基于电力载波技术的网络化智能家居系统的设计
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图3 启动码的生成
为了线路转送装置能不错过任何传输信息，X-10让每个数据帧传输两次。一条完整的控制指令由4帧数据组成，前两帧传输被控设备地址，两帧之间无间隔。后两帧传输控制命令，两帧之间也无间隔，但前两帧与后两针之间有3个周期的间隔，所以每条控制指令需要47个周期。对于50Hz的电力线来说，47个指令周期接近1秒。
2.3 基于X-10协议的智能家居系统
X-10是国际通用的智能家居电力载波协议，如果通信的双方没有共同的通信协议，通信就不能同步地进行，或者由于数据格式的不一致，彼此不能理解对方的数据中所包含的信息，使得通信实际上还是不能进行。X-10电力载波在提供电流的同时又可以像网线一样传送控制指令，从而实现网络化的控制。
基于X-10协议构建的智能家居系统，主要由家庭网关和分布在家庭各处的符合X-10规范的家电设备组成。由于现在市场上大多数家电产品仍未在其内部提供对X-10协议的支持。因此暂时需要在电力线与家电电源之间增加一个X-10模块,由网关对X-10模块进行控制，间接实现对家电的控制。在系统中为了识别网络中的不同设备，采用了2位16进制编码，称之为地址码，这样系统中的所有被控制设备都被赋予一个唯一地址码。
每个X-10设备都被分配到一个地址，地址由“房间号”和“设备号”两部分组成。房间号的选择范围为字母“A-P”,设备号的选择范围为数字“1-16”。因而在一个基于X-10协议构建的智能家居系统中最多可同时控制16×16＝256个不同地址的X-10设备，因此这套系统可容纳256个不同的地址，可以执行的指令包括：on，off，dim，bright，alllightson，allunitsoff。X-10协议规范对设备地址编码，用于逻辑表示，使用时参照协议中的转换表直接使用即可。
3 智能家居系统硬件设计
智能家居是通过统一的网格总线和控制平台来控制家庭内部电器设备的系统。设计系统主要有两部分组成：发送模块和接收模块。发送模块利用单片机程序将指令发送到接受模块上，其中包括目标设备地址信息。接收模块利用单片机程序实时检测电力线上的X-10信号。当检测到电力线上有信号时，就会把刚刚检测到的信号内所包含的地址信息与自身已经预设好的地址进行比较，如果相等则等待接收下一条X-10控制指令，如果与自身地址不相等，则将该地址信息简单的抛弃，继续等待下一条地址信息的出现。通过相应的指令做出对应的动作，达到对设备的实时控制。
图4 系统物理模型
智能家居是通过统一的网格总线和控制平台来控制家庭内电器设备的系统。控制网格主要由收发模块、阻波器、用电设备等组成。
3.1 nRF905芯片介绍
nRF905是挪威NordicVLSI公司推出的单片射频收发器，工作电压为1.9～3.6V，32引脚QFN封装(5×5mm)，工业、科学和医学)频道，频道之间的转换时间小于650us。nRF905由频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器和调制器组成，不需外加声表滤波器，ShockBurstTM工作模式，自动处理字头和CRC(循环冗余码校验)，使用SPI接口与微控制器通信，配置非常方便。其引脚及性能如表1所示。
nRF905有两种工作模式和两种节能模式。两种工作模式分别是ShockBurstTM接收模式和ShockBurstTM发送模式，两种节能模式分别是关机模式和空闲模式。nRF905的工作模式由TRX_CE、TX_EN和PWR_UP三个引脚决定。
表1 nRF905芯片引脚介绍
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