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随着人们的生活水平和物质生活水平的提高 , 人们对居住环境的要求也越来越高 , 而智能化正好能够满足人们对生活的高效、方便、安全的需要 。 早期的智能住宅主要采用总线、电力线载波等有线技术作为通讯手段 , 但由于布线、安装、扩展、调试、电网干扰、系统不稳定等问题 , 不能适应家居设备随意分布、接口不统一的要求 , 严重影响了家居行业的发展 。 美国的微软、摩托罗拉等企业 , 已经占据了市场的前沿 , 比如梦幻之家、住宅之门等等 。 在我国 , 尽管智能家居发展的时间比较短 , 但是由于国外的成功经验和前车之鉴 , 加上我国政府加大了对智能家居的投入 , 在过去十多年的时间里 , 各大科研院所、高等院校的技术已经逐渐趋于成熟 。
设计计划
该系统将基于CC2530芯片的Z-STACK协议堆叠 , 构成了一个智能家庭无线传感器网络 。 在系统运行过程中 , 感光和红外感应器会同时工作 , 并将探测到的光亮度和人的信息通过电子信号传输到被采集的节点 。 在采集端收到信号后 , 由ZigBee网络向协调器传输信息 , 协调器接收各节点所传送的数据 , 再由串口传输至上级机的串口辅助设备 。 若要打开某一间屋子的灯光 , 则将对应的指令通过串口传送至协调程序 , 协调程序分析指令 , 获得对应灯光的无线网路地址 , 并以单点播放的方式传送指令 , 由节点接收指令 , 并依指令行事 。 在传感器侦测到的讯号有改变时 , 取样节点会立即接受并作出判断 , 依上述路径进行新的传送 , 而协调器也会立即接受并分析 。 通过设定取样节点的状态扫描间隔 , 实现了节约能源 , 同时还能有效地避免信号的干扰 。
硬体设计
该硬件部分包括以CC2530为核心的ZigBee无线发送模块、电气控制中继等 。
【长沙|基于CC2530的智能照明控制系统设计】CC2530是一种真正的芯片上系统(SOC)解决方案 , 适用于ZigBee和RF4CE 。 它具有行业内最优秀的射频收发机的性能 , 是一款具有8 KBRAM的标准增强8051 CPU , 以及其它一些功能非常强大的外围部分 , 包括晶振 , 天线和阻抗匹配(用于接收和接收信息的接收机) , 以及接口和旁通电容器和去耦合滤波器 。 因而 , 它具有很高的接收灵敏度和抗干扰性 , 并且能够以很小的代价构建一个强有力的网络结点 。
电器控制中继模块包括继电器和 ZigBee的收发器 。 由于国内电网电压约为220 V , 为控制某些家用电器开关 , 采用继电器模块 , 利用ZigBee无线传输模块CC2530的IO管脚及周边驱动电路 , 实现对开关式电器的控制 。
软体开发
在此基础上 , 基于 TI公司的ZStack协议堆栈 , 编写了相应的应用程序 , 利用VC编写的PC程序 , 为ZStack提供了大量的功能调试界面 。 系统的软件主要由协调程序和路由器程序组成 。 协调者作为网络的第一层节点 , 它负责建立一个网络 , 在网络建立完成后 , 将节点ID地址分配给协调程序 , 协调程序收到控制终端发出的指令 , 并将其发送给该节点 , 从而实现相应的控制 。
下面的内容延伸到2、3、甚至更多个层次.只要对应的控制可以在相同的网络中实现 , 协调器收到指令的同时向路由器或终端节点发送控制指令 , 如果是直接向路由器发出指令 , 则由路由器执行相应的指令;
功能实现:由控制终端(PC)从各个传感器采集到的有关数据 , 并在网络建立时将控制终端与网络连接 , 由控制终端自动识别每个节点的ID , 并向该节点发出指令进行控制 。 可以对单一的灯光进行亮度调整 , 也就是将控制指令发送给单一的结点 , 或者将局部结点组成一个局域网 , 存入控制器 。 通过向本局域网传输指令 , 可以实现对局域网中的各个结点进行照明控制 。
该系统采用CC2530作为核心 , 利用ZigBee建立了一个基于ZigBee的无线传感网络 , 利用计算机对各房间的灯光进行控制 , 并对室内和室外的灯光进行统一的管理 , 并对室内和室外的灯光进行分级控制 , 根据室内和室外光线的变化来调整灯光的亮度 , 达到节能效果 , 达到室内和室外采光的目的 。
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