基于zigbee的无线智能家居系统设计

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1、南京物联传感技术有限公司www.wuliangroup.com.cn基于ZigBee的无线智能家居系统设计摘要：基于ZigBee的智能家居系统是针对家居高度自动化、智能化的要求提出的一种新的解决方案。主要用ZigBee手持控制器无线采集室内环境参数，远程控制各种家居电器，实现家居控制、参数检测的完全自动化、智能化。设备以C8051F020单片机为控制核心单元，检测湿度，负责驱动电机，处理和传输数据。采用高精度传感器作为湿度检测器件，直流电机等为执行机构，完成环境参数检测，对窗帘、交流电电器等的控制功能。用手持设备通过IP-LINK1270模块串口实现了室内无线通信，可以接

2、收湿度数据，控制简单家居。本系统具有良好的开发和应用前景。关键词：ZigBee无线通信湿度检测智能家居由于生活质量的日益改善，智能家居千人交流群222.548.823各种家电设备的高度自动化和智能化已经成为一种消费需求，同时科学技术的飞速发展，让这种需求的达到已经不再遥远。新的ZigBee协议在无线传感器网络和各种无线终端控制方面有良好的前景，为传感器网络和控制设备提出了新的方案。基于ZigBee的网络控制系统就可以实现对各种家电设备的控制和调节，只需要对旧式家电（家居）进行改装，或加入必要的驱动电路，便可以实现小信号对交流电器的控制。室内温度、湿度等环境参数直接影响生活

3、质量，同样可以通过ZigBee控制器对室内温度、湿度检测设备进行较远距离的适时采集，然后根据个人意愿对家电（家居）进行不同程度的调节。我们对实用小功率电扇进行了改装，对窗帘装上直流电机和定滑轮，可以由ZigBee控制器向单片机发送命令对电扇和窗帘的开关程度控制和调节。室内参数检测方面，开发了湿度检测设备，可以有效的反馈实时数据。一、系统（主设备）结构及各部分功能在整个系统设计方案中，以C8051F020为核心，作为数据处理器和设备控制器，整个设备也可作为工业现场设备，从属于ZigBee核心控制器。系统（主设备）结构如图所示，湿度传感器模块声光报警模块1270ZIGBEE数

4、码管显示模块C8051收发无线通信控制器F020模块L6201电机驱动模块单片机晶闸管电扇控制模块电源模块独立式按键模块图1系统（主设备）总体结构图1南京物联传感技术有限公司www.wuliangroup.com.cn上图中所示各个模块的基本功能分别为：（1）湿度传感器模块：把传感器信号作滤波处理，并送入单片机模拟通道。（2）L6203电机驱动模块：当单片机的提供信号满足条件时，输出电压驱动电机正转或反转。（3）晶闸管电扇控制模块：单片机选择驱动不同的晶闸管，以实现对交流电电器如电扇的控制。（4）独立式按键：对四个按键的组合运用，设置湿度报警的上限和下限；操作控制电扇、窗

5、帘。（5）声光报警模块：当湿度值超出人为设定的报警限时，自动报警。（6）数码管显示：三位数码管显示湿度相对百分比，精确到小数后一位。二、模块设计实现原理1、电源设计在整个系统中，所选湿度传感器需要5.0V的直流稳压电源，单片机C8051F020需要3.3V的直流稳压电源，电源的设计要求非常严格。如图所示，我们选用LM2576芯片，产生5V的电源，输入电源可以选择通过变压器直接输入9V～24V的直流信号，以满足电机驱动芯片L6203的电源；5V直流电源通过ASM1117产生3.3V电源提供给单片机C8051F020。电源模块产生信号比较稳定，能够很好的满足系统需要。图2电源

6、电路2、传感器数据采集模块本系统中，我们选用了北京宝利马公司生产的湿敏传感器，具有良好的线性关系，输出0.9V～3.8V的模拟信号，可以直接输入单片机。如图所示，传感器输出信号通过电容滤波，减小波动和干扰误差后，输入单片机C8051F020进行A/D转换，并且可以通过选择开关，选择单片机模拟通道。2南京物联传感技术有限公司www.wuliangroup.com.cn图3传感器接口电路3、通信模块整个控制网络系统中的无线通信功能是通过IP-LINK1270模块和C8051F020之间的串口通信实现的。IP-LINK1270模块是完全符合IEEE802.15.4标准与ZigB

7、ee规范的2.4GHz无线收发模块。需要3.3V的工作电源和逻辑电平，刚好保证和C8051F020顺利通信，其复位端与单片机复位端相连，单片机上电的同时IP-LINK1270模块也复位。该模块在使用之前，需要配置其网络号，节点号以及信道和频率等，以便准确的向设备发送数据或命令。图4通信接口电路4、电机驱动和晶闸管开关模块用芯片L6203作为电机的核心驱动，从单片机I/O口输出一路信号作为L6203的使能信号，控制芯片的通断。再由单片机提供两路信号，两路信号呈现一高一低时方可驱动电机，高低的顺序不同，电机的转动方向不同。3南京物