基于zigbee通信智能家居控制系统

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1、基于ZigBee通信智能家居控制系统　　高庆云天津职业技术师范大学研究生部【摘要】本文主要介绍智能家居控制系统各部分软硬件设计。智能终端以STM32系列单片机为核心，配置相应外围电路，移植μC/OS-II内核，编程实现对家庭网络内部其他节点的远程控制，并移植μC/GUI以提供人机交互界面。温度、灯光控制节点以ATMega16单片机为控制核心，实现对温度和灯光亮度的数据采集，使用ZigBee通信模块将采集数据上传给智能终端。控制节点可根据接收的命令或自行与设定值比较，再控制执行装置，以达到改变室内温度和灯光强弱的目的。【关键词】智能家居ZigBee通信μC/OS-IISTM

2、32单片机【中图分类号】TP315【文献标识码】A【文章编号】1674-4810（2013）23-0196-02一引言6智能家居是以住宅为平台，利用先进的计算机技术、自动控制技术、网络通信技术和综合布线技术，通过统一的网络总线和控制平台将家庭的电器设备控制系统、灯光控制系统、安全控制系统、能源管理系统等子系统有机地结合在一起，统筹管理，提供兼备建筑设备、网络通信、信息家电等设备自动化。本文设计智能终端（家庭网关）、温度控制节点和灯光控制节点，利用具有低功耗、低成本、短时延、大网络容量、高可靠性等特点的ZigBee无线通信技术实现家庭内部网络的控制，为家居智能化提供了一种有

3、据可循的实现方案。二系统总体结构系统总体结构是由智能终端、温度控制节点和灯光控制节点三部分组成的闭环控制系统，各部分通过ZigBee无线通信模块传送数据。其中，温度和灯光控制节点都具有数据采集能力，既可以将采集数据打包后上传给智能终端，也能接收智能终端下发的执行命令。智能终端将两个控制节点上传的温度和灯光数据汇总后，与设定值进行比较，所得结果以无线方式发送给各控制节点，控制节点在接收到命令后会自行判断是否启动相应的执行机构调节环境温度和灯光亮度。智能终端还配有人机界面用以显示采集数据，同时，也为用户设定系统参数提供了便利。三硬件平台设计1.智能终端的硬件电路智能终端以意法

4、半导体（ST）公司研发生产的32位微控制器STM32F103VBT6为核心，增加ZigBee通信模块、SD卡、LCD控制器、触摸屏等外围电路，实现无线通信、数据存储和人机交互等功能。6ZigBee无线通信模块。使用单芯片（SoC）解决方案实现ZigBee无线通信。以TI公司生产的CC2530芯片为核心，外接32MHz和32.768KHz震荡晶体分别为芯片提供工作主时钟和精确定时时钟，通过USART与MCU进行数据传输。这种解决方案能够提高性能并满足以Zigbee为基础的2.4GHzISM波段应用，以及对低成本、低功耗的要求。LCD接口电路。采用标准接口TFT型37线LCD

5、，控制器为ILI9320。3.3V供电电压，使用DB0-DB7、DB10-DB17共16根数据线与MCU进行通信，ILI9320的片选端、背光控制引脚、写控制引脚均与MCU的GPIO连接，调用指令代码实行硬件控制。触摸屏模块。采用四线制电阻式触摸屏。X+X-Y+Y-四个引脚直接与MCU的ADC接口连接，ADC将触摸屏采集到的模拟信号量转换为数字信号量，MCU读取ADC的寄存器值进行处理以确定触摸屏被按下的位置。SD卡接口电路。如果MCU的片内Flash容量不够大时，可使用SD卡来存储数据，通过MCU的SPI2总线与之通信，SD卡作为SPI从机。电源模块。系统供给电压为标准

6、5V，经AMS1117芯片降压到3.3V后供给MCU和CC2530使用。为提高ADC转换精度，连接独立的外部参考电压到MCU的VREF+引脚，提供模拟基准电源。6复位和时钟模块。通过在MCU的NRST引脚外接手动开关（外部复位），接低电平实现一次系统复位。连接8MHz的石英晶体振荡器到MCU的SOC_IN引脚，为之提供更精确的主时钟；同时，连接32.768KHz频率的手表晶体振荡器至OSC32_IN引脚，为MCU的实时时钟或其他定时功能提供一个低功耗且精确的时钟源。2.温度/灯光控制节点温度与灯光控制节点的硬件电路设计相似。以8位单片机ATMega16为控制核心，连接若干

7、外围电路实现数据采集和对执行装置的控制，且均保留了手动控制。温度控制节点使用Dallas半导体公司生产的单线数字温度传感器DS18B20检测室内温度，并通过ZigBee无线通信模块将采集数据发送给智能终端，再根据智能终端下发的命令控制执行装置（散热器），使室温保持在设定值范围内恒定不变。灯光控制节点是根据光线的强弱，来控制灯光的强度，可实现三个功能，软启动功能：开灯时，灯光由暗逐渐变亮；关灯时，灯光由亮渐渐变暗，避免亮度的突然变化冲击视觉。灯光调节功能：可以利用本地开关来进行光线明暗的调整，也可以利用智能终端或遥控器调整。全开