基于zigbee技術(shù)的家居智能控制系統(tǒng)設(shè)計

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1、基于ZigBee技術(shù)的家居智能控制系統(tǒng)設(shè)計本設(shè)計是一個采用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)點發(fā)送控制某家電設(shè)備的命令,最終達到控制設(shè)備的目的,并通過GPRS向室外的用戶匯報設(shè)備運行情況。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)計是一個把X絡(luò)通訊技術(shù)、自動化技術(shù)和計算機技術(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。1.系統(tǒng)設(shè)計方案  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)點發(fā)送控制某家電設(shè)備的命令,最終達到控制設(shè)備的目的,并通過GPRS向室外的用戶匯報設(shè)備運行情況?! D1.1總體結(jié)構(gòu)框圖2.硬件設(shè)計2.1MSP430F169微處理器  本

3、設(shè)計選用美國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用異步通信模式向GPRS模塊寫入命令,向遠程的用戶匯報家電運行情況?!  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  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遠程控制模塊  該模塊設(shè)計如圖2.3所示,當遠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行語音提示和應答,如“請輸入密碼”、“設(shè)備***開啟”、“操作成功”等。預先將要用到的語段燒入芯片

6、中,運行時取出所需的語段連成句子,再加入適當?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。      圖2.3裝置模塊硬件設(shè)計圖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)點的CC2430接收到相應的指令,驅(qū)動學習型控制模塊發(fā)出紅外線,控制空調(diào)、電視機等傳統(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  如圖2.5所示,紅外控制節(jié)點將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)射管加了三極管進行放大。2.5.2紅外接收電路設(shè)計  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)、電視機等傳統(tǒng)型家電設(shè)計?!           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)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)換為相應觸點的X、Y坐標,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

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