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1、智能家居*基于ZigBee的智能家居遥控器设计112叶兴贵,缪希仁,陈伟东(1.福州大学电气工程与自动化学院,福建福州350108;2.福建省冠林科技有限公司,福建福州350015)摘要:介绍了一种基于ZigBee技术的遥控器设计方案。阐述了硬件系统的原理和实际设计电路,并对软件设计的要点进行了介绍。该遥控器通过5!5键盘人机接口,对其他无线节点进行设置和控制,并在LCD显示屏上显示操作过程和控制结果。该遥控器具有低功耗、低成本、可远程控制、组网灵活等特点,可广泛叶兴贵(1985),男,应用于家居智能化等领域。硕士研究生,研究方向为建筑电器智能化关
2、键词:智能家居;ZigBee技术;传感器;组网;遥控器技术。中图分类号:TP872文献标志码:B文章编号:16748417(2010)10001305块等几个模块构成。遥控器设计电路总体框图0引言如图1所示。目前市场上出售的很多家用电器都带有遥控器,但绝大多数都是基于红外射频技术设计的,如电视机遥控器、空调遥控器、DVD遥控器等。基于红外技术设计的遥控器给人们的生活带来了许多便利,通过这些遥控器人们可以在距离电器几米之外方便地操控电器。但这些遥控器一般都为直线遥控,遥控信号无法绕过障碍物,也无法对电器进行组网控制,且有效距离短。ZigBee是最近几
3、年兴起的一种低功耗、短距图1遥控器设计总体框图离、低速率、组网灵活的无线通信技术。将其应用在家电设备的遥控器上,可实现对家电设备的1.1ZigBee无线通信模块组网及远程控制。本文设计了一种基于ZigBee该设计采用的RF芯片为Microchip公司生技术的智能家居遥控器。产的MRF24J40。该芯片通过了美国(FCC)、加拿大(IC)、欧洲(ETSI)的无线电法规认证,完全1硬件设计兼容IEEE802.15.4规范,支持ZigBee、MWi、i及[1]根据遥控器设计实现的功能要求,整个硬件MWiiP2P专有无线网络协议。该芯片与Mi电路主要由ZigB
4、ee无线通信模块、5!5键盘阵crochip单片机(PIC16F、PIC18F、PIC24F/H、列模块、LCD显示模块、外部存储模块及电源模dsPIC33及PIC32)相兼容,采用简单的4线SPI缪希仁(1965),男,教授,研究方向为数字家庭技术。陈伟东(1977),男,工程师,从事智能家居技术研发工作。*基金项目:福建省科技项目(2008F5031)13智能家居接口,最大通信范围可达400m。芯片的工作频检查功能,支持数据包自动重发,硬件安全引擎段为2.405~2.480GHz。电流损耗低,RX模式(AES128),具有CCM、CBC
5、MAC模式,支持所下典型值为18mA,TX模式下典型值为22mA,有的CCA模式及RSS/LQI等。这些特点方便了休眠模式下耗电为2A,其典型灵敏度为无线收发模块的设计。-94dBm,最大输入级为5dBm。数据通信速率设计中将MRF24J40芯片与PIC24单片机之为250kb/s。该芯片具有高动态范围接收器和间通过SPI总线连接,其硬件外围电路如图2所RSSI,硬件CSMACA机制,自动ACK响应及FCS示。图2ZigBee硬件设计电路图图2中,MRF24J40的串行I/O(SCK、SDI、顶层铜箔走线中制作的。为保证通信性能,天线SDO和CS)
6、、RESET、WAKE和INT等引脚接到下方的PCB各层都没有铜箔走线。单片机相关引脚上。其中,SDO引脚信号通过1.25!5键盘阵列模块NC7SZ125缓冲器进行三态缓冲,以解决一个硅根据设计的需要,电路中设置了5!5的键片勘误,即在CS引脚恢复为无效状态后,SDO引盘阵列,用于输入被遥控对象的网络地址、功能[2]脚信号不会释放为高阻抗状态。晶振X1为命令等。PIC24FJ256GA108单片机具有丰富的20MHz的晶振,25∀时的频率容差为#10!I/O口,设计中将单片机I/O口直接与键盘端口-6-610,满足IEEE802.15.4标准中#40!1
7、0的相连,根据单片机端口电平变化读取键盘状态信符号速率容差。电路中L1、L3、C2和C14构成巴伦息。电路[2]。C1.3LCD显示模块15为DC模块电容。L2为MRF24J40为增加可视化效果,设计中采用了LCD液晶中的RFP和RFN引脚的RF扼流和上拉电感。显示模块。该模块中LCD选用OCMJ4X8C。L4、C16和C17构成低通滤波器。其余电容用于提OCM4X8C是一款具有串/并接口,内部含有中文供RF和数字旁路。芯片对应的PCB天线是在14智能家居2字库的图形点阵液晶显示模块。OCM4X8C的液制造的EPROM,其内部存储空间为16KB。
8、晶显示屏为128!64点阵,可显示4行,每行8个24LC16与单片机通过SPI总
