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关于无线智能家居抑制系统的研讨

发布时间:2018-11-22 01:06:05 文章来源:未来智讯    
    关于无线智能家居抑制系统的研讨作者: 莫展宏   摘要:智能家居技能在近几年快速的发展,本文介绍了一种选取STC12C5A60S2增强型51芯片作为微抑制器,基于nRF24L01无线数据传输芯片的智能的无线智能家居网络系统。通过nRF24L01提供的无线连接和RS-232接口,实现各局部之间的通讯和抑制。重点介绍了该系统的整体架构和其主要硬件模块的设计。
  关键词:智能家居 无线 nRF24L01 抑制系统
  一、概括
  随着科技的发展,智能家居的日渐兴起给人们的家居生活带来了全新的感受,家居智能已成为一种趋势。智能家居中各种与信息相关的通信设备、家用电器和家庭保安装置,通过家庭总线技能连接到一个家庭智能化系统长进行集中的或异地的监视、抑制和家庭工作性管理,并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。这些功能都是通过智能家居系统中的家庭网络抑制器未实现的,家庭网络抑制器具有家庭总线系统、通过家庭总线系统提供各种服务功能、并和住宅以外的外部世界相通连。能够这样说,智能家居系统是智能住宅的核心。由此可见,智能家居系统在智能住宅中的重要地位。
  智能家居系统抑制方式的解决方案分为有线方式和无线方式。由于多数智能家居系统的布线工程对照费事,所以在一些新的智能家居商家所研发的系统,就立足解决这个难题。目前这一问题虽然没有得到完全、彻底地解决,有难以满足视频和音频信号的传输,保密性差,接入设备昂贵等缺点。但随着4G网络技能的成熟,将会得到更好的应用和发展。所以就算价格就相对高一些,有的进口系统价位甚至高达10万元以上,还有局部系统选取的蓝牙技能,其产品也更为昂贵。即便如此,无线方式解决了布线的难题,随着网络技能的进步,已能基本满足视频和音频信号的传输。本文以2.4G射频技能为基础介绍一种性价对照高的智能家居抑制系统。
  二、智能家居抑制系统设计方案
  1.系统整体结构及事务原理
  智能家居系统的整体设计主要包括了网络协议、系统硬件和系统软件三个主要的局部。智能家居系统由主机、从机、接口设备及各家电设备组成,主从机都有一个无线收发芯片,通过主从机间无线数据的收发,实现一个小型的无线智能网络。网络协议我们参考OSI模型,联合nRF24L01芯片的特性,以选取模块化、通用性设备为原则设计硬件电路,选取集中抑制技能的抑制方式,通过一个以单片机为核心的系统主机来构建,中心处理单元(CPU)负责系统的信号处理。同时把系统设备进行硬件功能划分,统一设计、统一接口,各硬件模块具有双向通讯能力,以及互操作性和调换性,其抑制部件都能够编程,增加了模块的通用性和实用性,为系统升级和维护提供有力的保障。
  硬件收发模块选取一种新型单片射频收发器件nRF24L01,定义了物理无线信道和MAC子层之间的接口,提供物理层数据服务和物理层管理服务。nRF24L01是NORDIC公司生产的2.4GHz单片射频收发芯片,内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功能模块,选取FSK调制,内嵌NORDIC公司的增强型Enhanced Shock Burst技能,内置链路层,可实现点对点或是1对6无线通讯。其中输出功率和通讯频道可通过程序进行配置,有125个可选事务频道,频道切换时间短,可用于跳频,通过跳频能够削减干扰。最初MCU通过串口对nRF24L01进行信道参数配置,nRF24L01执行配置任务,主机执行发送数据包指令,通过空中接口完成数据信息包的发送与接收;从机接收数据信息,由从MCU执行任务,从而实现抑制家电的目的。图l为系统整体框图。
  
  图1 系统整体结构框图
  2.主要硬件电路设计
  (1)抑制中心电路
  抑制中心节点在2.4G网络中充当协调器节点的角色,主要负责2.4G网络的建立,节点的管理等任务。在本系统中,抑制中心节点需要对接受的数据进行处理,并通过键盘输入和液晶显示,以及通过RS-232串口与PC机连接通讯。
  3.串口通讯单元设计
  STC12C5A60S2增强型51芯片有一组串行口接口。本设计选取RS-232的9针D型连接器,在最大略的串行通讯中,只需3根通讯线连接:TXD串行数据发送,RXD串行数据接收以及GND信号地线。
  4.无线收发模块
  根据硬件设计要求各个因素,在基于2.4G无线传输抑制网络智能家居设计中,选取了事务在2.4GHz频段的射频片nRF2401。单片射频收发芯片nRF2401事务于2.4~2.5GHz ISM频段,芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块,输出功率和通讯频道可通过程序进行配置。芯片能耗相当低,以-5dBm的功率发射时,事务电流惟有10.5mA,接收时事务电流惟有18mA,多种低功率事务模式,节能设计更方便。其DuoCeiverTM技能使nRF2401能够使用同一天线,同时接收两个不同频道的数据。
  5.传感器电路设计
  抑制中心节点通过nRF24L01无线模块,接收各个传感器节点所发送过来的信息,并通过串口模块,把信息发送到上位机,在上位机的软件界面上直观地把各种数据呈现给使用者。传感器节点硬件主要由电源模块、时钟模块、无线模块、传感器模块组成。
  三、结语
  本文的智能家居系统利用无线网路芯片nRF24L01传输数据,硬件电路大略以增强型STC芯片作为系统节点抑制器,极大地提高了系统的可靠性和稳定性。本系统使用方便,成本较低,超低功耗,集开放性、交互性、协作性、通用性、便携性等特点,使用稳定可靠,效率高,有良好的扩展性。
  参考文献:
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  [2]王刚,夏平,陈仲滔.智能家居无线远程抑制技能[J].电脑开发与应用,2008,21(3):67-69
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