智能家电应用技术
2022-06-09
摘 要：随着微控制处理技术的飞速发展，智能家电层出不穷，各种新技术引入到了家电领域，现代的家电电器正朝着网络化、节能化、智能化的方向发展。我国政府也十分的注重关于智能家电的应用和发展，伴随着国家的补贴和各种优惠政策，越来越多的智能家电走到了我们的身边。这也是伴随着国家经济转型的必然结果，对促进我国经济结构和科学稳增长有着巨大的意义。北大核心期刊笔者在此契机下简略的谈谈智能家电的运用和发展。
关键词：微控制处理器；技术；智能家电
一、智能家电的概念
智能家电是将数字化技术、传感器技术以及信息网络技术应用于传统的家电当中。由于引进一些高科技技术，与传统的家电相比，智能家电具有以下特点：
（1） 智能化：智能家电能够自动感应环境状态、并能够自动调节自身的状态。（2）网络化：各种智能家电可以通过家庭局域网连接到一起。最终可以实现信息的互联和网络的共享。（3）节能化：智能家电能够通过环境自动调节工作时间、工作状态，从而达到节能的状态。（4）实用性：实用性对于现代的智能家电的推广具有重要的作用，由于嵌入式系统的发展。复杂的控制操作流程已嵌入到家电当中，用户只需简单的操作即可。
二、智能家电中的应用
单片机发展简要：现代的智能家电多采用单片机控制。单片机是单片微型计算机的简称，它是将计算机的中央处理器系统、存储器、I/O口、定时记数器以及串行通信接口等功能集成在一块芯片上，组成了一个完整的微型计算机。单片机自上个世纪70年代问世以来经历了三个时期：初级单片机时期（1975～1978），是以Intel公司研发的MCS-48为代表产品，其集成有8位CPU、并行I/O口、一个8位定时记数1器以及64BRAM；高性能单片机时期（1978～1982），其主要产品为Intel公司开发的MCS-51系列单片机，这个时期的单片机仍为8位CPU，但同时单片机增加了多级中断功能以及16位定时/记数器。与第一代单片机相比较具有优良的性能和性价比。因此在现代中国智能家电市场应用得最为广泛；新一代单片机时期（1982年至今），这一时期的单片机得到了进一步的完善和发展，但在世界范围内仍以MCS-51、MCS-96系列产品为主流。
课题研究的主要内容
（1）该课题立足于“宜居”项目，该项目主要模块有以下几项：1）用电可视化：通过LCD屏幕实时的显示当前的家电用电情况，供电方式。2）太阳能模块：通过可视系统实时的了解到当前太阳能的使用状况，并能自动的分配太阳能的使用。3）智能空调模块：通过传感器检测当前室内温度，并能够通过控制芯片调节室内温度，使之达到最佳舒适温度，也可以人为地调节最佳室温，使之能够自动的调节温度。4）智能LED灯模块：通过传感器检测当前室内光亮程度自动调节LED灯的明暗，并通过红外传感器感知是否有人来控制LED的熄灭。5）无线通信模块：通过ZIGBEE无线通信组成简单网络，通过连接各个子节点，达到控制各个智能家用电器。（2）项目控制芯片。电能计量模块使用78K0系列的芯片。空调模块，太阳能模块使用的是
CH451S芯片。LED等模块使用的是168804驱动芯片。（3）具体方案。微型电量计方案：该方案能够实时的测定家中个家电的用电情况，并发送至智能监控设备，实现电能的可视化。该方案使用的是8位的78KO/LX3芯片，内置高精度A/D转换芯片。同时具有LCD驱动电路，具有超长的待机功能。太阳能调节器功能方案：太阳能的发电为直流电，因此需要将其转化成交流电，转换成220V交流电给及给家里的供电系统。该方案使用的V850E/IX4具备高性能演算、多功能变频定时器，可以单芯片实现所有的控制功能。变频空调方案：为实现空调智能化、节能化，需要对包括压缩机在内的马达实现智能的控制。BLDC-64芯片是专门变频空调控制的芯片，它是一个32位MCU，通过实时监测环境温度以及人为设定的温度自动调节压缩机马达以及风扇马达。而此芯片开发简单，操作方便，因而在变频空调领域应用得极为广泛。LED照明方案：该方案可实现四组通道独立LED调光控制、PFC控制、DALI通信等。该方案使用的78KO/IX2系列是8位ALL FLASH的MCU，主要是作为照明用的微控制器可以在40MHZ频率下工作，具有16bit定时器，支持DALA通信。UPD78F8025是8位ALL FLASH MCU，通常作为LED照明灯用微控制器，内置4通道LED驱动，UPD168804为4通道LED驱动芯片，可实现四通道独立调光控制。无线ZIGBEE无线网络模块方案：ZIGBEE是现代无线传输技术最为普遍的技术，通过ZIGBEE无线网络连接各个智能家电，因而每个家电都有无线通信设备。家电，电表及PC机控制模块之间通过无线网络进行通讯，PC机可以实时的了解到各个家电的用电情况，并可以调节其用电，也可以了解到当前太阳能的使用情况。
三、智能家电的展望和发展趋势