基于MSP430的智能家居系統(tǒng)

0 引言
隨著數(shù)字信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，以及人們物質(zhì)生活水平的不斷提高，人們的工作、生活與通訊、信息的關(guān)系日益緊密，可以說(shuō)信息化社會(huì)正在逐步改變?nèi)藗兊纳罘绞脚c工作習(xí)慣，同時(shí)也對(duì)傳統(tǒng)的住宅提出了挑戰(zhàn)，智能家居便應(yīng)運(yùn)而生了。
智能家居在保持了傳統(tǒng)居住功能的基礎(chǔ)上，擺脫了被動(dòng)模式，成為具有能動(dòng)性智能化的現(xiàn)代工具。它不僅提供了全方位的信息交換功能，還優(yōu)化了人們的生活方式和居住環(huán)境，幫助人們有效地安排時(shí)間、節(jié)約各種能源，實(shí)現(xiàn)了家電(如空調(diào)、熱水器等)控制、照明控制、室內(nèi)外遙控、窗簾自控、定時(shí)控制等。

1 系統(tǒng)構(gòu)成
本文以MSP430微處理器為核心，把無(wú)線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)應(yīng)用到智能家居上，實(shí)現(xiàn)了智能家居的無(wú)線控制和智能控制。基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的智能家居將家居生活有關(guān)的各個(gè)子系統(tǒng)如安防、燈光控制、太陽(yáng)能熱水器控制、窗簾控制、煤氣檢測(cè)及控制、室內(nèi)溫度濕度檢測(cè)等有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)智能控制和管理，能很好地實(shí)現(xiàn)“以人為本”的全新家居生活體驗(yàn)。圖1系統(tǒng)組成框圖。

本系統(tǒng)采用MSP430系列單片機(jī)為核心控制單元，用CC1100無(wú)線模塊搭建無(wú)線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。由兩部分構(gòu)成：第一個(gè)部分主控芯片外圍電路的設(shè)計(jì)--主要包括電源模塊、液晶顯示、鍵盤操作等；第二部分無(wú)線節(jié)點(diǎn)外圍模塊的設(shè)計(jì)--主要包括太陽(yáng)能熱水器水溫水量的測(cè)量及自動(dòng)給水裝置、室內(nèi)空氣質(zhì)量的檢測(cè)、各房間溫度濕度的檢測(cè)、報(bào)警裝置等。
1．1 電源管理模塊
該模塊的電源需求有5V和3．3V兩種，其中無(wú)線模塊要求3．3V供電，我們本著低功耗的原則，5V穩(wěn)壓和3．3V穩(wěn)壓都采用了低壓差的開關(guān)穩(wěn)壓管LM1117和LM1085，芯片產(chǎn)熱少功能穩(wěn)定；液晶顯示采用12864，能清晰地顯示漢字、數(shù)字、字母、符號(hào)等，12864液晶內(nèi)建GB碼簡(jiǎn)體中文字型庫(kù)，顯示清晰，使用方便。
1．2 安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)
智能安防系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)人或動(dòng)物的意外侵入、室內(nèi)的空氣質(zhì)量等。選用熱釋電紅外傳感器(人體紅外感應(yīng)模塊)監(jiān)測(cè)人或動(dòng)物發(fā)射的紅外線，該模塊采用紅外專用芯片BISS0001設(shè)計(jì)人體傳感模塊，它最大的優(yōu)點(diǎn)是性能穩(wěn)定可靠。模塊線路板尺寸33×28mm，透鏡直徑約25mm，模塊厚度20mm，體積更小，更容易嵌入其他設(shè)備。模塊采用低功耗穩(wěn)壓器件7133A-1，可以保證在很寬的輸入電壓下穩(wěn)定提供3．3V的工作電壓，確保模塊正常工作。圖2人體傳感模塊。

半導(dǎo)體空氣傳感器檢測(cè)窄氣中低濃度污染物的異味，如空氣中的低濃度香煙污染物和其它異味，對(duì)H2、CO等有較高的敏感度。選用日本FIGARO公司開發(fā)生產(chǎn)的TGS2600，傳感器測(cè)量電路如圖3所示。此傳感器要求有兩個(gè)電壓輸入：加熱器電壓VH和電路電壓VC。加熱器電壓VH加于集成加熱器上以保持傳感器在一個(gè)特定的最佳感應(yīng)溫度。電路電壓VC被加載以便于測(cè)量與氣敏元件串聯(lián)的負(fù)載電阻電壓Vout。此傳感器有極性，所以電路電壓VC必須是直流?？梢杂靡粋€(gè)公共的電源來(lái)同時(shí)供給VH和VC以滿足傳感器的電氣需求。合理選擇負(fù)載電阻RL使報(bào)警門限電壓最優(yōu)化，并使半導(dǎo)體傳感器功耗小于15mW。當(dāng)目標(biāo)體存在時(shí)，傳感器功耗在RS與RL相等時(shí)最大。