基于RS485总线的智能家居系统的实现
485总线型智能家居系统
电子系统设计大赛作品申报表
LL 数据长度
ADDR = 模块地址
ML 指令
SJ1 SJ2 数据
CRC 为校验和
各模块返回的命令格式：
B8 8B LL ADDR ML SJ1 SJ2 CRC
B8 8B 同步字节
LL 数据长度
ADDR = 模块地址
ML 指令
SJ1 SJ2 数据
CRC 为校验和
4．GPRS模块设计
远程用户可以通过发送手机短信对家庭系统进行控制。
不固定手机号，但要发送正确的密码，才能执行。
密码可以通过主控模块的键盘进行修改。
作品特色
智能家居主控模块通过 GPRS模块，实现家庭系统与外部网络的通讯为系统核心部分，解决以前智能家居系统瓶颈的关键技术。
GPRS的主要优点有覆盖范围内不受限制(传输距离、地形、天气等)、数据传输可靠等。
485总线实现低成本、高可靠、长距离之间的通信。
数据采用差分传输，所以干扰抑制性好。
又因无接地问题，所以传输距离最大可达15km，当传输距离在1200米时，传输速率可达10Mbit/s。
485虽然是总线但它的接口只有3根线，所以在跑线上很方便。
系统的各个模块的通信都是相同的，并且相对都是独立的。
所以可以方便的进行模块的替换和多模块扩展。
声明
本参赛队伍所有成员一致同意，在不涉及技术泄密的情况下，大赛主办方及相关技术支持单位，可以将该参赛作品用于大赛等有关活动使用。
注:本申报表电子版及作品全景照片发送李建海或于晓伟，，电话：。
附件三：
电子系统设计大赛决赛评分表。
智能家居总线选择,CAN,RS485
智能家居使用CAN总线？RS485总线一、概述CAN 是Controller Area Network 的缩写（以下称为CAN），是ISO国际标准化的串行通信协议。
在汽车产业中，出于对安全性、舒适性、方便性、低公害、低成本的要求，各种各样的电子控制系统被开发了出来。
由于这些系统之间通信所用的数据类型及对可靠性的要求不尽相同，由多条总线构成的情况很多，线束的数量也随之增加。
为适应“减少线束的数量”、“通过多个LAN，进行大量数据的高速通信”的需要，1986 年德国电气商博世公司开发出面向汽车的CAN 通信协议。
此后，CAN 通过ISO11898 及ISO11519 进行了标准化，在欧洲已是汽车网络的标准协议。
CAN 的高性能和可靠性已被认同，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。
现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。
它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。
详见百度百科“CAN总线”。
电子工业协会（EIA）于1983 年制订并发布RS-485 标准，并经通讯工业协会（TIA）修订后命名为TIA/EIA-485-A，习惯地称之为RS-485 标准。
RS-485 标准是为弥补RS-232 通信距离短、速率低等缺点而产生的。
RS-485数据信号采用差分传输方式（Differential Driver Mode），该标准只规定了平衡发送器和接收器的电特性，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。
详见百度百科“RS-485”。
二、 CAN总线与RS485的对比1，速度与距离：CAN与RS485以1Mbit/S的高速率传输的距离都不超过100M，可谓高速上的距离差不多。
但是在低速时CAN以5Kbit/S时，距离可达10KM，而485再低的速率也只能到1219米左右（都无中继）。
可见CAN在长距离的传输上拥有绝对的优势。
rs485原理(一)
rs485原理(一)RS485通信协议RS485是一种常用的串行通信协议，用于在远距离通信中传输数据。
它具有高可靠性、抗干扰能力强等特点，被广泛应用于工业控制、自动化、仪器仪表等领域。
本文将从浅入深介绍RS485通信协议的相关原理，帮助读者更好地理解和应用。
1. RS485基础概念RS485是一种差分信号通信协议，即使用两个相反的电信号来表示数据位的“0”和“1”。
它可以同时支持半双工和全双工通信，允许多个节点连接在同一总线上进行通信。
2. RS485物理层连接RS485通信协议的物理层使用一对绞线进行连接，其中一根线为正线(A)、另一根线为负线(B)。
这样设计的目的是为了减小信号的传输噪声和干扰。
3. RS485传输方式RS485协议支持两种不同的传输方式：单点通信和多点通信。
单点通信在单点通信中，RS485总线上只有一个主节点与一个从节点进行通信。
主节点负责发送指令，从节点负责接收并执行指令。
这种方式适用于简单的控制系统，如智能家居等。
多点通信在多点通信中，RS485总线上可以连接多个主节点和从节点，节点之间通过地址进行区分。
主节点可以发送指令给指定的从节点，从节点也可以发送数据给主节点。
这种方式适用于复杂的工业自动化系统，如工控行业等。
4. RS485通信协议RS485通信协议定义了数据帧的格式和通信规则。
数据帧格式RS485通信使用统一的数据帧格式，包括起始位、数据位、校验位和停止位。
典型的数据帧格式为1个起始位、8个数据位、1个校验位和1个停止位。
通信规则RS485通信遵循“主—从”通信模式，主节点负责发起通信，从节点被动接收和响应。
主节点发送数据后，从节点通过校验位判断数据是否正确，并返回响应信息。
5. RS485的优势和应用优势RS485通信协议具有以下优势：•高可靠性：使用差分信号传输，能够有效抵抗干扰和噪声。
•长距离通信：RS485总线可以支持长达1200m的通信距离。
•多点通信：多个节点可以连接在同一总线上进行通信，灵活且经济。
基于RS-485通信协议智能灯控设计
• 203•导入相应的序号，切片处理要用的图像。
向视频接口内传输数据信息，依次采用DMD 控制设备、高速投影机、DLP 和散射屏等设备进行处理和投影。
电机驱动是支持图像信息高速处理的重要前提条件，转速传感器通过电机的驱动对转台的速度和角度进行探测，同时向控制器传输探测信号，从而闭环式控制转台。
4 计算机图像畸变矫正4.1 矫正畸变技术人员基于计算机视觉算法，能够灵活利用计算机的特点处理畸变图像，通过投影设备完成垂直投影时，垂轴放大率在视场变化的干扰下会渐渐变大，造成装置内的素点出现比较明显的偏移。
一旦偏移距离过大，图像就会发生畸变，针对这种情况技术人员要及时采取图像处理技术将畸变消除，让图像能恢复原状，避免因畸变而影响使用。
目前经常遇到的需要处理的畸变问题以径向畸变和切向畸变为主，但是使用后者造成的图像畸变其实并不明显，所以在处理图像畸变时主要针对的是径向畸变，其类型可分为两种，即桶型畸变与枕型畸变。
通常认为导致图形畸变的原因是空间状态发生扭曲，也就是我们所说的曲线畸变。
以往技术人员运用二次多项式矩阵来求解畸变系数，然而当面对图像畸变复杂的情况时，该方法并不奏效。
若多项式次数增高，处理畸变时要用到的矩阵的逆也要增大，那么随后编程、求解和计算的难度都会加大。
基于BP 神经网络矫正畸变，能适当提高精度。
而基于计算机视觉算法，可以深化矫正畸变的方式，即采用卷积神经网络处理图像畸变。
相比于传统技术，这种新技术具有与生物神经网络相似的权值共享网络结构，让网络模型的复杂程度与难度得以降低，权值数量减少，识别与泛化畸形图像的能力提高。
4.2 处理畸变图像卷积神经网络是一种人工神经网络，能够优化图像处理技术。
卷积神经网络的权值共享性与稀疏连接性都比较好，而且只需简单操作就能完成训练，也容易学习，在处理畸变图像方面是一种非常适合的连接方式。
在处理畸变图像时，网络输入主要是输入多维图像，图像能够一次性进入网络内，不必再次对图像数据进行提取，比传统的识别算法更加简单。
RS485总线多主方式对等传输数据
RS485总线多主方式对等传输数据摘要:利用以太网的冲突检测方式在RS485总线上连接的多个设备之间采用多主方式对等传输数据,并给出了这种方法的硬件设计方案和软件流程。
关键词:RS485总线对等网冲突检测目前以RS485总线为基础组建的各类网络中,多采用主从式通信。
但在一些组网中,采用对等式的通信方式更符合设计要求,效率更高。
例如在一套由人机接口、红外控制模块(用于遥控家电)、三表集抄模块、安防模块和家居网关服务终端(与互联网及电话相联)等组成的智能家居服务系统中,该家居系统内部采用什么样的数据传输方式,怎样可靠和高效地传输数据,对整个家居系统的正常运转至关重要。
因为总线上发起通信的数据有外界的遥控指令、人机接口处传来的控制和查询指令以及一些模块主动上传的指令(如报警),这些指令大多数是随机的,若采用主从式难以符合要求,而采用多主方式的对等网可以符合数据传输的要求,使数据及时发送。
同时由于各个设备是对等的关系,实行分布式控制,所以一个模块损坏,不会影响其他模块工作,因此不存在主站损坏导致整个通信线路瘫痪的问题,从而使通信的可靠性大大增加。
1多主式对等网数据传输方案的选择在采用多主方式后,挂接在总线上的各设备之间是对等的关系,各节点在发送数据时存在总线竞争问题,需要考虑设备之间的优先发送数据问题以及传送效率问题。
要解决总线竞争问题,可以考虑用以太网的冲突检测方案或令牌总线方案。
在以太网的冲突检测方案中,当总线上有不同节点同时发送数据时,会由于信号叠加而造成信号紊乱,即信号的冲突。
要避免这种情况,节点在发送数据前要侦听一下总线是否忙,不忙时才发送,以减少冲突。
当发生冲突时,可以用二进制指数退避算法来解决冲突。
令牌总线方案是通过令牌的传送来控制每个节点发送的时间,从而解决总线的竞争。
它虽然不存在冲突问题,但要不断地传送令牌,某一节点要发送数据,必须等到获得令牌才能发送,这会延误重要数据的发送,并加大数据量和等待时间。
基于RS485的多主机对等通信系统的设计与实现
基于RS485的多主机对等通信系统的设计与实现一、引言现代社会对通信技术的要求越来越高，无线通信技术的应用广泛，然而在某些特定环境下，无线通信可能会受到干扰或信号弱等问题影响。
为了解决这个问题，基于RS485的多主机对等通信系统应运而生。
这种系统可以实现多主机之间的高效、可靠的通信，具有广泛的应用前景。
本文将介绍基于RS485的多主机对等通信系统的设计与实现。
二、RS485通信协议简介RS485是一种串行通信协议，可实现远距离高速数据传输。
它采用差分信号传输，在抗干扰能力和传输距离方面具有优势。
RS485通信协议定义了电气特性、物理层规范、通信帧格式等内容，为多主机对等通信系统的设计与实现提供了基础。
三、多主机对等通信系统的设计1. 系统框架设计多主机对等通信系统由主机、从机和总线组成。
主机之间可以进行双向通信，彼此平等地参与通信过程。
总线通过RS485通信协议连接主机和从机，实现数据的传输和交换。
2. 硬件设计（1）选择合适的RS485通信模块，该模块需要支持多主机对等通信的功能，并提供相应的接口。
（2）确定主机和从机的配置数量和位置，根据实际需求设计电路板布局。
（3）为每个主机和从机分配唯一的地址，以便在通信过程中进行识别和区分。
3. 软件设计（1）主机软件设计：主机负责发起通信请求、接收、解析和处理数据。
软件需要实现主机之间的通信协议，确保数据的正确传输和处理。
（2）从机软件设计：从机负责接收主机发送过来的数据，并做出相应的响应。
软件需要实现从机之间的通信协议，确保数据的正确接收和响应。
四、多主机对等通信系统的实现1. 硬件实现（1）按照设计要求，搭建多主机对等通信系统的硬件电路。
（2）连接RS485通信模块和其他硬件设备，搭建通信网络。
2. 软件实现（1）编写主机软件代码，实现主机之间的通信功能。
（2）编写从机软件代码，实现从机之间的通信功能。
（3）进行系统调试和测试，确保数据的正确传输和处理。
家庭智能控制系统的说明书
本设计采用STC89C52单片机作为控制芯片，设计一种智能家居系统，对家庭实现智能化管理。
该系统由主控、安防、温度检测、线路监控等模块组成，各模块间的通信由RS-485总线实现。
同时该设计选用GSM模块让用户对家居实现远程监控，达到远程控制家居的目的；本地控制是通过本地键盘和显示，进行人机交互，实现本地控制目的。
整个系统达到安防、温度检测、电器控制等功能的远程和本地控制。
【关键词】智能家居系统、单片机、GSM、远程控制、RS-485总线AbstractA kind of smart home system based on the control chip of STC89C52 singlechip is designed to manage the intelligent home. The system consists of control, security, temperature and humidity detection modules, using Controller Area Network(RS-485) bus to communicate each other. At the same time, the design allows users to choose GSM module for remote home monitoring, to achieve the purpose of remote control at home; local control through the local keyboard and display for Human Machine Interface(HMI), to achieve the purpose of local control. The system is capable of security, temperature and humidity detecting, and controlling electrical device remotely and locally.【Key words】Smart Home System；MCU；GSM；Remote Control；RS-485 bus目录1 前言随着现代科学技术的飞速发展和人民生活水平的快速提高，尤其是手机等通信手段的普及以及微处理器的飞速发展，人们对其生活住宅环境的要求也越来越高。
485串口服务器原理
485串口服务器原理
485串口服务器原理是基于RS-485通信协议实现的。
RS-485是一种差分串行通信协议，广泛应用于工业自动化、智能家居等领域。
在RS-485通信中，主设备通过RS-485总线向从设备发送数据，从设备通过RS-485总线接收数据。
485串口服务器的基本原理是将RS-485总线的数据传输到以太网中，同时也可以将以太网的数据传输到RS-485总线上。
它通过转换器将RS-485信号转换为以太网信号，实现数据的双向传输。
在485串口服务器中，每个从设备都通过一根请求线与主设备相连。
当从设备需要与主设备通信时，先通过请求线进行请求，当请求成功后，从设备应能检测到总线上的地址与自身地址相同，从设备才能打开发送中断，才能发送消息，发送完之后必须关闭发送中断，释放总线，以保证其他从设备这段时间能与主设备正常通信，提高通信效率。
在接收方，判断开始485通信帧的条件是设备不报告接收错误的情况下，接收到0x7E字符之后的第一个非0x7E的字符。
判断帧结束的条件是帧接收已经开始，遇到第一个尾标志字符。
在两个0X7E间若收到0X7D，则丢弃，并将其后的一个字节数据与0X20异或。
当链路层的通信帧接收已经开始的情况下，设备报告字符接收错误，此时应当丢弃本帧，结束帧的接收，重新开始
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自从世界上第一幢智能建筑 1984 年在美国出现后，在世界范围内，智能建 筑、智能家居便以一种崭新的面貌和技术，迅速在各地展开。美国、日本等经济 比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案，如美国的 X-10、CEBus[3][4]、 日 本 的 HBS(Home Bus System) ； 欧 洲 的 EIB(European Installation Bus) 和 EHS(European Home System)，在国际上都比较有影响[5]。在我国，近年来高科技 和信息技术正在由智能大厦走向智能住宅小区，进而走进家庭；而涉足智能家居 研究领域的科研单位和公司也如雨后春笋般涌现出来。国内各家也适时推出了自 己的智能家居系统，如科龙集团研制的“智能网络家居系统”，海信的"智能家居 控制系统"，清华同方的 e-Home 数字家园等，一时间国内智能家居领域呈现百 家争鸣的局面。随着网络技术和通讯技术的发展，与互联网、电视网和电信网连 通，利用现有成熟的网络通讯媒介实现信息共享、远程控制等功能成为智能家居 发展的必然趋势之一。
保密□，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于
不保密□√ （请在以上方框内打“√”）
学位论文作者签名：陶莉 日期：2008 年 1 月 11 日
指导教师签名：黄佩伟 日期：2008 年 1 月 11 日
基于 RS485 总线的智能家居系统的实现
第一章 绪论
1.1 智能家居系统简介
1.1.1 智能家居系统概念
上海交通大学 硕士学位论文 基于RS485总线的智能家居系统的实现 姓名：陶莉 申请学位级别：硕士 专业：电子与通信工程 指导教师：黄佩伟
20080111
基于 RS485 总线的智能家居系统的实现
基于 RS485 总线的智能家居系统的实现
摘要
网络技术和数字信息新技术的发展为实现家庭生活智能化提供 了强有力的技术支撑。传感器技术的发展提供了家庭设备和家庭网络 进行信息交换的技术基础。而计算机技术、大规模 IC 和嵌入式技术 的发展为实现对接入家庭网络的各类设备的监测、控制和管理提供了 技术支持。本课题在上述基础上提出了一种低成本，低功耗的家居系 统解决方案。
KEY WORDS: Communication protocol, RS485 bus, relay, home gateway,
Linux
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上海交通大学 学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明的引用内容外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对文 人的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标 明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
关键词：通信协议，RS485 总线，中继器，家庭网关，Linux
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基于 RS485 总线的智能家居系统的实现
ABSTRACT
REALIZATION OF INTELLIGENT HOME SYSTEM BASED ON RS485 BUS
Network technology and the development of digital information have provided strong technical support for realization of intelligent home. The development of sensor technology offers technical foundation for the exchange of information between family equipment and network. While the development of computer technology, large-scale IC and embedded technology realize monitoring, control and management of equipment access to home network. On the basis of above, this issue proposes a low-cost, low-power home system solution.
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基于 RS485 总线的智能家居系统的实现
关闭气阀、水阀，为家庭构建坚实的安全屏障； 5. 求助报警功能：通过智能家居控制器的求助功能，接入各种求助按钮，
使得家中的老人小孩在遇到紧急情况时可通过启动求助按钮快速进行 现场报警和远程报警，及时获得各种帮助； 6. 场景控制功能：通过无线遥控器或液晶控制面板，可快速启动各种灯光 场景，如起居、就寝、会客、就餐、晚会，甚至夜间入厕，还可以利用 家庭控制软件设计属于自己的灯光场景和名字，并下载给智能家居控制 器； 7. 定时控制功能：通过无线遥控器或液晶控制面板操作，设计家电的定时 启停计划，如利用夜间电费比白天便宜的情况，实施热水器定时开启的 设备运行计划，达到节约电费的目的； 8. 远程控制功能：利用电话或手机可在办公室或其他地点进行远程控制家 庭电器开关及布撤防等，如下班前利用电话打开家里的空调，回到家后 便可享受温暖如春的环境； 9. 联动控制功能：可以方便设计各种联动控制方案，如盗警时，联动开启 家庭有灯光，煤气泄漏时，联动打开排风扇；回到家时，联动开启门厅 灯光等，所有的联动控制均可以通过液晶控制面板操作启动。
1.2.1 有线网络技术
有线家庭网络技术经过近 20 年的发展，形成了几种比较成熟的技术。如： RS485 总线协议、CAN 总线协议、LIN 总线协议[6][7]等。RS485 总线是一种多 发送器和多接收器的电路标准，标准只对传输电平、速率等作了规定，没有规定 传输协议。发送器和接收器之间的通讯协议需要开发者自行设计。其特点是成本 低、技术成熟，结构简单，可靠性高，抗干扰能力强。本设计即是基于此总线的 通信，通过完善的通信协议保证了数据帧的无冲突传输。CAN 最早由德国 BOSCH 公司推出，已被 ISO 标准化组织制定为 ISO11898 国际标准。其特点是 数据收发方式灵活，可靠性较高，互换性好，通用性强，但它需要专用的 CAN 的总线控制器来支持，作为家庭应用，成本偏高。LIN 协议是新近出现的一种串 行通讯总线，最初出现在汽车工业领域。LIN 总线具有成本低、协议简单可靠等 优点，特别适合应用在一些数据传输率不高、控制相对简单的场合。
The intelligent home system solution basing on RS485 bus raised by this thesis includes three parts: terminal access module, relay and home gateway. Single chip serves as control core of access module. For the first time, this paper proposes concept of universal access module which used to integrate various sensors and switches into home network. Relay forms inter-family communication network with various access modules using RS485 bus. Home gateway and relay connect through internet in order to form internal home communication network. And this system interact information with outside through home gateway. To ensure data
理； ⑷为家庭提供多媒体信息服务。
1.1.2 智能家居系统的功能
智能家居系统一般具有如下功能[2]： 1. 家庭联网功能：通过智能家居控制器的 HUB 功能，可接入电脑组建家
庭局域网，并可同时使用一个账号上宽带网，节省费用。支持家庭网络 综合布线，避免今后增加电脑却没布线的烦恼，特别适合远程购物、远 程教学及远程医疗、家庭办公、娱乐和未来信息家电上网的需求； 2. 短信收发功能：通过液晶控制面板可以显示接收网络短消息，也可通过 手机接收智能家居控制器发送的状态信息，并向其发送各种控制指令。 利用这个平台更好的享受网络运营商和社区管理者提供的各种个性化 增值服务（该功能需要网络支持），如免费的股票信息与公共信息查询 （天气、交通等）等； 3. 防盗报警功能：通过接入各种红外探头、门磁开关，并可根据需要随时 布防撤防，相当于安装了电子保笼、电子窗和电子防盗门，可以快速探 知并警告闯入的不法分子，保卫人们的生命和财产安全； 4. 防灾报警功能：通过接入烟雾探头、瓦斯探头和水浸探头，全天候 24 小 时监控可能发生的火灾、煤气泄漏和溢水漏水，并可在发生报警时联动
智能家居的概念最早出现于美国。它一般是指将家庭中各种与信息相关的通 信设备、家用电器和家庭保安装置，通过家庭总线技术连接到一个智能家庭控制 器上，并把其中的一些设备和装置通过家庭网关接入互联网，以实现其现场和远 程实时监视、控制、家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住户及环境的和谐 与协调[1]。
一般具有如下特征： ⑴家庭中具备完善的、综合的安保防灾措施和生活服务的智能控制器； ⑵家庭与小区及社会具有高度的信息交互能力； ⑶家庭内部具备完善的安保措施、全面的设施监控管理和信息化的服务管
1.2 家庭网般
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基于 RS485 总线的智能家居系统的实现
通讯网络所应具有的特点，同时考虑到它所安装的地点是普通的私人家居和使用 者是普通居民，所以它还具有自身独有的需求和特点，包括安全性、可用性、可 靠性、灵活性、易扩展性、使用的方便性、廉价性、标准化以及体积小、重量轻 和安装方便等。智能家居系统中家庭网络技术主要分为两类，一种是有线家庭网 络技术，另一种为无线家庭网络技术。