CC430F6135的無線智能家居控制系統設計

摘要：針對現有家居控制系統功耗大和成本高等缺陷，設計了一種基于CC430F6135單片機的低功耗智能家居控制系統。本系統具有功耗低、控制可靠性高、人性化等特點。介紹了CC430F6135芯片內部集成的RF無線模塊特點和家居控制系統的結構原理，給出了硬件設計框圖和軟件流程，詳細分析了中央控制模塊、RF無線收發功能模塊和觸摸屏控制模塊。實驗結果驗證了采用CC430F6135設計家居控制系統的可行性。系統運行穩定可靠，有較好的應用前景。
關鍵詞：家居控制；低功耗；CC430F6135；觸摸屏

引言
科技的不斷進步，特別是計算機技術、通信技術和控制技術的迅猛發展與應用，促使廣大居民家庭實現了生活方式現代化和居住環境舒適化與安全化。家居智能化成為了一種趨勢，智能家居室內控制系統包括安防系統、火災報警系統、燈光和家電控制系統等。隨著智能家居的不斷發展，對控制系統的快速性、便利性、可靠性和低能耗的要求不斷提高。因此，開發一種低功耗并且方便操作的家居控制系統，能夠彌補目前智能家居的缺陷。
參考文獻設計的智能家居控制系統必須依靠Internet網絡才能實現對整個家居系統進行控制，這大大限制了應用場合，使其應用具有一定的局限性。參考文獻設計的家居控制系統利用ZigBee無線通信技術作為通信工具，但是其必須利用單獨的外接ZigBee模塊才能完成通信功能，所以制作成本較高。針對以上缺點，本系統采用MSP430系列單片機CC430F6135，其不但具有MSP430系列單片機的低功耗性能，而且具有RF無線收發器的功能，這兩種性能充分滿足了低功耗和無線通信的要求，使得系統的成本降低。本系統采用了觸摸屏來對整個系統進行控制，方便用戶使用，避免了操作面板上繁瑣器件給使用帶來的不便。

1 裝置整體運行原理
智能家居系統需要實現的功能大概有以下幾個方面：
①安防功能。目前家庭安防系統主要功能是監控非法闖入和門的開關等。一旦出現問題事件，系統會自動發出相應的信號給主控制器，及時通知用戶有情況發生。
②家電控制。對家電實行智能控制，用一個便攜的觸摸屏控制器就可以控制家里的任何電器，包括電視機、冰箱、空調、電腦等，還可以實現定時開關電器等功能。
③燈光控制。根據不同的室內自然光強度，可以智能地調節發光強度，外加的光敏控制元件可以感測外面光的強度，并根據實際設定的要求自動調節光照強度。
智能家居控制系統依靠一個主控制器來對整個家居進行控制，包括家電控制、燈光控制、家庭安防控制等，整個控制均通過觸摸屏操作完成，方便用戶使用。系統整體框圖如圖1所示，主控制器采用MSP430系列單片機CC430F6135為核心，其與觸摸屏通過串口進行通信，觸摸屏界面包含了家電控制、燈光控制、安防控制3個部分，點擊其中一個模塊會進入到相應的子模塊中，其詳細控制流程在軟件部分會詳細介紹。當觸動一個功能后，觸摸屏通過串口傳遞給CC430F6135控制指令，CC430F6135分析指令并通過其內部集成的RF無線收發模塊將控制指令發送給驅動模塊(驅動模塊由CC430F6135控制)，驅動模塊通過其內部的RF無線收發模塊接收指令，并按照指令要求驅動相應的家電設備。

MSP430單片機最大特點就是低功耗，而且內部集成的RF無線通信模塊可以節省外部單獨外接的無線模塊，降低成本，觸摸屏的應用可以方便用戶使用，避免了面板上繁瑣的按鈕器件給用戶帶來的不便。整個主控制器完全是手持化產品，方便移動和操作。

2 系統硬件設計
智能家居控制系統的硬件設計包括主控制器設計和各個子驅動模塊設計。
2．1 主控制模塊設計
2．1．1 CC430F6135器件介紹
CC430F6135是MSP430F6xx MCU與低功耗RF收發器相結合的產品，可實現極低的電流消耗，從而使采用電池供電的無線網絡應用無需維修即可工作長達數年以上。而且微型封裝所包含的高級功能還可為創新型RF傳感器網絡提供核心動力，以向中央采集點報告數據。CC430F6135為16位超低功耗MCU，具有16 KB程序存儲器、2 KB的SRAM、CC1101無線電和USCI，供電電壓為1．8～3．6 V，正常工作模式消耗電流為160μA／MHz，低功耗模式3消耗電流為2．0μA，從待機模式到喚醒模式響應時間不超過6μs。