智能家居中電熱水器設計方案

圖5 無線模塊接口

5.遙控系統(tǒng)硬件框架

該遙控采用PIC微控器、IA4421無線傳輸芯片,基于IA4421的無線模塊工作頻率為433MHz、通訊速率為9.6KB、數(shù)據(jù)傳輸空曠距離不小于110米、至少能夠穿透2堵墻,可以滿足大部分用戶要求。該無線搖控器具有功能如下：設定水溫溫度、顯示水溫溫度、設定即時加熱模式、設定主機電源開關、設定智能控制、功率檔位設定、時間顯示、具備運行模式和睡眠模式、無線學習，當學習鍵按下時，進入學習狀態(tài)，學習指示燈LED亮，當學習成功后，立即返回，LED燈滅，平時為透明數(shù)據(jù)傳送狀態(tài)。遙控系統(tǒng)硬件結構如圖6所示。

圖6 遙控系統(tǒng)硬件框圖

電源部分使用2顆1.5V的AAA電池供電。系統(tǒng)待機的狀態(tài)下，IA4421和PIC16F689都處于睡眠狀態(tài)，LCD關閉，降低系統(tǒng)的功耗。

IA4421模塊電路連接與接收系統(tǒng)的模塊部分基本一樣，如圖4所示，都是使用SPI方式與無線模塊通信。

6. 接收控制系統(tǒng)軟件框圖

圖7 接收控制系統(tǒng)軟件結構

本方案軟件設計結構如圖7所示，由于該流程比較復雜，受篇幅有限，本文只對其比較重要的部分作一個大概的介紹。

6.1 IA4421驅動流程

RF驅動主要是對IA4421寄存器進行初始化設置，如通訊速率、通信頻率、電源管理、輸出功率等進行設置。IA4421的初始化流程如圖8所示，流程簡單，方便用戶更加容易理解和使用。

圖8 IA4421驅動

6.2以太網(wǎng)驅動流程

以太網(wǎng)驅動有3種通訊模式，分別為TCP SERVER模式、TCP CLIENT模式、UDP模式 ，本文使用UDP模式，UDP模式比TCP模式具有更高的效率和更快的速度。在此模式下無需建立連接的請求和應答，數(shù)據(jù)直接進行雙向數(shù)據(jù)傳輸。具體流程簡圖如圖9所示。

圖9 以太網(wǎng)驅動流程

其中，各狀態(tài)說明如下：

①SM_APP_INIT： 起始狀態(tài)，進行初始化，并根據(jù)參數(shù)設置進入相關狀態(tài)。

②SM_APP_ARP_ASK: 向遠端主機發(fā)出地址解析包，根據(jù)IP 地址請求對應的網(wǎng)絡地址。

③SM_APP_ARP_RESOLVE: 接受遠端主機發(fā)出地址解析包，設置遠端主機的網(wǎng)絡地址。

④SM_APP_UDP_SOCKET: 建立UPD 連接。

⑤SM_APP_UDP: 進行UPD連接模式下的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送。

⑥SM_APP_ERROR: 空狀態(tài)，用于程序的調試。

7. RF遙控系統(tǒng)軟件框架

圖10 RF遙控軟件結構

RF遙控軟件流程如圖10所示，包括MCU的初始化、變量初始化、IA4421初始化、LCD初始化、主程序的循環(huán)檢測。

主循環(huán)包括按鍵輸入檢測、無線數(shù)據(jù)發(fā)送、無線信號的接收和反饋數(shù)據(jù)的處理、LCD數(shù)據(jù)顯示，即能正確地發(fā)送用戶輸入的信息以及把熱水器的各個狀態(tài)及時反饋回手持設備的LCD上，讓用戶一目了然。

8. 小結

該方案主要是以IAI442X系列芯片和PIC系列微控制器研發(fā)的智能家居控制方案，可以方便地推廣應用到各種智能家居系統(tǒng)中。