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基于Zigbee的智能家居系统研讨

发布时间:2018-12-18 01:06:05 文章来源:未来智讯    
    基于Zigbee的智能家居系统研讨作者: 孙建中 赵希   摘 要 本文给出了一种基于Zigbee的智能家居系统的设计方案,从无线智能家居系统的硬件方面进行了研讨,采用了Samsung公司的S3C2440作为本系统的处理器,ZigBee作为无线通讯技能,并对关键技能进行了详细的讨论分析。
  关键词 智能家居 ZigBee 无线通讯
  中图分类号: TP273 文献标识码:A
  目前,家电品种繁多,我们已经无法仅仅满足于家电设备的独立自动化、智能化,人们关注得越来越多的是家居环境的平安、健康、便捷和舒适,因而有效地将家电联网促成信息家电、智能住宅成为了开发人员的主题。本文将研讨一个实现高效率、低成本、具备无线通信功能的智能家居系统,使之能集中管理和抑制,同时可以完成异地网络抑制信息的接入。通过本智能家居系统,人们能够在任意时间、任意地点在手机、互联网、遥控等终端帮助下,对家中任意角落的任意设备、环境进行抑制,尽情享受科技给我们带来的便捷、平安、舒适的家庭环境。
  1 总体设计方案
  本系统选取分布式抑制方式对智能家居的各个局部进行统一的抑制,主要包括信息家电局部、环境抑制局部(包括室温、照明、窗帘等)、安防报警局部、远程操作局部。各局部又包括多个节点,每个节点即为通信的一个终端。各节点之间相互独立,某一个节点出现故障不影响其他节点的运行。由于智能家居系统功能庞大,需要抑制的信息很多,因而也包含很多节点,本文将针对煤气抑制节点和温湿度抑制节点两个功能节点展开研讨。
  2 系统硬件设计与实现
  2.1主抑制器
  本智能家居系统主抑制器选取SamSung公司的一款S3C2440微抑制器芯片,这是一款32位RISC微处理器,它选取ARM920T内核,拥有0.13 m的CMOS标准宏和存储器单元。符合手机设备和应用于成本低、本能好、低功耗的小型微抑制器的局面。S3C2440的核心处理器ARM920T实现了MMU、AMBA BUS和Harvard等高速缓冲结构,提供了各自独立的16K的数据Cache和程序Cache,内部集成了完整的系统外设,极大降低了系统成本。
  2.1.1 Flash存储器电路的设计
  本硬件平台选用Samsung公司的NandFlash芯片K9F1216UOA作为Flash存储器芯片。该芯片事务电压3.3V,包含4个可同时擦写存储块,每页528Bytes+16byte,每32page变成一个Block,总共包含4096个Block,总容量为4096����8B=66M,其中2MB是用来保存ECC校验码等额外数据,实际使用其中64MB。
  2.1.2 SDRAM接口电路设计
  为充分发挥S3C2440的32位数据处理优势,一般选取32位存储器系统,本系统选用2片16位数据宽度的HY57V641602的SDRAM,事务电压3.3V,其单片容量为32MB,2片共构建成64MB空间,一片作为高16位,一片低16位,这足以满足本系统运行时对容量的要求。
  2.2 通讯模块
  CC2430是一个SOC芯片,它能提供提高系统本能且满足以ZigBee为基础的2.4GHz ISM波段的解决方案,这个方案满足低功耗、低成本的系统要求,它联合了8KB的RAM和多功能的外围模块,根据不同的闪存空间来优化成本。
  CC2430无线通讯模块模块式基于无线传感器网络结构,包括很多设置在监控区域里的低价传感器节点,通过无线数据传输协议模式构成了一个自组织多跳无线网络。该通讯模块波特率、发射功率以及数据响应格式都可调节,传输数据的可靠性和稳定性更高,并且极大程度地减小了误码率。鉴于ZigBee无线通讯网络协议标准拥有易实现、数据传输可靠本能好、短距离操作、各层次的平安性、功耗极低、成本极低等优势,它完全适合近程无线通讯模块的设计要求,因此选择ZigBee的通讯技能完成无线数据模块系统。
  2.3 煤气泄漏监测节点的电路设计
  泄漏检测选取QM2N2型气敏传感器作为检测元件,其电阻随可燃性气体或烟雾浓度的改变而改变。正常情况下,可燃性气体或烟雾浓度在允许范围内,气敏传感器1、2间电阻值较大,从2端输出低电平。当可燃性气体或烟雾浓度达到一定值后,气敏传感器l、2间电阻值迅速减小,从2端输出高电平,即使三极管Q1导通,C点由高电平转成低电平。C点连接至无线通讯模块的P1.4口,这样就能够通过检测P1.4口来确定是否煤气泄漏并适时做出报警处理。
  2.4 温湿度节点的硬件电路设计
  本节点温湿度传感器选取SHTl5系列贴片型芯片,它能够同时测量湿度和温度数据。湿度测量范围:0~100%RH,温度测量范围:-40~+123.8℃,湿度测量精度:��0%RH,温度测量精度:��3℃。
  3结论
  本文提出了一种以嵌入式系统和ZigBee无限通讯技能为基础的智能家居系统的设计方案,从硬件方面进行了设计。采用了Samsung公司的S3C2440作为本系统的处理器,并对通讯模块(包括以太网、ZigBee通讯模块)、系统功能节点(包括温湿度节点和煤气抑制节点)进行了设计。该系统事务效率高,成本低,具备无线通信功能。
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