基于GSM及ZigBee的智能家居控制系統的設計

1 引言

　　目前人們的家居生活中應用了大量的日用電器，但是這些日用電器都要人們去直接操控，雖然可以用一些定時操控，但是功能有限，靈活性很差。而作為移動終端的手機在不斷的普及，開發(fā)它的擴展應用將是有廣大的配備基礎和廣闊的市場前景的，可以利用手機終端依托公眾信息網，控制家電，并查詢家中狀況。本文討論的是將信息處理的技術與對設備的操控結合來實現數字家居的一種嘗試，使人們能享受到信息革命給生活帶來的便利。本文創(chuàng)新點在于用ZigBee技術進行家庭組網結合DSP技術與短信方式來完成遠程設備與用戶之間的通信。這樣網絡覆蓋范圍廣，實現控制與監(jiān)測時具有不需撥號、價格便宜、覆蓋范圍廣等優(yōu)勢，而且不必重新布電網，可以節(jié)約財力、物力和人力穩(wěn)定可靠，易于實現。

　　2 系統硬件設計

　　智能家居系統具有對家庭中的各種設備遠程控制、遠程查詢、集中管理功能，為用戶提供更為舒適，方便的生活方式。本設計主要針對的是家電控制。ZigBee通信子節(jié)點需具備脈沖量數據采集、開關量數據采集、模擬量數據采集、繼電器觸點輸出等功能，而主節(jié)點實際上是一個功能齊全的FFD設備，對家庭子網節(jié)點的管理，并與家居服務器通信，實現服務器和子節(jié)點的信息交互本設計中家庭內部節(jié)點主要由射頻芯片CC2430和TMS320VC5402芯片組成，CC2430是符合IEEE802.15.4標準（MAC、和PHY層）的ZigBee無線網絡模塊。TMS320VC5402芯片用來控制CC2430ZigBee模塊的運行，并且與GSM模塊通過MAX3111進行連接，用來進行數據的通訊。我們將ZigBee的協調器節(jié)點和GSM模塊集成在一塊板子。節(jié)點在空閑時間處于睡眠狀態(tài)，當用戶有控制信號或者數據采集要求時采用中斷將節(jié)點喚醒，完成數據采集或控制任務，并上報相關信息。

　　系統構成圖如下所示：

　　主控中心模塊它承擔著短信的接收，命令的判斷，執(zhí)行命令的發(fā)出或直接驅動，并將機器的工作狀態(tài)用短信發(fā)給移動終端。

　　這種工作可以選用低價普通的C51單片機。但考慮要在以后擴展基于圖像的彩信反饋的應用，所以在本設計中控制器的處理機選用了TMS320VC5402芯片。DSP主控模塊采用了TMS320VC5402EVM評估板及仿真器。TMS320VC5402EVM提供了2個BCMSP的直聯接線口J6,J7和PHI的驅動口J2及J5與仿真器的接口連接。該板有512KRAM數據存儲，64KRAM作為程序儲存。4KFLASH存儲器，可用于存儲需保留的數據。

　　TMS320VC5402要與GSM模塊相連就要擴展RS232接口，TMS320VC5402只提供了2個多通道帶緩沖同步串行口MCBSP0,MCBSP1。如果實現對接，就要對MCBSP串口進行轉換。我們這里使用的是MAX3111芯片。MAX3111芯片具有尺寸小，價格低，功耗少，通信速率高等特點。用MAX3111芯片實現同步串行數據接口到異步串行口（RS-232）的轉換。可與H6221的RS232口相連。MAX3111包括UART和RS-232兩個部分，其中UART部分包括兼容SPI的串行口，可編程波特率發(fā)生器，發(fā)送緩沖器及發(fā)送移位寄存器，接收緩沖器，接收移位寄存器，8字節(jié)接收FIFO,以及有四種可屏蔽中斷源的中斷產生器。而RS232部分包括自帶電容的電泵。

　　由于MAX3111是3.3V器件，TMS320VC5402的MCBSP串行接口工作SPI模式時可直接與MAX3111連接實現與RS232設備異步數據傳輸。此時TMS320VC5402作為SQI協議中的主設備，發(fā)送時解信號（BCLKX）作為MAX3111的串行時解輸入，發(fā)送幀同步信號（BFSX）作為MAX3111的原選信號（TCS）。BDX與DIN連接作為發(fā)送數據線。BDR與DOUT作為接收數據線。