基于zigbee技术的家居智能控制系统设计

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1、基于ZigBee技术的家居智能控制系统设计本设计是一个采用ZigBee技术、GPRS技术将家庭控制X络与外界X络进行连接的家居智能控制系统。用户通过拨打装置，将控制家电设备的要求送给MSP430F169微处理器处理，再由处理器给红外控制节点发送控制某家电设备的命令，最终达到控制设备的目的，并通过GPRS向室外的用户汇报设备运行情况。关键词：ZigBee技术；GPRS技术；智能家居；微处理器；家电控制本设计是一个把X络通讯技术、自动化技术和计算机技术结合在一起的X络智能化家居系统。通过智能家居系统人们可以更方便快捷

2、的使用和控制家用设备，从而给人们带来高效、安全、舒适的生活体验。1.系统设计方案　　家居智能控制系统总体框图如图1.1所示，本系统主要由MSP430F169微处理器、装置、液晶触摸屏电路、电源电路、GPRS收发模块、ZigBee无线通讯模块等构成。用户通过拨打装置，将控制家电设备的要求送给MSP430F169微处理器处理，再由处理器给红外控制节点发送控制某家电设备的命令，最终达到控制设备的目的，并通过GPRS向室外的用户汇报设备运行情况。　　图1.1总体结构框图2.硬件设计2.1MSP430F169微处理器　　本

3、设计选用美国TI公司的MSP430系列的微处理器，它是一种16位超低功耗、自带DAC模块的信号处理器。它有强大的处理能力，丰富的片上外围模块，方便高效的开发环境和多种时钟模块。2.2GPRS无线通信模块　　本模块采用的SIM300芯片是一款三频段GSM/GPRS模块，其接口电路如图2.1所示。MSP430与SIM300的硬件连接通过RX、TX和GND三线连接。处理器用USRTO串行通信口通过此三线运用异步通信模式向GPRS模块写入命令，向远程的用户汇报家电运行情况。　　　图2.1MSP430与SIM300的硬件连

4、接图图2.2MSP430与CC2420的硬件连接图2.3ZigBee无线通讯模块设计　　无线收发芯片选用了TI公司的CC2420，这款芯片兼容IEEE.802.15.4无线收发芯片，CC2420与MSP430的连接如图2.2所示，只需要使用SFD、FIFO、FIFOP和CCA四个引脚表示收发数据状态，SFD引脚表明是否在接收或发送数据帧；FIFO在接收数据中指示接收缓冲器中是否有数据；FIFOP用于指示接收数据的上限到达或者完整地接收帧；CCA用于查看信道是否为空。处理器通过SPI接口(CSn、SI、SO、SCL

5、K)与CC2420交换数据、发送命令，并通过该接口访问CC2420内部寄存器和储存器。在访问过程中，接收来自处理器的时钟信号和片选信号，并在处理器的控制下执行输入/输出操作。2.4远程控制模块　　该模块设计如图2.3所示，当远程的用户向家中拨打时，接口电路将线上的信号分成几路，分别输到不同的处理模块中。摘机电路处理线上的拨号音，振铃检测电路处理振铃信号，DTMF收发电路接收和发送DTMF信号。语音电路利用语音芯片来进行语音提示和应答，如“请输入密码”、“设备***开启”、“操作成功”等。预先将要用到的语段烧入芯片

6、中，运行时取出所需的语段连成句子，再加入适当的延时输出。检测到用户按键后立即停止该语句的播放，转入下一步操作中。　　　　　　图2.3装置模块硬件设计图2.5家电控制模块　　如图2.4所示，MSP430F169向CC2420发出遥控指令，位于红外控制节点的CC2430接收到相应的指令，驱动学习型控制模块发出红外线，控制空调、电视机等传统型家电。图2.4家电控制模块系统框图2.5.1红外发射电路设计　　如图2.5所示，红外控制节点将CC2430作为微处理器接收到的指令通过P1.0输出，考虑到红外发射的距离和有效性，电

7、路红外发射管加了三极管进行放大。2.5.2红外接收电路设计　　如图2.6所示，红外接收端使用的是HS0038B红外接收头，HS0038B将接收到的红外信号转为电信号，通过Vout发出红外线，控制空调、电视机等传统型家电设计。　　　　　　　　　　　　图2.5红外发射单元电路图图2.6红外接收单元电路图2.6液晶触摸屏控制模块　　本设计采用四线电阻式触摸屏通用的BB公司生产的ADS7846控制芯片，具有12位转换精度，支持SPI通讯协议；液晶屏控制器采用的是EPSON的SED1335，带有32K字节的SRAM，支持文

8、本显示和图形显示(320×240点)两种方式，最多3层图形显示合成。2.6.1触摸屏控制芯片与单片机的接口电路　　如图2.7所示，ADS7846是四线式触摸屏的控制器，控制器的主要功能是分时向X、Y电极对施加电压，并把测量电极上的电压信号转换为相应触点的X、Y坐标，并通过笔中断请求向MSP430F169表示有触摸发生。图2.7触摸屏控制电路接口电路2.6.2液晶控制芯片与