CC430F6135的無線智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計

摘要：針對現(xiàn)有家居控制系統(tǒng)功耗大和成本高等缺陷，設(shè)計了一種基于CC430F6135單片機(jī)的低功耗智能家居控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)具有功耗低、控制可靠性高、人性化等特點。介紹了CC430F6135芯片內(nèi)部集成的RF無線模塊特點和家居控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理，給出了硬件設(shè)計框圖和軟件流程，詳細(xì)分析了中央控制模塊、RF無線收發(fā)功能模塊和觸摸屏控制模塊。實驗結(jié)果驗證了采用CC430F6135設(shè)計家居控制系統(tǒng)的可行性。系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，有較好的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞：家居控制；低功耗；CC430F6135；觸摸屏

引言
科技的不斷進(jìn)步，特別是計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的迅猛發(fā)展與應(yīng)用，促使廣大居民家庭實現(xiàn)了生活方式現(xiàn)代化和居住環(huán)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(nèi)控制系統(tǒng)包括安防系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、燈光和家電控制系統(tǒng)等。隨著智能家居的不斷發(fā)展，對控制系統(tǒng)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(fā)一種低功耗并且方便操作的家居控制系統(tǒng)，能夠彌補(bǔ)目前智能家居的缺陷。
參考文獻(xiàn)設(shè)計的智能家居控制系統(tǒng)必須依靠Internet網(wǎng)絡(luò)才能實現(xiàn)對整個家居系統(tǒng)進(jìn)行控制，這大大限制了應(yīng)用場合，使其應(yīng)用具有一定的局限性。參考文獻(xiàn)設(shè)計的家居控制系統(tǒng)利用ZigBee無線通信技術(shù)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(tǒng)采用MSP430系列單片機(jī)CC430F6135，其不但具有MSP430系列單片機(jī)的低功耗性能，而且具有RF無線收發(fā)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(tǒng)的成本降低。本系統(tǒng)采用了觸摸屏來對整個系統(tǒng)進(jìn)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(tǒng)需要實現(xiàn)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(tǒng)主要功能是監(jiān)控非法闖入和門的開關(guān)等。一旦出現(xiàn)問題事件，系統(tǒng)會自動發(fā)出相應(yīng)的信號給主控制器，及時通知用戶有情況發(fā)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(jī)、冰箱、空調(diào)、電腦等，還可以實現(xiàn)定時開關(guān)電器等功能。
③燈光控制。根據(jù)不同的室內(nèi)自然光強(qiáng)度，可以智能地調(diào)節(jié)發(fā)光強(qiáng)度，外加的光敏控制元件可以感測外面光的強(qiáng)度，并根據(jù)實際設(shè)定的要求自動調(diào)節(jié)光照強(qiáng)度。
智能家居控制系統(tǒng)依靠一個主控制器來對整個家居進(jìn)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(tǒng)整體框圖如圖1所示，主控制器采用MSP430系列單片機(jī)CC430F6135為核心，其與觸摸屏通過串口進(jìn)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(jìn)入到相應(yīng)的子模塊中，其詳細(xì)控制流程在軟件部分會詳細(xì)介紹。當(dāng)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(nèi)部集成的RF無線收發(fā)模塊將控制指令發(fā)送給驅(qū)動模塊(驅(qū)動模塊由CC430F6135控制)，驅(qū)動模塊通過其內(nèi)部的RF無線收發(fā)模塊接收指令，并按照指令要求驅(qū)動相應(yīng)的家電設(shè)備。

MSP430單片機(jī)最大特點就是低功耗，而且內(nèi)部集成的RF無線通信模塊可以節(jié)省外部單獨外接的無線模塊，降低成本，觸摸屏的應(yīng)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(chǎn)品，方便移動和操作。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
智能家居控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計包括主控制器設(shè)計和各個子驅(qū)動模塊設(shè)計。
2．1 主控制模塊設(shè)計
2．1．1 CC430F6135器件介紹
CC430F6135是MSP430F6xx MCU與低功耗RF收發(fā)器相結(jié)合的產(chǎn)品，可實現(xiàn)極低的電流消耗，從而使采用電池供電的無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用無需維修即可工作長達(dá)數(shù)年以上。而且微型封裝所包含的高級功能還可為創(chuàng)新型RF傳感器網(wǎng)絡(luò)提供核心動力，以向中央采集點報告數(shù)據(jù)。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(jī)模式到喚醒模式響應(yīng)時間不超過6μs。