基于nRF905的智能家居系統設計

摘要：智能家居監測與控制系統由nRF905組建無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，將各個(gè)單元和主控單元連接起來(lái)統一控制，實(shí)現對家居的安防控制、環(huán)境溫度的檢測、空氣換氣控制等功能；用戶(hù)可使用紅外遙控集中控制器來(lái)操控上述任意單元，輕松控制家居環(huán)境。
關(guān)鍵詞：智能家居；無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)；nRF905；安防控制

在智能家居中，數字家庭網(wǎng)絡(luò )是安裝在家居中的一種通訊平臺，它具有一般通訊網(wǎng)絡(luò )所應具有的特點(diǎn)，同時(shí)考慮到它所安裝的地點(diǎn)是普通的私人家居和使用者是普通居民，所以它還具有自身獨有的需求和特點(diǎn)，包括安全性、可用性、可靠性、靈活性、易擴展性，使用的方便性、廉價(jià)性、標準化以及體積小、重量輕和安裝方便等。智能家居系統中家庭網(wǎng)絡(luò )技術(shù)主要分為兩類(lèi)，一種是有線(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，另一種為無(wú)線(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。
隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )比有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )具有通信范圍不受環(huán)境條件限制、網(wǎng)絡(luò )建設周期短、施工成本低、易于維護、可擴展性好等無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，使其逐漸取代有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )，成為智能家居網(wǎng)絡(luò )系統組網(wǎng)的首選。

1 智能家居系統結構
本設計主要由溫度檢測單元，門(mén)鎖開(kāi)關(guān)檢測單元，通風(fēng)換氣電機控制單元，電氣開(kāi)關(guān)集中控制等單元構成；各單元通過(guò)無(wú)線(xiàn)技術(shù)組網(wǎng)，實(shí)現集中控制；無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的組建部分采用了令牌環(huán)拓撲結構方式，能避免多個(gè)905模塊對信道的競爭和沖突，主控單元是在無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)的基礎上，實(shí)現對各個(gè)單元運行狀態(tài)的監測和控制。用戶(hù)還可通過(guò)Intemet／GPRS遠程訪(fǎng)問(wèn)智能家居控制系統，查看和控制其中的設備，系統結構圖如圖1所示。

2 智能家居單元的無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)
由于nRF905射頻芯片本身是不帶組網(wǎng)協(xié)議，為了使智能家居中的中央控制單元和各個(gè)控制節點(diǎn)構成一個(gè)完整的通訊網(wǎng)絡(luò )，并使系統在每一時(shí)刻最多有一個(gè)設備(含主控單元)進(jìn)行數據發(fā)送(避免信道的競爭和沖突)，就需要編寫(xiě)協(xié)議。設計中nRF905無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )組網(wǎng)方式采用令牌環(huán)總線(xiàn)方式。
2．1 系統傳輸的數據格式
系統傳輸的數據格式定義如表1所示：

目的節點(diǎn)地址(4字節)：該字段是數據所要發(fā)送到的節點(diǎn)地址，接收端通過(guò)識別該字段來(lái)判斷是否是發(fā)給自己的數據。
源節點(diǎn)地址(4字節)：該字段是發(fā)送節點(diǎn)的地址，接收端通過(guò)識別該字段來(lái)判斷是誰(shuí)發(fā)來(lái)的數據。
令牌標志(1字節)：用于判斷接收到的幀是令牌、令牌回復還是普通數據幀。
幀體(27字節)：該字段信息為有效數據。
幀校驗(1字節)：發(fā)送節點(diǎn)利用循環(huán)冗余碼(CRC)計算一個(gè)幀校驗序列，并將結果存入該字段。