最新畢業論文基于單片機的智能插座的設計含電路圖-資料下載頁

　　

【正文】 我們通常在一個新的房子施工過程中需要添加控制線，而且必須在室內裝飾安裝之前完成。電源插座的無線設備提供了一個更靈活的方式來實現遠程控制功能。有了這些設備，你不再需要破壞原有的室內裝飾來進行系統升級或維護。這些設備對于原來的那些沒有安裝家庭自動化基礎設施的老房子更有用。如圖1所示，家庭自動化網絡的提出其實是一個實際應用的無線傳感器和執行器網絡。家庭自動化網絡是由幾個傳感器節點，多個無線電源插座模塊和一個基站組成的。每個電源插座模塊被設計成執行器節點添加到家庭自動化網絡中。傳感器節點和執行器節點部署在家庭環境和他們自主地形成多跳網狀網絡。該基站可以提供多個接口網狀網絡的本地用戶交互和遠程網絡管理。圖1 在家庭環境中的無線電源插座系統。提出的電源插座系統的核心部件是無線電源插座模塊。它在可靈活控制的家電產品中起著重要的作用。它被設計作為一個執行器節點來執行遠程控制的功能。圖2顯示出提出的電源插座模塊結構的分解圖。它是由一個符合ZigBee標準的射頻收發器，主板和電源變壓器組成，所有這些都安裝在一個塑料殼中。RF收發器由一個擴展連接器與主板連接。 GHz頻段并建立與其他的無線通信信道范圍內的節點。主板使用的是低成本MCU實現控制邏輯和一個特定的芯片來驅動繼電器。所提出電源插座模塊的原型是如圖3所示。該原型的尺寸是196毫米163毫米60mm。有6個插口，其中每個單獨控制。圖4顯示出了該電源插座模塊的軟件控制流程。它首先需要在其上電后搜索附近其他工作節點。它通過收聽周圍的交通廣播，建立了附近的信息表。電源插座模塊根據它們之間的通信能源成本從附近信息表中選擇一個節點，作為它的父級。具有最低通信的能源成本的鄰居節點將被選為父級。路由信息也將定期在整個網絡中廣播告訴其他父節點的信息。當這些動作完成，電源插座模塊將成功加入家庭網絡，并開始發送或接收數據包。當一個消息被接收時，電源插座模塊首先通過分析數據包報頭判斷，它到底是命令消息還是路由信息。路由信息將被直接發送到發送緩沖區作為下一個目的地。該命令消息將被進一步分析，以獲得特定的操作命令。圖2 提出的電源插座模塊的結構分解。圖3 無線電源插座模塊的原型。圖4 控制流電源插座模塊。圖5 演示實驗的測試平臺設置。一個為了驗證提出的電源插座的基本功能的簡單的家庭自動化網絡系統的測試平臺的模塊在我們的實驗室中已經被創建。如圖5所示，測試平臺包括一個電源插座模塊，熱電紅外線傳感器模塊，基站，手持式終端，以及一些一般使用交流電源的家電。電源插座模塊，PIR傳感器模塊和基站彼此之間的無線通信時通過Zigbee協議實現的。手持式裝置，如掌上電腦和智能手機，可以用作便攜式用戶終端來控制家庭網絡系統。該終端通過與基站建立藍牙連接來與家庭網絡中的節點進行通信。用戶可以方便地使用這些移動終端來控制家庭網絡里的每一個設備。圖6顯示了電源插座系統運行在不同的移動終端的圖形用戶界面。我們設計了掌上電腦和智能手機上的GUI來分別滿足各種終端用戶的需要。掌上電腦有一個更快的處理器和更大的觸摸屏。因此，我們可以在它上面更友好的實現用戶交互。該智能手機雖然沒有觸摸屏，但可以只用一只手按壓搖桿按鈕和鍵盤來靈活操作。該圖形用戶界面顯示每個電源插座和PIR傳感器模塊的實時狀態。如果我們要開啟或關閉其中一個插座，從列表中選擇相應的項目，并按下，該命令將被發送到電源插座模塊。 為了測試無線電源插座模塊的功能，一個主動的照明實驗已經制定并在測試平臺上進行。如圖7是實驗的過程。PIR傳感器模塊被放置在桌子的邊緣，來監控任何通過走廊的人。電源插座模塊和基站被放置在桌子的角落。當PIR傳感器模塊檢測人體的存在時，將向上面的基站立即發送狀態的變化信息。然后，該基站將像下屬的電源插座模塊發送命令來打開燈和電扇在該人進入下一個區域之前。這是一個全自動過程并預定義的例程。我們也可以使用上述描述的移動終端手動控制過程。它在日常家庭生活中是非常有用的，當我們在晚上從一個房間移動到另一個房間。如果有更多的PIR傳感器模塊和更多的電源插座模塊，我們可以設計更多智能化的算法來預見人打算訪問的下一個目的地了。(a) (b)圖6 運行在手持終端的圖形用戶界面。 （a）在智能手機。 （b）掌上電腦。 (a) 0s (b) 1s (c) 2s (d)3s圖7 主動照明實驗。我們已經提出了一個無線電源插座系統來遠程控制家電。所提出的插座模塊加入了ZigBee無線電到它的架構，所以具有了網狀組網能力。傳感器和執行器網絡的行程可以通過部署電源插座模塊連同其他傳感器節點進入家庭環境。電源插座模塊的基本功能已經在測試平臺上通過執行照明的實驗測試。實驗結果表明，提出的電源插座模塊成功的實現遠程控制各種很少家電的基礎設施。它提供了更快，更靈活的方式建設和部署家庭自動化網絡。參考文獻[1] C. D. Nugent, D. D. Finlay, P. Fiorini, Y. Tsumaki 和 E. Prassler,“家庭自動化作為獨立生活的一種方式，”碩士論文。AUTOM。 SCI收錄。英，第一卷。5，第1號，第18頁，2008年1月。[2] M. Chan, D. Esteve, C. Escriba 和 E. Campo,“對智能家居目前的狀態和未來的挑戰的審查”在生物醫學中計算機的方法和程序，第二卷。91，第1號，2008年7月，第5581頁。[3] K. Romer 和 F. Mattern,“無線傳感器網絡的設計空間網絡，” IEEE無線通信，第一卷。11，N 6，第5461頁，12月2004[4] . Jung and . Lee,“ZigBee設備的訪問控制和可靠的數據傳輸是基于ZigBee的健康監測系統，”第十屆國際法律程序會議上先進的通訊技術，ICACT2008年，鳳凰公園，韓國，2008年2月17日至20日，第795797頁。[5] IlKyu Hwang and JinWook Baek,“基于數字門鎖的無線接入監測和控制系統，” IEEE Trans Consum Electron, 第53卷，第4號，第1724年至1730年，2007年。[6] WanKi Park, Intark Han and KwangRoh Park,“基于ZigBee的動態多個傳統IR控制的數字消費控制方案設備，” IEEE Trans Consum Electron, 第53卷，第一號，第172177頁，2007。[7] ChiaHung Lien, YingWen Bai and MingBo Lin,“家用電源管理的遠程控制電源插座系統，” IEEETrans Consum Electron,第53卷，第4號，16341641頁，2007年。宋光明，(S’04M’05)，1974年12月14日出生于中國宜春市，在1997年和2001年。在2004年，他獲得了中國合肥科技大學控制科學博士學位。 從2004年到2006年間，他是中國東南大學機器人傳感器和控制實驗室的一名研究員。自2006年，他一直在中國東南大學儀器科學與工程學院。他目前是中國東南大學儀器科學與工程學院的副教授。他目前的研究興趣包括無線傳感器網絡，分布式測量和控制，網絡機器人。 宋博士是中國傳感器網絡技術委員會計算機學會的一員。2004年。2007年。他目前是中國南京東南大學儀器科技博士候選人。他的研究興趣包括傳感器網絡，移動機器人嵌入式系統和應用。2006年，張薇娟在西安工程大學電信系獲得了電子信息學士學位。目前，她是中國南京東南大學測量技術與儀器MS的候選人。她的研究興趣包括無線傳感器網絡，家庭自動化系統，無處不在的運算。宋愛國（M39。98）1968年11月11日出生于中國黃山市。他于1990年，在1993年從南京航空和控制，在1996年，在中國南京東南大學獲得測量與控制博士學位。 從1996年到1998年期間，他是中國東南大學智能信息處理實驗室的一名副研究員。從1998年到2000年，他是中國東南大學儀器科學與工程學院的學院副教授。從2000年到2003年，他中國東南大學是機器人的傳感器和控制實驗室主任。從2003年4月至2004年4月，他是美國西北大學實驗室智能機械系統的客座科學家。目前，他是中國東南大學儀器科學與工程學院一個教授。他目前的興趣集中在遙控操作，觸覺顯示屏，Internet遙控機器人，分布式測量系統。 宋博士是中國儀器儀表協會的成員和中國機器人協會的成員。他作為中國機器人期刊的副編輯。附錄B 源程序 附錄C 硬件連接圖附錄D 實物圖