基于zigbee技術(shù)的家居智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、基于ZigBee技術(shù)的家居智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是一個采用ZigBee技術(shù)、GPRS技術(shù)將家庭控制X絡(luò)與外界X絡(luò)進(jìn)行連接的家居智能控制系統(tǒng)。用戶通過撥打裝置，將控制家電設(shè)備的要求送給MSP430F169微處理器處理，再由處理器給紅外控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制某家電設(shè)備的命令，最終達(dá)到控制設(shè)備的目的，并通過GPRS向室外的用戶匯報(bào)設(shè)備運(yùn)行情況。關(guān)鍵詞：ZigBee技術(shù)；GPRS技術(shù)；智能家居；微處理器；家電控制本設(shè)計(jì)是一個把X絡(luò)通訊技術(shù)、自動化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合在一起的X絡(luò)智能化家居系統(tǒng)。通過智能家居系統(tǒng)人們可以更方便快捷

2、的使用和控制家用設(shè)備，從而給人們帶來高效、安全、舒適的生活體驗(yàn)。1.系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案　　家居智能控制系統(tǒng)總體框圖如圖1.1所示，本系統(tǒng)主要由MSP430F169微處理器、裝置、液晶觸摸屏電路、電源電路、GPRS收發(fā)模塊、ZigBee無線通訊模塊等構(gòu)成。用戶通過撥打裝置，將控制家電設(shè)備的要求送給MSP430F169微處理器處理，再由處理器給紅外控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送控制某家電設(shè)備的命令，最終達(dá)到控制設(shè)備的目的，并通過GPRS向室外的用戶匯報(bào)設(shè)備運(yùn)行情況?！　D1.1總體結(jié)構(gòu)框圖2.硬件設(shè)計(jì)2.1MSP430F169微處理器　　本

3、設(shè)計(jì)選用美國TI公司的MSP430系列的微處理器，它是一種16位超低功耗、自帶DAC模塊的信號處理器。它有強(qiáng)大的處理能力，豐富的片上外圍模塊，方便高效的開發(fā)環(huán)境和多種時鐘模塊。2.2GPRS無線通信模塊　　本模塊采用的SIM300芯片是一款三頻段GSM/GPRS模塊，其接口電路如圖2.1所示。MSP430與SIM300的硬件連接通過RX、TX和GND三線連接。處理器用USRTO串行通信口通過此三線運(yùn)用異步通信模式向GPRS模塊寫入命令，向遠(yuǎn)程的用戶匯報(bào)家電運(yùn)行情況?！　　D2.1MSP430與SIM300的硬件連

4、接圖圖2.2MSP430與CC2420的硬件連接圖2.3ZigBee無線通訊模塊設(shè)計(jì)　　無線收發(fā)芯片選用了TI公司的CC2420，這款芯片兼容IEEE.802.15.4無線收發(fā)芯片，CC2420與MSP430的連接如圖2.2所示，只需要使用SFD、FIFO、FIFOP和CCA四個引腳表示收發(fā)數(shù)據(jù)狀態(tài)，SFD引腳表明是否在接收或發(fā)送數(shù)據(jù)幀；FIFO在接收數(shù)據(jù)中指示接收緩沖器中是否有數(shù)據(jù)；FIFOP用于指示接收數(shù)據(jù)的上限到達(dá)或者完整地接收幀；CCA用于查看信道是否為空。處理器通過SPI接口(CSn、SI、SO、SCL

5、K)與CC2420交換數(shù)據(jù)、發(fā)送命令，并通過該接口訪問CC2420內(nèi)部寄存器和儲存器。在訪問過程中，接收來自處理器的時鐘信號和片選信號，并在處理器的控制下執(zhí)行輸入/輸出操作。2.4遠(yuǎn)程控制模塊　　該模塊設(shè)計(jì)如圖2.3所示，當(dāng)遠(yuǎn)程的用戶向家中撥打時，接口電路將線上的信號分成幾路，分別輸?shù)讲煌奶幚砟K中。摘機(jī)電路處理線上的撥號音，振鈴檢測電路處理振鈴信號，DTMF收發(fā)電路接收和發(fā)送DTMF信號。語音電路利用語音芯片來進(jìn)行語音提示和應(yīng)答，如“請輸入密碼”、“設(shè)備***開啟”、“操作成功”等。預(yù)先將要用到的語段燒入芯片

6、中，運(yùn)行時取出所需的語段連成句子，再加入適當(dāng)?shù)难訒r輸出。檢測到用戶按鍵后立即停止該語句的播放，轉(zhuǎn)入下一步操作中?！　　　　　D2.3裝置模塊硬件設(shè)計(jì)圖2.5家電控制模塊　　如圖2.4所示，MSP430F169向CC2420發(fā)出遙控指令，位于紅外控制節(jié)點(diǎn)的CC2430接收到相應(yīng)的指令，驅(qū)動學(xué)習(xí)型控制模塊發(fā)出紅外線，控制空調(diào)、電視機(jī)等傳統(tǒng)型家電。圖2.4家電控制模塊系統(tǒng)框圖2.5.1紅外發(fā)射電路設(shè)計(jì)　　如圖2.5所示，紅外控制節(jié)點(diǎn)將CC2430作為微處理器接收到的指令通過P1.0輸出，考慮到紅外發(fā)射的距離和有效性，電

7、路紅外發(fā)射管加了三極管進(jìn)行放大。2.5.2紅外接收電路設(shè)計(jì)　　如圖2.6所示，紅外接收端使用的是HS0038B紅外接收頭，HS0038B將接收到的紅外信號轉(zhuǎn)為電信號，通過Vout發(fā)出紅外線，控制空調(diào)、電視機(jī)等傳統(tǒng)型家電設(shè)計(jì)?！　　　　　　　　　　　D2.5紅外發(fā)射單元電路圖圖2.6紅外接收單元電路圖2.6液晶觸摸屏控制模塊　　本設(shè)計(jì)采用四線電阻式觸摸屏通用的BB公司生產(chǎn)的ADS7846控制芯片，具有12位轉(zhuǎn)換精度，支持SPI通訊協(xié)議；液晶屏控制器采用的是EPSON的SED1335，帶有32K字節(jié)的SRAM，支持文

8、本顯示和圖形顯示(320×240點(diǎn))兩種方式，最多3層圖形顯示合成。2.6.1觸摸屏控制芯片與單片機(jī)的接口電路　　如圖2.7所示，ADS7846是四線式觸摸屏的控制器，控制器的主要功能是分時向X、Y電極對施加電壓，并把測量電極上的電壓信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)觸點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)，并通過筆中斷請求向MSP430F169表示有觸摸發(fā)生。圖2.7觸摸屏控制電路接口電路2.6.2液晶控制芯片與