基于統(tǒng)一家電協(xié)議的智能家居控制終端設(shè)計報告-wenkub
2023-06-11 18:06:36 本頁面
【正文】 之一，智能小區(qū)的市場火爆，最基本的單元就是智能家居。該系統(tǒng)以博創(chuàng)CUP6410嵌入式實驗平臺與Zigbee為核心，可以實時監(jiān)控家居內(nèi)各模塊的運行狀態(tài)，自動控制且方便操作。2012第八屆“博創(chuàng)該系統(tǒng)從安全和智能化兩個方面詮釋智能家居的概念，倡導(dǎo)智能管理、健康生活、節(jié)能環(huán)保的現(xiàn)代居家生活理念，引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)智能生活新潮流。近些年來，數(shù)字技術(shù)快速發(fā)展，使得計算機和通信相滲透相結(jié)合的更加密切；半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展特別是高速CPU和存儲器的出現(xiàn)，使得信息的收集與處理更加方便；電腦等一些家用設(shè)備的誕生使得智能家居控制終端成為可能，同時嵌入式的研究與發(fā)展給與信息設(shè)備的發(fā)展相結(jié)合，形成了低成本的運營模式。國內(nèi)至今還沒有比較成熟的家庭總線標(biāo)準(zhǔn)，這相對阻礙了智能家居終端的開發(fā)與研究。隨著智能化平臺的發(fā)展，利用實時操作系統(tǒng)的智能家居控制終端將成為未來研究的熱點。通信方式：系統(tǒng)采用Zigbee無線通信方式，避免了有線布線帶來的麻煩。家居子模塊包括音響、電燈、風(fēng)扇、飲水機等模塊，子模塊分別與Zigbee連接，形成了通信輻射網(wǎng)絡(luò)?？紤]到家庭內(nèi)部節(jié)點有限，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模基本固定，內(nèi)部無線網(wǎng)絡(luò)采用星型拓撲，以CC2420為中心協(xié)調(diào)器，與各家居分支節(jié)點進行通信。另外，還需使用FiFO和FIFOP狀態(tài)引腳來訪問FIFO。家居子模塊如電燈、風(fēng)扇、音響、飲水機等可以分別于Zigbee相連接，作為每一個小分支與終端機進行通信，終端機的Zigbee模塊與每一個小分支進行反饋通信，進而實現(xiàn)整個家居網(wǎng)絡(luò)的控制。無須象以往那樣逐個進行啟閉，方便及至。音響模塊主要是實現(xiàn)對歌曲的調(diào)節(jié)，包括音量、播放與暫停、上一曲、下一曲、播放模式等的調(diào)節(jié)，通過終端機的Zigbee與音響的Zigbee進行通信，其播放狀態(tài)的數(shù)據(jù)可隨時通過Zigbee傳送給終端，終端從而進行處理并反饋給音響模塊，進而可以實現(xiàn)終端對音響的控制。這一名稱來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂(bee)是靠飛翔和“嗡嗡”(zig)地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。ZigBee模塊是已經(jīng)包含了所有外圍電路和完整協(xié)議棧的能夠立即投入使用的產(chǎn)品，已經(jīng)經(jīng)過了廠家的優(yōu)化設(shè)計，和老化測試，有一定的質(zhì)量保證。在低耗電待機模式下,2 節(jié)5 號干電池可支持1個節(jié)點工作6～24個月,甚至更長。通過大幅簡化協(xié)議(不到藍牙的1/10) ,降低了對通信控制器的要求,按預(yù)測分析,以8051的8位微控制器測算,全功能的主節(jié)點需要32KB代碼,子功能節(jié)點少至4KB代碼,而且Zigbee免協(xié)議專利費。4近距離。5短時延。Zigbee 可采用星狀、片狀和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),由一個主節(jié)點管理若干子節(jié)點,最多一個主節(jié)點可管理254 個子節(jié)點。8免執(zhí)照頻段。 MAC層的CSMA機制使節(jié)點發(fā)送前先監(jiān)聽信道，可以起到避開干擾的作用。能耗特性是zigbee的一個技術(shù)優(yōu)勢，通常zigbee節(jié)點所承載的應(yīng)用數(shù)據(jù)速率都比較低，在不需要通信是,節(jié)點可以進入很低功耗的休眠狀態(tài)，此時能耗可能只有正常工作狀態(tài)下的千分之一。第5章 硬件框圖 本系統(tǒng)以ZIGBEE與計算機為核心，模擬了一個小型家居系統(tǒng)，硬件框圖下圖5所示：圖5硬件框圖第6章 軟件流程 終端軟件設(shè)計 終端中心控制四大模塊，分別是：電燈控制、風(fēng)扇控制、飲水機控制及音響控制。圖6終端軟件流程圖 節(jié)點應(yīng)用程序終端的CC2430主要完成三大功能：網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制。圖7節(jié)點應(yīng)用程序第7章 系統(tǒng)測試方案本系統(tǒng)的制作調(diào)試主要分為硬件調(diào)試、軟件調(diào)試兩大部分。 系統(tǒng)硬件測試PCB即印刷電路板，是電子電路的承載體。PCB設(shè)計的好壞對抗干擾能力影響很大．因此，在進行PCB設(shè)計時．必須遵守印制電路板設(shè)計原則和抗干擾措施的一般原則，并應(yīng)符合抗干擾設(shè)計的要求。(3)可靠性調(diào)試：引起系統(tǒng)不可靠的因素很多，如金屬化孔、接插件接觸不良會造成系統(tǒng)時好時壞；內(nèi)部和外部的干擾、電源紋波系數(shù)過大、器件負載過大等造成邏輯電平不穩(wěn)定；另外，走線和布局的不合理等也會引起系統(tǒng)可靠性差。本系統(tǒng)采用模塊程序設(shè)計技術(shù)，逐個模塊調(diào)好以后，再進行系統(tǒng)程序總調(diào)試。等全部完成后，反復(fù)運行多次，除了觀察穩(wěn)定性之外，還觀察了用戶系統(tǒng)的操作是否符合設(shè)計要求的操等，部分程序作了適當(dāng)修正后系統(tǒng)能夠正常運行。第10章 結(jié)果分析 經(jīng)系統(tǒng)測試，子模塊與終端機的通信比較穩(wěn)定，基本上可以實現(xiàn)正常通信。電燈模塊實現(xiàn)電燈的亮滅和自動控制。音響模塊實現(xiàn)對歌曲的調(diào)節(jié)，包括音量、播放與暫停、上一曲、下一曲、播放模式等的調(diào)節(jié)，其播放狀態(tài)的數(shù)據(jù)可隨時通過Zigbee傳送給終端，終端從而進行處理并反饋給音響模塊，進而實現(xiàn)終端對音響的控制。結(jié) 論本設(shè)計根據(jù)設(shè)計任務(wù)，提出了并且論證了設(shè)計方案，詳細地闡述了Zigbee控制原理及無線信息發(fā)送的實現(xiàn)方法、以及相關(guān)電路的設(shè)計原理，設(shè)計中充分利用了系統(tǒng)的硬件和軟件資源，實現(xiàn)了各個模塊的協(xié)調(diào)控制，提高了系統(tǒng)的可靠性和通用性。在制作原理樣機后，由于時間限制，還沒有進行長時間可靠性和實際安裝測試，這是系統(tǒng)產(chǎn)品化必須做的工作。 UTX0IF = 1。 i++ ) { for(j = 0。void ackTimeout(void)。static DMA_DESC* dmaTx。 // number indicating which DMA channel is used for receive.static BYTE myAddress。static SPP_TX_STRUCT* pAckData。//// See for a description of this function.////設(shè)置用戶指定的回調(diào)函數(shù)，在接收到一個正確的數(shù)據(jù)包死運行//通過這個函數(shù)可以用程序來改變正確接收數(shù)據(jù)包后的動作。 RFD = myAddress。= ~IRQ_TXD
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