智能开窗机及其组网设计

摘要

随着科技的发展，社会上出现了越来越多的高层建筑和大型场馆，例如火车站、大型体育馆、工厂等。这些建筑通常会有很多并且很高的窗户，如果通过人力亲自去进行开关，会很不方便并且不安全。智能开窗机系统可以很好的解决这个问题，该系统可以作为一个独立的终端模块，本身具有健全的硬件保护和软件保护措施，可以有效的防止开窗机和窗户受到损坏。另外，该系统可以直接通过组网实现对建筑内的所有窗户进行管理，也可以作为其他设备的执行机构，共同实现系统功能。
　　天然气报警开窗系统作为家庭中安全检测的重要系统，它通过检测家庭中可燃气体（包括煤气、天然气、液化气）的泄露，对安全隐患做出及时的应对措施。该系统设备包括四个部分：传感器模块、中央控制模块、执行模块以及备用电池模块。传感器模块的功能是检测空气中的可燃气体，并输出一个电平信号给中央控制模块。中央控制模块负责接收传感器信号，并发送命令信号给执行模块。执行模块包括开窗机模块和机械手模块。备用电池模块的作用是保证整套系统在停电的情况下也可以正常的工作。智能家居行业在未来几年将会急速的发展，而该系统也可以作为智能家居系统的一个子模块，肩负着可燃气体的泄漏检测和应对的重要任务，注定会在人们的生活中起着越来越重要的作用。
　　为了使用更加方便，在天然气报警开窗系统中加入了遥控的接收模块。用户可以通过遥控器对该系统进行控制。而为了实现对开窗机的组网控制，本次设计采用了RS-485总线控制方式，通过中央控制器控制多个开窗机，从而对楼宇内的窗户进行整体控制。
　　RS-485总线的最远距离约为1.2km，支持节点的数量有限。这对于大型工厂或者远距离的组网，就变得不再适用。采取的方法是在天然气报警开窗系统的基础上，采用TI公司的CC1310芯片进行组网。在该网络中，将系统中的每一个设备作为一个节点，即每一个设备都有自己的唯一地址，通过无线通信的方式将信息发送到集中器上，这样在SYS/BIOS操作系统的平台下，整个网络的通信将会更加稳定。
　　天然气报警开窗系统的中央控制模块、开窗机模块以及节点和集中器，都是利用C语言来设计各个模块的功能。使用CC1310组成无线网络时，是在应用层上对整个系统设备完成多任务的编写，并通过“先监听后发送”的方式避免了网络中多个节点之间的同频干扰问题。
　　目前，天然气报警开窗系统在家庭生活中已经得到了应用，预防可燃气体泄漏的功能非常实用。通过 SYS/BIOS系统实现组网的智能开窗机系统也完成了调试，设计功能已基本实现，在大型建筑和工厂中使用可以为用户提供极大的方便和安全保障。

目录

声明

1 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 论文课题的国内外研究现状和发展

1.3 论文主要研究内容

2 系统总体设计

2.1 系统需求

2.2 总体架构设计

2.3 终端模块架构设计

2.4 组网设备

2.5 本章小结

3 模块功能分析及设计

3.1 开窗机模块

3.2 中央控制模块

3.3 备用电池模块

3.4 遥控模块

3.5 本章小结

4 基于RS-485总线的开窗机组网

4.1 RS-485总线的硬件设计

4.2 传输协议

4.3 RS-485的软件设计

4.4 本章小结

5 基于CC1310的组网设计

5.1 无线模块与开窗机连接的框架

5.2 CC1310无线模块硬件设计

5.3 关于TI SYS/BIOS的平台介绍

5.4 传输协议

5.5 基于系统平台的软件设计

5.6 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢