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一種基于ZigBee技術(shù)的智能家居無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )系統
作者：
時(shí)間：2009-11-19
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)硬件組成，采用TI公司的16位單片機MSP430F1232作為處理器，采用符合ZigBee標準的Heililink無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )收發(fā)模塊建立無(wú)線(xiàn)通訊，采用RAMTRON公司的鐵電存儲器FM24LC16存儲數據，開(kāi)關(guān)量輸出使用松下公司的磁保持繼電器TQ2L2―3V，PWM輸出放大器采用MAXIM公司的MAX4464。使用鋰離子鈕扣電池供電，通過(guò)采用TI公司的電荷泵IPS60210將電壓穩定至3.3V。無(wú)線(xiàn)子節點(diǎn)通過(guò)查詢(xún)八位撥碼開(kāi)關(guān)確定其功能，可以實(shí)現兩路脈沖量的計數、兩路開(kāi)關(guān)量的輸入、兩路開(kāi)關(guān)量的輸出、一路模擬量的輸入、一路模擬量的輸出、電池電量采集無(wú)線(xiàn)通訊等功能。
4．1 處理器
處理器采用TI公司的16位單片機MSP430F1232。該單片機突出的特點(diǎn)是可以實(shí)現極低的功耗，具有五種省電工作模式，而每種工作模式可以通過(guò)對時(shí)鐘的控制實(shí)現不同的功耗，其工作在LPM4模式下的功耗電流只有0.1μA,非常適合采用電池供電的系統。片內FLASH ROM用于存儲應用程序、通訊協(xié)議；UART接口連接無(wú)線(xiàn)通信模塊；10位A/D轉換器實(shí)現電池電壓檢測、模擬量輸入；內部16位定時(shí)計數器實(shí)現PWM輸出，經(jīng)低通濾波后，再由放大器放大，實(shí)現模擬量輸出；I2C接口連接鐵電存儲器FRAM。其余的通用輸入輸出端口分別實(shí)現數字量和脈沖量的輸入、輸出以及撥碼開(kāi)關(guān)狀態(tài)的輸入。
4．2 鐵電存儲器
存儲器采用RAMTRON公司的FM24CL16，它是一種串行非易失性存儲器，其特點(diǎn)是可無(wú)限次地讀寫(xiě)，掉電數據可保護10年；寫(xiě)數據無(wú)延時(shí)；使用二線(xiàn)制串行總線(xiàn)及其傳輸規范進(jìn)行雙向傳輸，這種方式占用腳位少，占用線(xiàn)路板空間小，總線(xiàn)速度可以達到1MHz，靜態(tài)工作電流僅為1μA。這些特點(diǎn)使其十分適合本設計對功耗低、體積小、數據讀寫(xiě)頻繁的要求。
4．3 磁保持繼電路
磁保持繼電器采用松下公司的TQ2-L2―3V，通過(guò)MSP430F1232的輸出管腳DO_S、DO_R控制開(kāi)關(guān)管Q1、Q2的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，實(shí)現繼電器線(xiàn)圈電流的通斷控制，從而控制繼電器觸點(diǎn)的動(dòng)作。如果采用傳統繼電器，需要一直提供電流來(lái)維持繼電器狀態(tài)，這樣功耗很難降低。磁保持繼電器具有鎖存功能，觸點(diǎn)動(dòng)作后無(wú)需繼續提供電流，從而降低了功耗。其開(kāi)關(guān)兩端可耐壓直流220V，交流250V，滿(mǎn)足了通斷市電的要求。
4．4 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )收發(fā)模塊
該模塊特點(diǎn)是體積小、內嵌網(wǎng)絡(luò )通訊協(xié)議，符合ZigBee網(wǎng)絡(luò )層的標準，為IEEE.802.15.4標準兼容產(chǎn)品，可實(shí)現高效率發(fā)射、高靈敏度接收，無(wú)線(xiàn)數據速率高達76.8kbit/s。通過(guò)串口與MSP430F1232進(jìn)行通訊，將獲得的數據無(wú)線(xiàn)發(fā)送出去。
4．5 撥碼開(kāi)關(guān)
八位撥碼開(kāi)關(guān)的狀態(tài)決定該子節點(diǎn)的節點(diǎn)號和其實(shí)現的功能。
5 無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)軟件設計
鑒于節點(diǎn)使用的通用性要求，需要上電后根據撥碼開(kāi)關(guān)確定子節點(diǎn)號及其所要完成的功能。其主要功能包括水電氣三表的數據采集和存儲、報警信息的獲取、設防撤防狀態(tài)的獲取和以上信息數據的無(wú)線(xiàn)發(fā)送。根據撥碼開(kāi)關(guān)的狀態(tài)確定節點(diǎn)需要完成的其中一項或幾項工作，并調用相應的初始化程序。由于無(wú)線(xiàn)通訊模塊的功耗較大，CPU大部分時(shí)間都處于休眠狀態(tài)，通過(guò)各級中斷喚醒CPU和恢復無(wú)線(xiàn)通訊模塊的正常工作。數據的無(wú)線(xiàn)發(fā)送和接收要遵守家庭網(wǎng)關(guān)通訊協(xié)議。
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