至尊彩平台通过ZigBee技术来实现智能家居控制器

作者:admin发布时间:2020-08-22 22:20

  ZigBee是一种新兴的时间,其要紧的特色便是近间隔、低丰富度、低数据速度、低本钱的无线搜集时间,正在繁众的规模都有着广博的运用前景。

  智能家居是一个众功效的归纳时间体系,它以家庭居处为平台,行使前辈的谋略机时间、通讯时间、搜集时间、驾御时间、消息时间等时间将家庭中的各式电器筑设和搜集维系正在一块,然后举办搜集化的归纳管制与调控,给人们缔制一个安宁、安宁、容易、环保和高效的存在境遇。

  本文所先容的智能家居驾御器便是行使ZigBee时间将家庭中独立的家用电器组成一个联合的智能家居体系,从而容易对家居中各式电器筑设举办联合的管制,同时也可能通过互联网来对电器筑设举办长途驾御。

  ZigBee时间是近几年渐渐起色起来,很有市集潜力的一种无线维系时间。它是为了餍足低功耗、低数据量和低本钱的无线搜集恳求而出生的。它基于IEEE无线私人区域网(WirelessPersonal AreaNetwork,WPAN)作事组的80211514准则,被称为ZigBee时间准则。完善的ZigBee和议由运用层、运用集聚层、搜集层、数据链途层和物理层构成,如图1所示。

  IEEE80211514准则界说了物理层(PHY)和数据链途层(MAC);搜集层以上的和议由ZigBee定约担负拟定,此中运用层网罗了运用支撑子层(APS)、ZigBee筑设对象(ZDO)和由缔制商制定的运用对象。

  ZigBee以一个个独立的作事节点为依托,行使无线通讯,通过自机闭体例构成星型、网状和簇状3种搜集布局,所以每个节点的功效并非全体无别。为了低落体系的本钱,IEEE80211514界说了2种物理筑设类型:全功效筑设FFD (Full FunctionDevice)和精简功效筑设RFD(Reduced FunctionDevice)。FFD节点具备驾御器的功效,供应数据交流,可以行动搜集谐和器、途由节点和终端节点来运用,可能与搜集中任何类型的筑设举办通讯;RFD只可行动终端节点来运用,况且只可与FFD通讯,两个RFD节点之间不行通讯。

  Zigbee这一无线通讯时间具有近间隔、低丰富度、低功耗、低数据速度、低本钱、安宁牢靠、搜集容量大、自机闭、自愈才具强等特征,可广博运用于众个时间规模,有着盛大的市集前景。

  智能家居体系的搜集通讯具有如下特征:①传输数据量小,无需太大的传输速率;②搜集的容量大,以餍足家庭中的各式家电筑设;③消息的及时性好,时延短。ZigBee的时间特征定夺了其能很好地餍足智能家居搜集的上述需求,特地是具备自机闭、自愈才具,如此的无线通讯时间是智能家居体系理思的通讯体例。

  智能家居体系可通过GSM/GPRS/CDMA/搜集、ZigBee个域网、互联网以及小区消息网达成消息的互联互通。用户正在户外可通过手机调控家中的电器和照明装备,也可实时获得家中的防盗、防火、防煤气走漏等报警消息;正在家中可通过遥控器调控家电筑设。驾御器还兼有可视对讲体系室内主机功效,能查阅社区宣告的种种消息,至尊彩平台须要时可向社区保安发出报警求救信号。体系要紧由一个智能家居驾御器和若干个室内监控ZigBee功效模块构成。体系模子如图2所示。智能家居驾御器经2个无线条有线通讯线途与外部办法达成消息的互联互通,于是智能家居驾御器又可视为数字家庭网闭。

  智能家居驾御器内部装有手机模块,通过GSM(GPRS、CDMA)转移通讯搜集,与用户手机达成双向短音信收发。用户可通过手机短音信达成对家用电器的电源开闭驾御以及调光、调速驾御;驾御器以手机短音信的地势向用户手机发送报警信号,供防盗、防火、防煤气走漏以及家庭突发事宜报警用。

  驾御器内部装有1个ZigBee模块,通过Zig2Bee无线搜集与家居中的监控装备举办通讯,行动ZigBee搜集谐和器(FFD)来运用。它担负组筑智能家居ZigBee搜集,接受体系驾御核心发送的指令,并做出相应地治理。同时还要将从途由节点(FFD)或终端节点(RFD)接受到的数据发送给体系驾御核心。

  室内监控筑设按用处可分为3类:第一类为开闭与插座,最单纯的插座通过小电子开闭的通断达成对家用电器(如电饭煲、饮水机、电视、冰箱、空调、洗衣机、电动窗帘以及不需求调光的灯具)的电源开闭驾御;较丰富的智能开闭和插座具有输出功率可调的功效,用于吊灯、落地台灯的调光或电电扇的调速等。第二类为传感器产物,此中热释电红外传感器和门磁传感器用于防盗,烟雾传感器用于防火,瓦斯传感器用于防煤气走漏,又有手动报警按钮用于突发事宜(如孤寡白叟忽地发病)的报警。这些节点都带有ZigBee模块,行动搜集的终端节点(RFD)。第三类为手持遥控器,除达成对家用电器开闭驾御、调光调速驾御外,还具备照明场景设定与驾御功效。

  若小区筑设有物管通讯搜集和门禁对讲体系,驾御器兼备可视门禁对讲体系的室内主机的功效。

  驾御器上的液晶LCD显示屏可显示访客的图像画面,与访客举办对讲或开锁操作。其余,驾御器可接受小区物管发送的种种文字消息;当室内爆发不测时,可向小区物管发送报警信号。驾御器备有互联网接口,供用户正在异地时通过互联网驾御家中电器的运转,也可看守家中爆发的事宜。下一代互联网的问世将为此项功效的运用供应极大的支撑,到那时,每个家电及驾御器自身都将有本身的静态IP 地点,从而成为搜集中的一员。

  ZigBee的簇状搜集归纳了星型和网状布局的特征,咱们正在实质运用中行使智能家居驾御器及ZigBee传感器节点构成簇状搜集。它具有杰出的可扩展性,关于大户型或别墅用户而言,可能通过增进途由节点来伸张搜集掩盖领域;关于小户型的用户而言,可能通过节减途由节点酿成星型搜集,以俭朴能量、加疾数据传输速率。

  智能家居体系的重点部件是智能家居驾御器。其构成框图如图3所示,它以嵌入式治理器为核心,由手机模块、ZigBee模块以及须要的辅助接口构成。智能家居驾御器是全面智能家居体系的驾御核心,其硬件重点是中心治理器,总共的筑设驾御、使命调动、通讯和议转换、数据收发和数据管制等使命都需求中心治理器。从功效、可扩展性、操作体系支撑及功耗等方面思索,咱们拔取功效强壮的32位ARM9微治理器S3C2410X行动主治理器,存储器选用64M的NAND Flash和64M的SDRAM。

  正在人机接口方面,采用5英寸的TFT液晶屏,并筑设相应的触摸屏。可用于显示访客图像和小区物管发送的各式消息,并运用户可容易地输入数据去驾御各式家居筑设。其余为了驾御体例更活络,行使途理器的I2C总线接口策画键盘接口,从而可扩展各式驾御、报警体例。驾御器有2个通讯模块:手机模块和ZigBee模块。手机模块由主机模块、SIM卡接口、音频一面和射频一面构成,采用SIMCOM公司出产的SIM300芯片(GPRS模块)。与ARM举办数据传输采用准则的RS-232接口,通过运用AT号令落成对该模块的操作,达成短音信的收发。Zigbee模块收集各式家电筑设运转形态并接受各式阻滞报警消息,通过RS-232接口与ARM举办数据通报。

  驾御器配有以太网接口,配合驾御器上筑设的Web效劳器,用户可通过Internet落成对家庭境遇及各式家电筑设的监控。图3中的RS-485接口用于与小区物管的通讯(与原有的小区搜集配合。若为新筑小区,可直接运用以太网接口)。行使MAX3232将ARM9的两个USART收发器,构成两个RS-232端口和一个RS-485端口。

  音频接口行使微治理器内部的IIS总线接口与外部音频数字信号编码器芯片(UDA1341TS)构成。视频接口采用中芯微的DSP芯片,将视频信号转换成微治理器可以治理的JPG文献款式或二进制图像流,经治理后送LCD屏显示。

  ZigBee模块采用全功效筑设(FFD)类型,它正在智能家居体系中担当着搜集谐和器的脚色,可供应消息的双向传输,以维系智能家居体系中其它精简功效筑设(RFD)。

  CC2430芯片延用了以往CC2420芯片的架构,正在单个芯片上整合了ZigBee射频(RF)前端、内存和微驾御器。它运用1个8位MCU (8051),具有128KB可编程闪存和8KB的RAM ,还包括模数转换器、4个守时器、AES - 128协同治理器、看门狗守时器、32kHz晶振的歇眠形式守时器、上电复位电途、掉电检测电途,以及21个可编程I/O引脚。

  CC2430芯片采用0118m CMOS工艺出产,作事时的电流损耗为27mA ;正在接受和发射形式下,电流损耗区分低于27mA或25mA。CC2430的歇眠形式和转换到主动形式的超短时分的特色,特地适合那些恳求电池寿命极端长的运用。

  CC2430带有2个强壮的支撑几组和议的US2ART通讯接口,通过此通讯接口中的一个,S3C2410X治理器可能对CC2430举办写入或读取筑设消息,也可能收发数据。CC2430芯片集成了CRC和数据完善性搜检等功效,节减了步伐员编程的作事量,加疾了通讯的速率,节减了能量损耗。同时,芯片还采用了CS2MA - CA时间来避免数据发送时的竞赛和冲突,节减了一一面不必耍的能量损耗。所以CC2430芯片具有超低的能耗,其运用寿命可能年来谋略,价钱低廉,至尊彩平台切合传感器搜集需求洪量漫衍节点的特征。

  驾御器通过RS-232接口行使Zigbee模块收集各式家电筑设运转形态并接受各式阻滞报警消息。

  智能家居驾御器操作体系选用开源的嵌入式Linux操作体系,通过减少后移植到驾御器硬件平台上。该智能家居驾御器将Linux,ARM体系、手机模块和ZigBee模块构成一个团体,组成了一个功效完备的嵌入式体系,行使ZigBee时间轻松达成家庭内部众节点的无线维系。智能家居驾御器的功效为

  采用ARM架构的32位嵌入式RISC治理器和开源的嵌入式linux操作体系;是智能家居驾御体系的驾御核心,也是家居体系中消息家电平台的网闭;遇盗抢或疾病,按紧迫按钮,主动向管制核心报警;以家庭为单元筑设,行使液晶屏显示小区告诉、体系各一面作事境况及数据;行使ZigBee传感器节点监测各式阻滞报警数据(火警、煤气走漏等),并主动通过手机模块发给用户或小区管制核心;通过以太网(或RS - 485)与小区管制核心通讯;通过驾御器上的无线ZigBee模块与家居体系中各子节点举办通信,对众种家电筑设举办相应的驾御;用户可通过Internet长途监控家庭中的众种家居筑设。

  智能家居驾御器通过ZigBee模块收集各式家用电器筑设的运转形态并将各式阻滞报警数据存入到数据库当中;对阻滞报警优先治理,通过手机模块主动发送短消息到用户手机或者小区物管,并将现场数据及时存入数据库,以便对各式消息举办进一步的阐明和统计。正在这里数据库成为了维系前后台的中心件,存储形态数据供长途监控和当地LCD显示,同时接受浏览器和当地键盘输入,由通讯步伐、CGI步伐落成驾御号令的下传及运转形态的上传;同时数据库还需达成阻滞的阐明统计和盘查。正在本体系策画中,咱们采用嵌入式数据库SQLite以餍足体系长途驾御数据通报、数据共享的恳求。

  驾御器的软件要紧分为4个模块:与数据收集接口的通讯步伐、阻滞报警步伐、当地的人机交互步伐和长途驾御步伐。为了运用用户可能正在Internet上通过浏览器驾御智能家居搜集,需求正在驾御器(数字家庭网闭)上架设Web效劳器与用户举办通讯,并通过CGI接口移用后台CGI步伐。CGI步伐正在Web效劳器和驾御步伐间筑设闭系,调东西体的驾御步伐、达成对智能家居搜集内部节点的拟定操作。它监控搜集,随时随地的都能清晰搜集内筑设的形态并驾御搜集内的各式筑设。搜集监控正在家庭搜集中也詈骂常要紧的,运用户可能随时清楚搜集的境况,如筑设的参加退出、筑设的阻滞等等。

  3.ZigBee时间填补了低本钱、低功耗和低速度的无线通讯市集的空白。智能家居正在驾御器硬件由前辈的ARM9嵌入式体系、手机模块和ZigBee模块构成;操作体系采用嵌入式Linux,家庭搜集采用ZigBee无线搜集,安宁性好,体系功效完竣,可以适宜以来智能家居起色的需求。