JGZN-01型智能家居單元系統(tǒng)實訓裝置
一、概述
智能電子產(chǎn)品系統(tǒng)是以促進各高職院校智能電子產(chǎn)品系統(tǒng)工程實施的教學改革為目的，以培養(yǎng) “ 具有電子信息產(chǎn)品的安裝、調(diào)試、檢測、維護能力，具備電子信息技術(shù)的開發(fā)、設計、推廣、應用能力的高級技術(shù)應用型專門人才 ” 和 “ 具有電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程管理、質(zhì)量檢測及設備維護能力的高級技術(shù)應用型專門人才 ” 為目標。本系統(tǒng)以基于 Cortex-M3 構(gòu)架的 STM32 系列芯片為核心，采用標準進行模塊化設計，以智能家居為載體，為用戶提供微型化、智能化和網(wǎng)絡化的控制模塊及產(chǎn)品。適用于高職院校智能電子產(chǎn)品系統(tǒng)、智能家居、嵌入式實驗室建設、學生畢業(yè)設計或課程設計、學生課外拓展學習、電子類技能競賽載體等眾多領(lǐng)域。
智能電子產(chǎn)品系統(tǒng)工程實施項目示意圖
二、產(chǎn)品特點
智能電子產(chǎn)品系統(tǒng)為一套標準一室一廳智能家居電子產(chǎn)品實施項目的配置，包含了兩大家庭控制中心：客廳廚房控制中心，臥室衛(wèi)生間控制中心。
智能化：本系統(tǒng)中產(chǎn)品以基于 Cortex-M3 構(gòu)架的 STM32 系列芯片為核心，開發(fā)了一系列智能產(chǎn)品，產(chǎn)品可就地控制，也可家居控制中心的智能家居控制器控制，還可以通過以太網(wǎng)、手機等控制。
網(wǎng)絡化：本智能電子產(chǎn)品系統(tǒng)工程實施項目具有以太網(wǎng)和 RS485 標準的兩種通訊協(xié)議。各控制中心智能家居控制器通過以太網(wǎng)與家庭信息互聯(lián)處理中心通訊；各智能產(chǎn)品通過 RS485 總線與家庭控制中心控制器通訊。
標準化： 系統(tǒng)采用模塊化設計，在一個最小系統(tǒng)板的基礎上可隨意組合不同的模塊，用戶亦可根據(jù)擴展接口定義自己設計特殊的模塊，使其具有特殊功能。各模塊尺寸及特殊功能設計都按照一定標準執(zhí)行，這些標準亦可提供給用戶，方便用戶自主擴展設計。
擴展性：智能家居控制器及 RS485 擴展模塊均為標準模塊式產(chǎn)品，預留標準的以太網(wǎng)接口、 RS485 接口、 I\O 、 AD 、 DA 接口，可將家居模型任意改變、配置相關(guān)智能產(chǎn)品、亦可增加第三方產(chǎn)品。
實用性： 本系統(tǒng)包含智能家居中智能家居控制器、智能插座、多功能面板、電動窗簾、電動窗戶、光強及溫濕度計等各方面智能產(chǎn)品，可用于教學、也可實用于家中。
安全性： 模塊接口都有特殊的防反插防錯插本設計，確保各模塊不會因操作不當而損毀。對于強電部分的模塊不僅有隔離系統(tǒng)，更裝有防觸碰裝置，以防用戶在通電情況下因誤碰而發(fā)生觸電危險，保證用戶用電安全。
三、技術(shù)條件
1.輸入電源：單相 AC220V±10% 50±2%Hz
2.整機容量： ≤2kVA
3.網(wǎng)孔板式電氣安裝屏尺寸： 120cm*200cm*60cm
4.實訓臺上裝置提供 RS-485 和以太網(wǎng)兩種通訊接口
四、配置
序號 |
房間名稱 |
安裝設備 |
數(shù)量 |
1 |
客廳、廚房 |
工程實訓臺鈑金（平面網(wǎng)孔板） |
1 |
智能家居控制器 |
1 |
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光強及溫濕度計 |
1 |
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智能插座 |
1 |
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86型開關(guān)插座 |
1 |
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電茶壺 |
1 |
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多功能面板 |
1 |
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交流調(diào)光燈 |
1 |
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螺口燈座 |
2 |
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節(jié)能燈 |
1 |
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LED燈 |
1 |
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紅外探測器 |
1 |
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煙火災探測器 |
1 |
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可然氣體探測器 |
1 |
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排風扇 |
1 |
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電控鎖 |
1 |
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2 |
臥室、衛(wèi)生間 |
工程實訓臺鈑金（平面網(wǎng)孔板） |
1 |
7寸觸摸屏 |
1 |
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智能家居控制器 |
1 |
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智能插座 |
1 |
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86型開關(guān)插座 |
1 |
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多功能面板 |
1 |
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交流調(diào)光燈 |
1 |
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螺口燈座 |
2 |
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節(jié)能燈 |
1 |
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白熾燈 |
1 |
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紅外探測器 |
1 |
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煙火災探測器 |
1 |
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雙光束對射紅外探測器 |
1 |
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玻璃破碎探測器 |
1 |
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3 |
J-Link仿真器 |
1 |
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4 |
16口交換機 |
1 |
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5 |
電腦管理軟件 (Labview 應用軟件 ) |
1 |
五、系統(tǒng)介紹
電子技術(shù)成為近代科學技術(shù)發(fā)展的一個重要標志。從十九世紀末發(fā)展至今，電子技術(shù)已無處不在：近至計算機、手機、電視、音響等生活常用品，遠至工業(yè)、航天、軍事等領(lǐng)域都可以看到電子技術(shù)的身影。電子技術(shù)在二十世紀的迅速發(fā)展大大推動了航空航天技術(shù)、遙測傳感技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機技術(shù)以及網(wǎng)絡技術(shù)等多門類技術(shù)的興起與發(fā)展。同時隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，各類電子產(chǎn)品也越來越趨向微型化、智能化和網(wǎng)絡化。 智能電子產(chǎn)品系統(tǒng)為一套標準兩室兩廳智能家居電子產(chǎn)品實施項目的配置，包含了兩大家庭控制中心（客廳廚房控制中心、臥室衛(wèi)生間控制中心）；以及一套智能家居管理軟件。兩大家庭控制中心通過以太網(wǎng)與家庭信息互
聯(lián)處理中心聯(lián)系，達到家庭安全防護系統(tǒng)、網(wǎng)絡服務系統(tǒng)和家庭自動化系統(tǒng)組成的家庭綜合服務與管理集成系統(tǒng)的目的，從而實現(xiàn)全面的安全防護、便利的通訊網(wǎng)絡以及舒適的居住環(huán)境的家庭住宅。
網(wǎng)絡拓撲圖如下圖所示
智能電子產(chǎn)品系統(tǒng)網(wǎng)絡示意圖
1. 家庭控制中心說明：
客廳廚房控制中心
客廳廚房控制中心包含智能家居控制器、電控鎖、多功能面板、節(jié)能燈、排氣扇、智能調(diào)光開關(guān)、智能光強及溫濕度計、智能插座、電茶壺、可燃氣體探測器、煙火災探測器及紅外探測器。
電控鎖通過智能家居控制器控制門的開啟；多功能面板控制客廳、廚房燈的開關(guān)；智能調(diào)光開關(guān)調(diào)節(jié) LED 燈的亮度、也可通過 485 總線與智能家居控制器通訊，通過情景模式智能調(diào)節(jié) LED 燈的亮度；智能光強及溫濕度計顯示采集客廳溫濕度及光照度；智能插座控制和采集電茶壺的電源和電量信息，可合理分配用電負荷；可燃氣體探測器、煙火災探測器及紅外探測器用于組件家居系統(tǒng)的安防系統(tǒng)。
多功能面板、智能調(diào)光開關(guān)、智能光強及溫濕度計、智能插座通過 485 總線與智能家居控制器通訊，可燃氣體探測器、煙火災探測器、紅外探測器及電控鎖通過 I\O 口與智能家居控制器通訊。
智能電子產(chǎn)品系統(tǒng)客廳廚房安裝配置圖
臥室衛(wèi)生間控制中心
臥室衛(wèi)生間控制中心包含智能家居控制器、觸摸屏、多功能面板、智能調(diào)光開關(guān)、智能插座、煙火災探測器、紅外探測器、玻璃破碎探測器、雙光束對射紅外探測器。
觸摸屏通過 485 與智能家居控制器通訊，可實現(xiàn)遙控、遙信、遙調(diào)及情景模式的設定；智能調(diào)光開關(guān)調(diào)節(jié)白熾燈的亮度、也可通過 485 總線與智能家居控制器通訊，通過情景模式智能調(diào)節(jié)白熾燈的亮度；多功能面板控制臥室、衛(wèi)生間燈的開合；智能插座控制和采集相關(guān)用電設備電源和電量信息，可合理分配用電負荷；煙火災探測器、紅外探測器、玻璃破碎探測器、雙光束對射紅外探測器用于組件家居系統(tǒng)的安防系統(tǒng)。
觸摸屏、多功能面板、智能調(diào)光開關(guān)、智能插座通過 485 總線與智能家居控制器通訊，煙火災探測器、紅外探測器、玻璃破碎探測器及雙光束對射紅外探測器通過 I\O 口與智能家居控制器通訊。
智能電子產(chǎn)品系統(tǒng)臥室衛(wèi)生間安裝配置圖
2．智能家居電腦管理軟件說明
智能家居電腦管理軟件是基于 Labview 應用軟件，是 QS-iHome-III 智能電子產(chǎn)品系統(tǒng)的集中管理手段和工具，它讓整個家居系統(tǒng)在電腦屏幕上一覽無遺，使系統(tǒng)調(diào)試與功能設置易如反掌。本管理軟件通過以太網(wǎng)協(xié)議與智能家居控制器底層協(xié)議，應用層面的合作，開發(fā)可控制主流智能家居系統(tǒng)，實現(xiàn)智能燈光控制、智能電器控制、智能溫度控制、智能窗戶控制、智能窗簾控制、智能安防控制、智能遙控控制、智能定時控制、智能網(wǎng)絡控制、智能遠程控制、智能場景控制等功能的軟件。
LabVIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國國家儀器（ NI ）公司研制開發(fā)的，類似于 C 和 BASIC 開發(fā)環(huán)境，但是 LabVIEW 與其他計算機語言的顯著區(qū)別是：其他計算機語言都是采用基于文本的語言產(chǎn)生代碼，而 LabVIEW 使用的是圖形化編輯語言 G 編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。
3. 智能電子產(chǎn)品說明
智能家居控制器
智能家居控制器以基于 Cortex-M3 構(gòu)架的 STM32 系列芯片為核心的標準模塊式產(chǎn)品，預留標準的以太網(wǎng)接口、 4 路 RS485 接口、 I\O 、 AD 、 DA 接口。
智能插座
插座以基于 Cortex-M3 構(gòu)架的 STM32 系列芯片為核心的智能產(chǎn)品，內(nèi)含 ADE7753 電能芯片、液晶屏、繼電器等，可計量顯示對應家用電器的電量參數(shù)，并可設置何時啟動該家用電器的電源，可合理分配家中用電負荷，實現(xiàn)智能電網(wǎng)功能?？赏ㄟ^ 485 總線與家庭控制中心通訊。也可獨立工作。
多功能面板
多功能面板以基于 Cortex-M3 構(gòu)架的 STM32 系列芯片為核心的智能產(chǎn)品，包含 4 路繼電器輸出，可同時控制 4 路負載（燈、排氣扇等），可通過 485 總線與家庭控制中心通訊。也可獨立工作。
調(diào)光開關(guān)
調(diào)光開關(guān)以基于 Cortex-M3 構(gòu)架的 STM32 系列芯片為核心的智能產(chǎn)品，采用光耦隔離來控制 MOS 管的通斷，使用半波整流穩(wěn)壓技術(shù)來實現(xiàn)強電控制部分的直流電供應， PWM 波控制占空比即控制調(diào)光，負載可為白熾燈及 LED 燈，可通過 485 總線與家庭控制中心通訊。也可獨立工作。
光強及溫濕度計
光強及溫濕度計以基于 Cortex-M3 構(gòu)架的 STM32 系列芯片為核心的智能產(chǎn)品，顯示采集對應區(qū)域的溫濕度信息，并可通過 485 總線傳遞給家庭控制中心的智能家居控制器。
觸摸屏
本裝置采用的彩色觸摸屏是一套以嵌入式低功耗 CPU 為核心（主頻 400MHz ）的高性能嵌入式一體化觸摸屏。該產(chǎn)品設計采用了 7 英寸高亮度 TFT 液晶顯示屏（分辨率 800×480 ），四線電阻式觸摸屏，高檔塑料結(jié)構(gòu) , 工業(yè)級低功耗， CPU400MHz,64M 內(nèi)存 ,64M 閃存 ,1*RS232( 隔離接口 ),1*RS485( 隔離接口 ),1*USB 接口 ( 一主一從 ) ， 24VDC 電源輸入 , 功耗小于 7W 。同時還預裝了嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)組態(tài)軟件。
可通過 485 與智能家居控制器通訊，可實現(xiàn)遙控、遙信、遙調(diào)及情景模式的設定。
紅外探測器
紅外探測器是一種當入侵者接近它時能觸發(fā)報警的探測裝置。報警信號采集到智能家居控制器中，配合組成安防系統(tǒng)。
雙光束對射紅外探測器
雙光束對射紅外探測器其基本的構(gòu)造包括瞄準孔、光束強度指示燈、球面鏡片、 LED 指示燈等。其偵測原理乃是利用紅外線經(jīng) LED 紅外光發(fā)射二極體，再經(jīng)光學鏡面做聚焦處理使光線傳至很遠距離，由受光器接受。當光線被遮斷時就會發(fā)出警報。報警信號采集到智能家居控制器中，配合組成安防系統(tǒng)。
玻璃破碎探測器
玻璃破碎探測器利用壓電陶瓷片的壓電效應（壓電陶瓷片在外力作用下產(chǎn)生扭曲、變形時將會在其表面產(chǎn)生電荷），可以制成玻璃破碎入侵探測器。對高頻的玻璃破碎聲音（ 10k ～ 15kHZ ）進行有效檢測，而對 10kHZ 以下的聲音信號（如說話、走路聲）有較強的抑制作用。玻璃破碎聲發(fā)射頻率的高低、強度的大小同玻璃厚度、面積有關(guān)。報警信號采集到智能家居控制器中，配合組成安防系統(tǒng)。
煙火災探測器
煙火災探測器根據(jù)煙霧粒子對光的吸收和散射作用，光電感煙式火災探測器可分為減光式和散射光式兩種類型。散射光型光電感煙探測器目前已經(jīng)成為主流。報警信號采集到智能家居控制器中，配合組成安防系統(tǒng)。
可燃氣體探測器
可燃氣體探測器對單一或多種可燃氣體濃度響應的探測器。是利用難熔金屬鉑絲加熱后的電阻變化來測定可燃氣體濃度。當可燃氣體進入探測器時，在鉑絲表面引起氧化反應（無焰燃燒），其產(chǎn)生的熱量使鉑絲的溫度升高，而鉑絲的電阻率便發(fā)生變化。報警信號采集到智能家居控制器中，配合組成安防系統(tǒng)。
4. 項目配置說明
智能家居產(chǎn)品非常靈活，使用場所、家居戶型各不相同，用戶需求靈活多變，本智能電子產(chǎn)品系統(tǒng)工程實施項目的基本配置為一室一廳戶型，配置的設備可根據(jù)要求更改。
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