基于ZigBee技術(shù)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計

選用TI公司的CC2430單片機(jī)作為ZigBee模塊的控制器，它是一款高性能、低功耗的805l內(nèi)核的單片機(jī)。也是一款符合IEEE802．15．4規(guī)范的2．4 GHz的射頻器件，硬件支持載波監(jiān)聽多路訪問／沖突檢測(CSMA／CA)，2．0～3．6 V的工作電壓有利于實現(xiàn)系統(tǒng)低功耗。通過連接在控制中心的ZigBee協(xié)調(diào)器模塊，在室內(nèi)建立無線星形ZigBee網(wǎng)絡(luò)．并將所有監(jiān)控節(jié)點、選擇添加的家用電器控制器作為該網(wǎng)絡(luò)中的終端節(jié)
點加入網(wǎng)絡(luò)中，從而實現(xiàn)室內(nèi)安防及家電的無線ZigBee網(wǎng)絡(luò)控制。
控制中心MCU采用8位單片機(jī)ATMegal28，該器件是一款高性能、低功耗的RISC結(jié)構(gòu)的單片機(jī)，大多數(shù)指令可在1個時鐘周期內(nèi)完成，最高工作于16 MHz，具有128 K的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash，4 K字節(jié)的EEPROM和2個串行接口。它與GSM模塊、RFID模塊、液晶模塊、ZigBee協(xié)調(diào)器和PC機(jī)相連，是整套硬件系統(tǒng)的核心，完成對中央控制管理系統(tǒng)的響應(yīng)和對各模塊的驅(qū)動。GSM模塊采用TC35i模塊。它通過串行UART接口直接與控制中心MCU相連。RFID模塊采用ZLG500模塊，其內(nèi)部集成了MFRC500型ISO14443A讀卡器，能夠讀寫RC500內(nèi)的．EEPROM。由于ZLG500并不是采用標(biāo)準(zhǔn)SPI接口規(guī)范，故只能與單片機(jī)的通用I／O接口相連才能實現(xiàn)通信。液晶模塊選用1602液晶，采用4線接口與控制中心MCU的通用I／O接口相連。ZigBee協(xié)調(diào)器與控制中心MCU采用2線接口即可實現(xiàn)兩者間的數(shù)據(jù)雙向傳輸?？刂浦行腗CU與計算機(jī)RS232串口相連，傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定、可靠，實時性好。
2．2 監(jiān)控節(jié)點
監(jiān)控節(jié)點的功能有：1)人體信號的檢測，當(dāng)盜賊入侵時進(jìn)行聲光報警；2)燈光的控制，其控制方式分為自動控制和手動控制，自動控制是根據(jù)室內(nèi)光線的強(qiáng)弱自動打開／關(guān)閉燈光，手動控制是通過中央控制管理系統(tǒng)實現(xiàn)燈光控制：3)將報警信息及其他信息發(fā)送至控制中心，并接收來自控制中心的控制指令以完成設(shè)備控制。從監(jiān)控節(jié)點的功能出發(fā)，監(jiān)控節(jié)點組成如圖3所示。

紅外加微波的探測模式是目前在人體信號檢測時最常用的方式。熱釋電紅外探頭這里選用RE200B，放大器件采用BISS0001。RE200B由3～10 V電壓供電，內(nèi)置熱釋電雙敏感紅外元件，當(dāng)元件接收紅外光時在每個元件兩極發(fā)生光電效應(yīng)而積累電荷。BISS0001是由運算放大器、電壓比較器、狀態(tài)控制器、延遲時間定時器以及封鎖時間定時器等構(gòu)成的數(shù)?；旌蠈Ｓ眉呻娐?。它與RE200B及少量元件就可構(gòu)成被動式熱釋電紅外開關(guān)。微波傳感器選用ANT-G100模塊，中心頻率是10 GHz，建立時間最大值是6μs。與熱釋電紅外模塊復(fù)合使用，可有效降低目標(biāo)探測錯誤率。
燈光控制模塊主要由光敏電阻和燈光控制繼電器組成。將光敏電阻與10 kΩ的可調(diào)電阻串聯(lián)，再將光敏電阻另一端接地，可調(diào)電阻另一端接高電平。通過單片機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器獲取兩個電阻連接點的電壓值，從而判定當(dāng)前燈光是否打開?？烧{(diào)電阻可供用戶調(diào)節(jié)，以滿足用戶設(shè)置燈光剛剛打開時的光線強(qiáng)度。室內(nèi)燈光的開關(guān)通過繼電器控制。只需一個輸入輸出口即可實現(xiàn)。
2．3 選擇添加的家用電器控制器
選擇添加的家用電器的控制主要根據(jù)設(shè)備功能實現(xiàn)設(shè)備控制，這里以電風(fēng)扇為例。電風(fēng)扇控制就是控制中心將上位機(jī)下達(dá)的電風(fēng)扇控制指令通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至電風(fēng)扇控制器實現(xiàn)，不同的家電識別碼是不同的，例如，本協(xié)議規(guī)定電風(fēng)扇的識別碼是122，家用彩電的識別碼是123，這樣就實現(xiàn)控制中心對不同家電的識別。而對于相同的指令代碼，不同家電執(zhí)行的功能是不一樣的。圖4為選擇添加的家用電器組成。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包括6部分，分別為遠(yuǎn)程控制網(wǎng)頁設(shè)計、中央控制管理系統(tǒng)設(shè)計，控制中心主控制器ATMegal28程序設(shè)計、CC2430協(xié)調(diào)器程序設(shè)計、CC2430監(jiān)控節(jié)點程序設(shè)計、CC2430選擇添加設(shè)備的程序設(shè)計。