令牌环总线的实现过程 - 基于nRF905的智能家居系统设计

　　2．2 令牌环总线的实现过程

　　令牌环的总线结构是总线在网络拓扑方面的描述，总线中各节点在物理连接上是总线结构，在逻辑上引入令牌。每个节点在逻辑序列中被指定一个逻辑位置，序列中最后一个节点和第一个节点形成一个逻辑环路。每个节点知道它的前一节点和后一节点的地址。拥有令牌的节点发送数据帧，直到数据帧发送完毕或令牌持续时间到，节点才会把令牌传给网络上与此节点逻辑上紧密相连的下一节点。如果此节点没有数据发送，则它把令牌传给再下一节点，继任节点的物理位置并不重要，可以是总线上除了本节点外的任意一个。因为在任意时刻仅有一个节点在传输数据，数据帧不会发生冲突，如果拥有令牌的节点故障，无法将令牌传递给它的继任者，则规定令牌更新的最大时限，使节点动态地退出总线逻辑队列，并由该节点的上一节点重新产生令牌，依序传递给下一节点。

　　3 智能家居监控系统单元模块电路设计

　　3．1 温度检测单元

　　Dalla半导体公司的数字化温度传感器为“一线总线”式温度传感器，一线总线的特点方便用户组建传感器网络，新一代的ds18b20体积更小，更经济、灵活；其温度测量范围为-55℃～+125℃；精度为±0．5℃；现场温度以一线总线的数字方式传输，提高了系统的抗干扰特性，同时可使用便携式电源，接口电路少，安装方便。温度检测单元电路如图2所示。

　　

　　3．2 门禁开关检测单元

　　国内普通居民住房门锁一般为机械锁，本身没有门锁开关控制电路，为能有效检测出门的开关状态，本单元使用常见的红外检测方式。但针对普通的红外安防系统没有红外编码校验功能，容易被另外的红外光源干扰而失去作用，设计加入红外编码和校验电路。通过对不同用户设置不同的校验码（类似于每把锁有不同的钥匙）来加强红外门禁检测单元的安全性。另外，为减少红外发送的功耗，本单元添加由定时器555构成的多谐振荡器，可设置红外检测的周期（如300 ms），以延长系统电源的使用寿命。

　　3．3 通风换气控制单元

　　单相感应电机具有结构简单，价格低廉，运行可靠及维护使用方便等一系列优点，只需单相交流电源供电，因而被广泛应用在小型机床，轻工设备、商业机械、食品加工机械、家用电器、日用机电用具等。如家用的电风扇，洗衣机，空调等都使用单相感应电机驱动工作。

　　通风换气控制单元没有专门设计单相电机的速度调节驱动电路，而是直接采用了常见的具有分档调速电路的电风扇模块控制风机运行。

　　4 智能家居主控单元软件设计

　　智能家居主控单元的软件设计分为5个部分：nRF905通讯网络的控制；红外遥控集中控制器的响应；与PC机信息交互；家居系统设置及重要运行参数的记录；家居内部环境的自动检测控制和各模块之间的协调工作。主控单元在拓扑结构上只是nRF905通讯网络中一个普通节点，也参与到整个令牌环的循环传递；但其在令牌环中的地位来看是令牌环中中央控制节点，负责令牌的检测和维护。基于令牌传递的网络是一种延时相对确定的网络，在发送一个数据帧之前的最大等待时间可以由令牌平均周期时间确定。这样每个节点得到发送权的间隔时间是大致相等的，从而在很大程度上将随机时延转换成确定性的时间延迟。这样，主控单元可预知令牌环传递的最大周期，若超出最大周期仍未获得令牌，则判定令牌丢失，重新建立新的令牌。

　　5 结束语

　　nRF905通讯模块在本系统中担任着至关重要的角色，它是智能家居系统协调可靠工作的最基本保障，在测试期间发现，最小功耗模式下室内距离30 m时通讯正常，基本满足智能家居系统需要；若住宅布局比较复杂，则需要加大905的发射功率。实际应用结果证明该系统运行稳定，安装方便，可满足智能家居控制系统需求。