化，产生一组脉宽串行指令码，经三极管放大后驱动红外发射管发射出不同脉冲编码的红外线。
由于手持编址器不需要像遥控器那样进行远距离操作，所以信号没有采用载波的方式进行通信，而是直接把发射和接收引脚接到了at89c52的串口上，经三极管放大后，直接输出。这样可以简化系统的软／硬件设计，降低成本[3]。
2．1 硬件设计
手持编址器的硬件电路如图2所示。
从图2可以看出，手持编址器的硬件结构主要由电源调理模块、mcu、人机界面、红外收发模块以及蜂鸣器模块构成。下面主要介绍一下mcu和电源调理模块。
2．1．1 mcu介绍
从性价比、开发环境等多方面考虑，系统以atmel公司的at89c52作为主控模块的mcu。at89c52是当今最流行的mcu之一，与mcs-51系列微处理器兼容，是采用cmos工艺制造的一款低功耗、高性能的8位微处理器，片内有8k字节可编程的flash rom(可擦写1000次)，256字节的ram。at89c52的特性如下：
(1)一个8位算术逻辑单元；
(2)32个可编程i／o口；
(3)3个16位定时／计数器；
(4)可编程的全双工串行通信；
(5)8个中断源，2个中断优先级；
(6)可选高达24mhz的晶振；
(7)idle和power down两种工作方式降低功耗；
2．1．2 电源调理模块
因为编址器是手持设备，所以其4．5v供电电源由3节1．5v的干电池提供。手持编址器中采用的液晶是3．3v供电，所以需要将dc 4．5v变换成dc 3．3v。如图2，当shdn=1时，4．1v稳压管起稳压作用，q1的基极(b)有4．1v的电压，并且此时q1处于饱和导通状态，由于q1的基极和发射极之间(b-e)有0．7v压降，由4．1-0．7＝3．4v，q1的发射极就产生了大约3．3v的电压。当shdn=0时，该dc-dc变换电路停止工作。通过改变电阻r1的值，可以改变该转换电路的供电电流。电路中电解电容c3、c4起储能和低频滤波作用，瓷片电容c5起高频滤波作用。
图2
2．2
摘要：基于hbs协议的智能家居系统基础上，提出了手持编址器的设计思想、方法，并给出系统的软硬件实现，最后结合实例，简要介绍手持编址器的操作。
关键词：hbs 智能 手持编址器
1 基于hbs协议的智能家居系统
家庭总线系统hbs(home bus system)是由日立、三菱、松下、东芝等公司联合提出的，由日本电子机械工业协会与电波技术协会共同制定的。根据hbs标准，家庭总线由一条同轴电缆和四对双绞线构成，前者用于传输图像等视频信号，后者用于传输语音、数据和控制信号[l]。家用电器经hbs互联，组成一个完整的家庭网络。本项目以hbs的子集为目标，用一对双绞线实现分布式智能照明安防系统。
基于hbs的智能家居系统如图1所示。
智能家居系统由四部分组成：主控模块、传感器、执行器和辅助模块。主控模块是智能家居系统的核心，每套设备必备，负责总线供电、信号仲裁和组态信息的存储。手持编址器属于主控模块。通过手持编址器，用户可以灵活地给传感器、执行器设置地址；通过地址绑定，灵活组合出各种控制功能而无需变更系统布线。传感器是系统的输入通道，控制指令由传感器发出，红外／无线接收器提供系统的遥控接口。执行器是系统的输出通道，
它根据控制指令驱动具体的对象。辅助模块扩展系统的功能(电话模块实现异地遥控功能；耦合器将系统的通信距离从600m扩到1200m)。
系统的主要功能：一对一控制(一个传感器控制一个执行器)、一对多控制、多对一控制、场景控制(一处传感器控制多处执行器到某一状态)、状态显示、红外遥控、安全监控(防盗、防煤气泄漏、防火、报警，通过电话远程监控)。
系统主要技术指标：网络节点间通信距离最大600m、通信速度4800bps、网络通信节点数最多256点、网络节点可编程可记录、具有软件校验错误功能、供电电压24v直流[2]。
图1
2 手持编址器设计方案
手持编址器采用矩阵扫描电路产生键位码，经识别后，进行编码转化，产生一组脉宽串行指令码，经三极管放大后驱动红外发射管发射出不同脉冲编码的红外线。
由于手持编址器不需要像遥控器那样进行远距离操作，所以信号没有采用载波的方式进行通信，而是直接把发射和接收引脚接到了at89c52的串口上，经三极管放大后，直接输出。这样可以简化系统的软／硬件设计，降低成本[3]。
2．1 硬件设计
手持编址器的硬件电路如图2所示。
从图2可以看出，手持编址器的硬件结构主要由电源调理模块、mcu、人机界面、红外收发模块以及蜂鸣器模块构成。下面主要介绍一下mcu和电源调理模块。
2．1．1 mcu介绍
从性价比、开发环境等多方面考虑，系统以atmel公司的at89c52作为主控模块的mcu。at89c52是当今最流行的mcu之一，与mcs-51系列微处理器兼容，是采用cmos工艺制造的一款低功耗、高性能的8位微处理器，片内有8k字节可编程的flash rom(可擦写1000次)，256字节的ram。at89c52的特性如下：
(1)一个8位算术逻辑单元；
(2)32个可编程i／o口；
(3)3个16位定时／计数器；
(4)可编程的全双工串行通信；
(5)8个中断源，2个中断优先级；
(6)可选高达24mhz的晶振；
(7)idle和power down两种工作方式降低功耗；
2．1．2 电源调理模块
因为编址器是手持设备，所以其4．5v供电电源由3节1．5v的干电池提供。手持编址器中采用的液晶是3．3v供电，所以需要将dc 4．5v变换成dc 3．3v。如图2，当shdn=1时，4．1v稳压管起稳压作用，q1的基极(b)有4．1v的电压，并且此时q1处于饱和导通状态，由于q1的基极和发射极之间(b-e)有0．7v压降，由4．1-0．7＝3．4v，q1的发射极就产生了大约3．3v的电压。当shdn=0时，该dc-dc变换电路停止工作。通过改变电阻r1的值，可以改变该转换电路的供电电流。电路中电解电容c3、c4起储能和低频滤波作用，瓷片电容c5起高频滤波作用。
图2
2．2
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