智能家居精华设计方案参考集锦（二）

一、基于单片机的智能家居安防系统设计方案

摘要： 介绍了一种以AT89S52单片机为控制核心， 通过DTMF公用电话网和CAN 总线传递的多节点家居安防系统设计方案。本智能家居安防系统集防火、防盗、防燃气为一体， 可实现自动检测与自动语音拨号报警。详细介绍了DTMF收发电路、通话电路和CAN 总线传输等电路。实验结果表明， 本系统功能实用， 信息传递实时可靠，适用于家居安防或其他场所的安防系统。

　　1 引言

　　现在的安防系统可借助计算机技术、IC 卡技术、通信技术等来实现，CAN总线应用于安防系统对家居智能化发展起到了良好的促进作用。而把DTMF 技术应用于安防系统， 不需要专门的布线， 不占用无线电频率资源， 没有电磁污染。文中设计了一种基于CAN 总线和DTMF技术的以AT89S52单片机为核心的新型智能家居安防系统， 使原来小区安防系统的实时性和可靠性有了一个新层次的提高。本系统可以对整个家居的安全环境进行实时监控， 监控的范围包括室内防盗、火灾报警、煤气泄露等一系列不安全因素。一旦有上述事故发生， 该报警系统就会发出相应的报警信息， 用语音播出警情类别， 向远方用户和相关部门提供警情语音。

　　2 系统总体构成

　　系统框图如图1所示。单片机控制DTMF收发电路、数字语音电路、摘挂机控制电路。探测器能够快速、准确地监测到住宅的异常状况， 经确认后及时通知控制器， 再由单片机来控制电话接口电路， 实现模拟摘机， 自动拨打预先设置的电话号码进行语音报警并通知管理中心。当监测到对方回应后， 自动恢复警戒状态。

图1 家居安防系统框图

　　3 硬件设计

　　系统主控部分采用AT89S52单片机， 无需扩展外部存储器。看门狗电路采用具有可编程的串行EEPROM - X25045。X25045依次存储了标志字段、话机号码、警情代号、系统设置等数据信息。数字语音电路采用数字语音芯片ISD1420。系统中ISD1420仅作为基本录放音电路， 所以所有的地址线全部置为0, 因此放音的起始地址是0。语音信号由驻极话筒拾取， 从M IC 和M IC REF两端输入芯片内部的放大器放大， 经过功放后的音频信号从SP+ 被用来与通话电路相连， 以送出语音信号。

　　3. 1 振铃检测及模拟摘挂机单元

　　系统并于电话线两端， 时刻处于监控状态， 不会影响电话的正常工作。当系统接收到振铃信号时，会进行振铃检测。振铃信号经三个反相器后接入AT89S52的P3. 4口。若5次振铃后无人接听， 则系统进入自动摘机状态。单片机P1. 2 引脚输出高电平， 三极管V501导通则继电器K1 动作， 将负载电阻接入电路实现模拟摘机。此后电话线上就会出现大于10mA 的电流， 交换中心检测到这一电流后就不再输出振铃信号而是转为接通电话。如果振铃信号没有达到预设值就消失， 则单片机的计数值清零，控制器不动作。

　　3. 2 DTMF收发单元

　　DTMF收发电路采用DTMF 信号编/解码芯片MT8880[ 5] 芯片， 单片机通过DTMF收发电路拨出电话号码进行电话报警， DTMF 收发电路如图2所示。

图2 DTMF收发电路

　　MT8880提供了与微处理器相连的接口， 以对其发送、接收和工作模式进行控制。它的接收部分采用单端输入， 由R27、R28和C16 组成， 其输入电压增益为1, 通过改变R28可调节输入信号的增益。它的发送部分由R29、C17、C18和XTAL2构成。它的控制部分由R30 和C19 构成。IRQ /CP 与单片机P3. 5 脚相连。当MT8880接收到有效的双音多频信号时， 单片机进行中断处理。MT8880 的IN - 端和通话电路TEA 1062 的QR 端相连， MT8880 的TONE端和TEA1062的DTMF端相连。

　　3. 3 通话单元

　　通话电路使用电话机专用通话集成电路TEA1062。送话时， 语音信号（来自ISD1420）通过M IC + 引脚输入， DTMF信号（来自MT8880）通过DTMF引脚输入， 经过TEA1062 放大后从LN 引脚一起送到电话外线上。受话时， 信号通过消侧音网络， 从IR 引脚输入， 放大后从引脚QR 输出， 分两路： 一路送到ISD1420的ANA IN 端供语音录制用，另一路送到MT8880的IN - 端提取DTMF信号。

　　3. 4 CAN 总线数据传输单元

　　CAN 总线数据传输单元由两部分构成， 一部分是CAN 控制器， 实现对总线数据的交互与控制， 另一部分是CAN 数据收发器， 实现数据的网络传输。

　　单片机AT89S52通过控制CAN 控制器来实现对总线的访问， 同时还负责功能单元的测量和控制， CAN 总线接口电路如图3所示。

图3 CAN总线接口电路

　　AT89S52 通过中断方式访问CAN 控制器SJA1000, 为了增强CAN 总线节点的抗干扰能力，SJA1000通过高速光耦6N137 与CAN 总线驱动器PCA82C50 相连。PCA82C50 的CANH 和CANL引脚各自接了一个5 的电阻与CAN 总线相连， 可以起到限流作用， 以免PCA82C50受到过电流冲击。

　　4 软件设计

　　系统的软件采用模块化设计， 主要包括主程序模块、CAN 通信模块、振铃检测模块、语音报警模块、DTMF收发模块等， 这里主要介绍主程序和CAN通信模块设计。

　　4. 1 主程序设计

　　主程序主要完成各功能模块的调用， 检测系统输入， 然后根据系统状态进行判断处理。程序进行主循环之前还要进行必要的初始化， 如MT8880、ISD1420、SJA1000、相关标志位等。主程序流程如图4所示。

图4 主程序流程图

 

　　4. 2 CAN 通信模块设计

　　CAN 通信模块包括控制器初始化、数据接收和发送子程序。SJA1000有复位模式和工作模式两种状态， 两种状态下寄存器配置不同。当参数设置完后， CPU 发出命令， SJA1000 处于工作状态， 进行正常通信。如果通信出错， CPU 会使SJA1000 回到复位模式。接收模块负责节点报文的接收及相关处理。接收过程中CPU 会读数据， 根据命令字判断数据帧的类型进行不同处理。发送模块负责报文的发送， SJA1000 发送数据前， 要判断是否满足发送条件， 如果满足， 则把报文帧信息、标识符和要发送的数据写入缓冲区， 即可发送。JA 1000的收发流程图如图5所示。

图5 JA 1000的收发流程图

　　5 结束语

　　本系统以AT89S52单片机为核心， 不用对电话网进行任何改造， 实现对家居设防点进行自动检测和语音报警。设计中用CAN 总线结构组成安防系统，有较好的灵活性和扩展性， 同时利用CAN 总线引入实时的数据处理， 提高了系统的可靠性。可对楼宇可视对讲、智能小区管理、门禁管理等有较大的应用推广价值。

二、 基于GSM短信的智能家居控制系统研究

　　1 引言

　　目前人们的家居生活中应用了大量的日用电器，但是这些日用电器都要人们去直接操控，虽然可以用一些定时操控，但是功能有限，灵活性很差。而作为移动终端的手机在不断的普及，开发它的扩展应用将是有广大的配备基础和广阔的市场前景的，可以利用手机终端依托公众信息网，控制家电，并查询家中状况。本文讨论的是将信息处理的技术与对设备的操控结合来实现数字家居的一种尝试，使人们能享受到信息革命给生活带来的便利。本文创新点在于用ZigBee技术进行家庭组网结合DSP技术与短信方式来完成远程设备与用户之间的通信。这样网络覆盖范围广，实现控制与监测时具有不需拨号、价格便宜、覆盖范围广等优势，而且不必重新布电网，可以节约财力、物力和人力稳定可靠，易于实现。

　　2 系统硬件设计

　　智能家居系统具有对家庭中的各种设备远程控制、远程查询、集中管理功能，为用户提供更为舒适，方便的生活方式。本设计主要针对的是家电控制。ZigBee通信子节点需具备脉冲量数据采集、开关量数据采集、模拟量数据采集、继电器触点输出等功能，而主节点实际上是一个功能齐全的FFD设备，对家庭子网节点的管理，并与家居服务器通信，实现服务器和子节点的信息交互本设计中家庭内部节点主要由射频芯片CC2430和TMS320VC5402芯片组成，CC2430是符合IEEE802.15.4标准（MAC、和PHY层）的ZigBee无线网络模块。TMS320VC5402芯片用来控制CC2430ZigBee模块的运行，并且与GSM模块通过MAX3111进行连接，用来进行数据的通讯。我们将ZigBee的协调器节点和GSM模块集成在一块板子。节点在空闲时间处于睡眠状态，当用户有控制信号或者数据采集要求时采用中断将节点唤醒，完成数据采集或控制任务，并上报相关信息。

　　系统构成图如下所示：

 

　　主控中心模块它承担着短信的接收，命令的判断，执行命令的发出或直接驱动，并将机器的工作状态用短信发给移动终端。

　　这种工作可以选用低价普通的C51单片机。但考虑要在以后扩展基于图像的彩信反馈的应用，所以在本设计中控制器的处理机选用了TMS320VC5402芯片。DSP主控模块采用了TMS320VC5402EVM评估板及仿真器。TMS320VC5402EVM提供了2个BCMSP的直联接线口J6,J7和PHI的驱动口J2及J5与仿真器的接口连接。该板有512KRAM数据存储，64KRAM作为程序储存。4KFLASH存储器，可用于存储需保留的数据。

　　TMS320VC5402要与GSM模块相连就要扩展RS232接口，TMS320VC5402只提供了2个多通道带缓冲同步串行口MCBSP0,MCBSP1。如果实现对接，就要对MCBSP串口进行转换。我们这里使用的是MAX3111芯片。MAX3111芯片具有尺寸小，价格低，功耗少，通信速率高等特点。用MAX3111芯片实现同步串行数据接口到异步串行口（RS-232）的转换。可与H6221的RS232口相连。MAX3111包括UART和RS-232两个部分，其中UART部分包括兼容SPI的串行口，可编程波特率发生器，发送缓冲器及发送移位寄存器，接收缓冲器，接收移位寄存器，8字节接收FIFO,以及有四种可屏蔽中断源的中断产生器。而RS232部分包括自带电容的电泵。

　　由于MAX3111是3.3V器件，TMS320VC5402的MCBSP串行接口工作SPI模式时可直接与MAX3111连接实现与RS232设备异步数据传输。此时TMS320VC5402作为SQI协议中的主设备，发送时解信号（BCLKX）作为MAX3111的串行时解输入，发送帧同步信号（BFSX）作为MAX3111的原选信号（TCS）。BDX与DIN连接作为发送数据线。BDR与DOUT作为接收数据线。

 

　　MAX3111的功能可通过BDX线向其发送16位的控制字配置命令来定制。MAX3111的TX与T1IN连接，RX与R1OUT连接以便利用其片内的转换器实现UART到RS232电平转换。

　　MAX3111串断信号（IRQ）与DSP的外部中断LNTO相连。这样无需任何其它外围器件。由于异步收发由MAX3111硬件实现，所以TMS320VC5402的软件编程只需考虑与MAX3111之间的同步数据通信。

　　TMS320VC5402与CC2430的联接是系统的执行环节。由于CC2430是C51为核心的，所以TMS320VC5402与CC2403连接类似与C51单片机的连接，只是CC2430的电平为2—3.9伏。

 

　　而TMS320VC5402接口电平为3.3伏，正好能直接匹配，减少了电平转换的麻烦。

　　执行终端在接收到对本机的呼叫并确认中心所下达的执行命令时就驱动相应端口的输出脚，如上图中的P0.0驱动三极管Q,带动继电器J0,三个常开接点闭合，J0.1课带动负载，而J0.2由P1.0检测，J0的状态，可供查询。

　　用CC2430芯片组成ZigBee的无线网络可以在节点间进行，接力传输每个节点间距离可达70米，在节点间距离较密时网络节点有自愈功能。这种网络可支持较大规模网络，节点可达6万多。在实现ZigBee的软件方面要有ZigBee协议栈的支持，现在厂家以可以免费支持，这使得基于利用CC3430无线单片机，ZigBee技术的无线网络可以得到普级。

 

　　本设计选用了星型组网方案。星型网络以网络协调器为中心，所有设备只能与网络协调器进行通信。ZigBee网络的协调器节点和主控模块相互连接来进行数据传输。在ZigBee网络中，所有节点的传感器数据都通过路由送往协调器节点。每个传感器节点可以设置成睡眠模式，在没有数据发送的时候进入休眠，以节省功耗，延长使用寿命。根据ZigBee协议，每个ZigBee主设备可以连接多达254个从设备，一个区域内最多可以同时存在100个独立且相互重叠覆盖ZigBee网络。所以，网络容量很大，能满足大多数需求。网络中的数据传输采用了碰撞避免机制和完全确认的数据传输机制。而且网络层和MAC层都有安全策略，且安全分级，各个应用可以灵活确定其安全属性。所以整个网络的可靠性和安全性都比较高。其工作流程为：

　　a.由用户手机发送规定好的命令给GSM模块，DSP主控模块收到GSM发来的命令后，解释该命令。解释完命令后发给主控中心的ZigBee无线射频模块，由该模块把命令发给相应的分控终端设备，分控终端设备收到命令后做出相应的动作。

　　b.当分控终端收到命令后会有两种动作：一种是做出相应的动作后向上层做出应答，另一种是主控中心把收到分控终端的信息，通过GSM以短信形式发到用户手机上。

　　到此己经完成了用户在远程对家庭内部的电子设备的控制与监测。

　　3 系统的调试

　　1.短信收发的调试：这个环节主要完成验证所选用的GSM调制解调器AT命令的兼容性。可在PC机上用超级中端来调试。

　　2.TMS320VC5402的同步串口MCBSP1与MAX3111的串行口的调试。要保证能正确接受到短信，调试过程要用TMS320VC5402仿真器。

　　3.TMS320VC5402的同步串口MCBSP0与CC2430的连接，这两个芯片要分别用仿真器两台电脑调试才能发现问题出在那一边。

　　4.调试ZigBee网络，中心控制器的CC2430和被控端的CC2430分别用仿真器分段调试，调通ZigBee链路。

　　5.调试被控端CC2430的驱动端口，能按要求驱动继电器。

　　6.逐级联调，以中心控制器为中心按各个方向的协议调通。

　　7.调试中心控制器的控制和管理逻辑。

　　8.全系统联调测试。过程中用到一个TMS320VC5402仿真器和两个CC2430仿真器。

 

　　4 结论及展望

　　本设计的主题是建立一个基于GSM短信息的家居智能化控制系统，实现对家庭设备，家居环境状况的控制与监测。GSM短信息模块执行接收短信息给用户手机及发送用户手机的短信息，建立了用户手机和DSP主控模块的远程通信功能，系统通过ZigBee无线通信技术实现子功能模块与主控模块之间的通讯。

　　本系统的优势和创新主要体现在以下几个方面：

　　1.设计了基于新标准ZigBee的无线技术在智能家居行业的应用方案，这在家居行业的技术发展和应用方面的研究具有前沿性和实用性。

　　2.根据人们平时通信的习惯，设计基于GSM短信来远程控制家电的系统易于被人们所接收，并且在不需要很强实时性的家居控制中具有方便，快捷，高效率低运行成本的优势。

　　3.系统采用DSPTMS320VC5402,不仅有很好的性价比也为以后系统升级扩展留有余地。在今后可以利用基于GPRS的彩信服务或3G移动通信，反馈信息可以向图形、图象的视频信息方向发展。这时，中心控制器要有足够的能力处理视频，这时DSP就大有用武之地。

　　4.在设计中解决了DSPTMS320VC5402与GSM模块相连接的接口问题。

　　因此基于GSM短信的智能家居控制系统具有较好的社会发展前景。

 

三、基于物联网的智能家居控制系统设计

 

　　随着人们生活水平的提高和科技的发展，家庭智能化已成为一种必然趋势而深入千家万户。家庭智能化即智能化家居(Smart Home)，亦称数字家园(Digital Family)、家庭自动化(Home Automation)、电子家庭(E-home)、智能化住宅(Intelligent Home)、网络家居(Network Home)、智能屋(Wise House，WH)、智能建筑(Intelligent Building)等。它是利用计算机、通信、网络、电力自动化、信息、结构化布线、无线等技术将所有不同的设备应用和综合功能互连于一体的系统。它以住宅为平台，兼备建筑、网络家电、通信、家电设备自动化、远程医疗、家庭办公、娱乐等功能，集系统、结构、服务、管理为一体的安全、便利、舒适、节能、娱乐、高效、环保的居住环境。其从控制层次来分，一般由中央控制中心、家居智能控制终端、小区智能控制系统、家庭网关和外部网络几部分组成。

　　1 智能家居系统体系结构

　　家居系统主要由智能灯光控制、智能家电控制、智能安防报警、智能娱乐系统、可视对讲系统、远程监控系统、远程医疗监护系统等组成，框图如图1所示。

　　

 

　　2 系统主要模块设计

　　2.1 照明及设备控制

　　智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机、网络、自动控制和集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统。系统中照明及设备控制可以通过智能总线开关来控制。本系统主要采用交互式通信控制方式，分为主从机两大模块，当主机触发后，通过CPU将信号发送，进行编码后通过总线传输到从模块，进行解码后通过CPU触发响应模块。因为主机模块与从机模块完全相同，所以从机模块也可以进行相反操作控制主机模块实现交互式通信。系统主框图如图2所示，系统主从模块的程序流程图如图3所示。其中主机相当于网络的服务器，主要负责整个系统的协调工作。

　　

 

　　

 

　　对于灯光控制，可以形成不同的灯光情景模式，以营造舒适优雅的环境气氛。为了提高系统的可维护性及可靠性，设计时应使系统具有智能状态回馈功能、故障自动报警功能、软启动功能。系统能自动检查负载状态，检查坏灯、少灯，保护装置状态等;也可以根据季节、天气、时间、人员活动探测等作出智能处理，达到节能目的。

　　对于其他家电设备及窗帘控制，与照明控制类似，均可采用手动和自动控制两种方式。

　　2.2 智能安防及远程监控系统设计

　　智能安防系统主要由各种报警传感器(人体红外、烟感、可燃气体等)及其检测、处理模块组成。入侵检测报警电路及其他火灾、燃煤气泄漏报警电路类似，其中入侵检测报警框图及电路如图4所示。

　　

 

　　图4中，DTMF(双音多频)收发电路如图5(a)所示，其核心芯片为MT8880，可接收和发送DTMF全部16个信号，具有接收呼叫音和带通滤波功能，能和微处理器直接对接。其自动摘挂机可以通过单片机I/O口控制一个继电器的开关，继电器的控制端连接一个电阻接入电话线两端，从而完成模拟摘挂机。

　　GPRS通信模块——TC35模块主要通过串口与单片机连接，实现单片机对TC35模块的控制，从而实现远程控制功能。电路如图5(b)所示。

　　2.3 远程医疗系统设计

　　智能家居系统中，远程医疗应用应该说还没有引起广泛关注，但实际上它又是今后智能家居发展的一个方向之一。本系统提出的基于GPRS的远程医疗监控系统由中央控制器、GPRS通信模块、GPRS网络、Internet公共网络、数据服务器、医院局域网等组成。其框图如图6所示。

　　

 

　　系统工作时，患者可随身携带的远程医疗智能终端首先实现对患者心电、血压、体温进行监测，当发现可疑病情时，通信模块对采集到人体现场参数进行加密、压缩处理后，以数据流形式通过串行方式(RS 232)连接到GPRS通信模块上，并与中国移动基站进行通信，基站SGSN再与网关支持节点GGSN进行通信，GGSN对分组资料进行相应的处理并把资料发送到Internet上，并且去寻找在Internet上的一个指定IP地址的监护中心，并接入后台数据库系统。这样，信息就开始在移动病人单元和远程移动监护医院工作站之间不断进行交流，所有的诊断数据和病人报告电子表格都会被传送到远程移动监护信息系统存档，远程移动监护信息系统存储数据以供将来研究、评估、资源规划所用。该GPRS远程医疗智能终端的硬件框图如图7所示。系统监护中心由监控平台和信息管理系统、电子地图、电子病历等组成，系统软件的框图如图8所示，其中电子病历系统中的病人详细病历界面如图9所示。

　　

 

　　

 

　　3 系统部分软件设计

　　3.1 电话报警部分程序

　　电话报警部分程序如下：

　　

 

　　

 

　　3.2 防盗报警及远程控制软件

　　系统开机初始化，首先进入开机界面，然后进行参数设置。若直接选择确定则默认原设置，也可对默认设置进行重设。设置完成后，各传感器开始采集、处理参数，在液晶上显示各参数并通过GPRS将数据发送至用户手机。

　　4 结语

　　本智能家居系统提供广泛的信息交互功能，优化居住环境，帮助人们有效地利用空间、节约各种能源，实现了对家电、防盗报警、环境、设备等控制，实现了远程控制功能，与其他系统的一大区别是加入了远程医疗监护系统。由于物联网的互联体系标准尚未统一，各种子系统较多等原因，系统的兼容性和稳定性需要进一步提高和改进。

四、RS-485总线实现智能家居网络系统

         引言

　　智能家居系统由一个主控制器和各节点模块组成，主控制器有以ARM LPC2364为核心和MAX3088构成的RS一485接口，可以挂接最多256个设备节点。

　　MAX3088芯片支持最大10 Mb／s的传输速度，使传输一些大数据量信息成为可能，而且还提高了系统通信的实时性。其整体结构如图1所示。

　　该系统通过以LPC2364为核心的主控制器连接外部Internet网络和家庭RS一485网络，摒弃了传统的以家庭电脑为主控制器的方法，不仅节省了开支，而且省电节耗效果明显。另外，保留了一个RS-232接口，以方便与家庭电脑通信，也为以后的系统升级提供了方便。LPC2364是飞利浦公司的一款带有以太网控制器的ARM芯片，具有丰富的外设、较高的速度、工业级的控制标准，是稳定、经济的最佳选择。其次，RS一485总线的挂接节点，按其功能可以分为家电控制模块节点、安防控制模块节点、灯光控制模块节点等。

　　1 总体方案设计

　　智能家居系统包括多方面控制，如家电控制、安防报警控制、灯光控制、三表控制、门窗控制等。

　　每一方面的控制都包含了很多小的节点。本文选择代表性较强的家电控制和安防监控模块进行了重点设计。

　　1.1 家电控制模块

　　现代家庭中主要使用的电器的共同特点是继电器控制。在家电的控制板上将功能继电器相应的控制线与模块MCU连接，通过RS-485总线接口就可以方便地使用该系统进行控制，如图2所示。

　　使用7 bit输入／输出的达林顿管芯片MC1413驱动继电器，来控制相关的开关量。如对空调来说，温度控制、风向控制等是按键的开关量，都可以由继电器来完成相应的控制。考虑到要嵌入家电中，控制节点尽量做得精小，而且没有复杂的控制对象，选用AT89C2051单片机作为控制器。RS-485通信接口使用MAX1487芯片，允许挂接125个家电，采用半双工通信方式，通信速率为2.5 Mb／s。家电控制通信只是进行控制命令和家电状态信息的传输，数据量很小。该芯片通信速率能够满足要求。

　　1.2 安防监控模块

　　安防系统由烟雾传感部分、煤气传感部分、实时监控部分等组成，实现了防火、防煤气中毒、防盗监控等功能。这些组成部分由烟雾传感器和煤气传感器等传感器组成，结合A／D转换芯片传输信息。

　　实时监控部分采用Ovinmin公司生产的OV7141图像采集芯片。OV7141是高度集成的摄像芯片，支持多种格式，内设串行控制总线（serial Camera Control Bus，SCCB）接口，提供简单控制方式，可以对OV7141芯片内部所有寄存器值进行修改 。OV7141包含有8 bit数据（DO，D1，D7），同步信号VSYNC、HREF、PCLK，这些信号需要送给CPU以读取图像数据和保证同步。

　　由于OV7141默认帧频为30 Hz，像素为640×480= 307 200，在此帧频下的图像数据传输速率为9.216 MB／s。在不考虑同步的情况下已远超过串口的响应速度，必须重新设置以降低帧频和像素。

　　在该系统中对OV7141的访问有：

　　① 设置地址号为0xl1的帧频控制器CLKRC，以降低帧频；

　　② 设置地址号为0x14的控制器COMC，以设置像素为320×240；

　　③ 设置地址号为0x28的COMH，以设置扫描格式 。

硬件电路如图3所示。

　　单片机89C51的内部数据存储只有128 ByteRAM，必须外扩数据存储器存储图片。由于单片机串口速度的限制，OV7141的像素设置为320×240，采集黑白图片，这样一帧图片的存储空间约为76 800 bit，即9.6 KB。外扩一个比9.6 KB大的存储器即可，选择32 KB的62256芯片可存储多帧图片。

　　数据的传输速度受到串口速度的限制，必须提高串口波特率。根据系统特点，在使用串口传输方式3时，波特率可变，可以根据传输效果实时改变。表1所示是采用不同波特率时一帧（一帧按9.6 KB计算）图片的传输时间。

　　2 网络通信

　　2.1 网络设计

　　单片机构成的多级系统常采用总线型主从式结构。所谓主从式结构，即在多个单片机中，一个主机负责通信管理，其余的都是从机，从机要服从主机的调度和支配。主机还负责通过网络接口进行远程通信。

　　在实际的多机应用系统中，常采用RS一232、RS一422或RS一485串行标准总线进行数据传输。根据传输距离和通用性，选择RS一485总线，单片机采用串行口工作方式3通信。

　　每个从机都有惟一的地址码，该地址码就是从机身份的识别标志。

　　2.2 通信机制

　　系统采用了RS一485总线通信方式，如图4所示。通信中采用“轮询制”，中继器作为主设备不断向下发送设备请求应答帧，而接人从设备不能主动发送数据。任何时刻，总线只处于一种方式，即接收数据或发送数据。系统初始化一旦完成，总线即被置为接收状态，当从设备接收完主设备发来的消息后，立即通过软件将总线置为发送状态，等从设备发送完一帧数据又立即转为接收状态，等待主设备的请求帧。如果发来的请求帧中，设备ID地址和自身ID地址一致，接收设备就检查这个帧是否正确。

　　表2所示为主机地址帧，从机的地址码为00H，01H，02H，并用地址码FFH命令从机复位。

　　表3所示为主机给从机的命令帧，OlH为主机命令从机接收数据，02H为主机命令从机发送数据。

　　如表4所示，数据字描述的都是开关量的信息，可以作为状态信息传送给主机，也可作为主机发送的命令格式。

　　2.3 通信流程图

　　通信流程图如5所示。

　　3 结语

　　系统实现了低成本、长距离传输，满足一般家庭的远程控制家电需求，具有较高的经济性和实用性。