CC430F6135的無(wú)線(xiàn)智能家居控制系統設計

摘要：針對現有家居控制系統功耗大和成本高等缺陷，設計了一種基于CC430F6135單片機的低功耗智能家居控制系統。本系統具有功耗低、控制可靠性高、人性化等特點(diǎn)。介紹了CC430F6135芯片內部集成的RF無(wú)線(xiàn)模塊特點(diǎn)和家居控制系統的結構原理，給出了硬件設計框圖和軟件流程，詳細分析了中央控制模塊、RF無(wú)線(xiàn)收發(fā)功能模塊和觸摸屏控制模塊。實(shí)驗結果驗證了采用CC430F6135設計家居控制系統的可行性。系統運行穩定可靠，有較好的應用前景。
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，特別是計算機技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的迅猛發(fā)展與應用，促使廣大居民家庭實(shí)現了生活方式現代化和居住環(huán)境舒適化與安全化。家居智能化成為了一種趨勢，智能家居室內控制系統包括安防系統、火災報警系統、燈光和家電控制系統等。隨著(zhù)智能家居的不斷發(fā)展，對控制系統的快速性、便利性、可靠性和低能耗的要求不斷提高。因此，開(kāi)發(fā)一種低功耗并且方便操作的家居控制系統，能夠彌補目前智能家居的缺陷。
參考文獻設計的智能家居控制系統必須依靠Internet網(wǎng)絡(luò )才能實(shí)現對整個(gè)家居系統進(jìn)行控制，這大大限制了應用場(chǎng)合，使其應用具有一定的局限性。參考文獻設計的家居控制系統利用ZigBee無(wú)線(xiàn)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(diǎn)，本系統采用MSP430系列單片機CC430F6135，其不但具有MSP430系列單片機的低功耗性能，而且具有RF無(wú)線(xiàn)收發(fā)器的功能，這兩種性能充分滿(mǎn)足了低功耗和無(wú)線(xiàn)通信的要求，使得系統的成本降低。本系統采用了觸摸屏來(lái)對整個(gè)系統進(jìn)行控制，方便用戶(hù)使用，避免了操作面板上繁瑣器件給使用帶來(lái)的不便。

1 裝置整體運行原理
智能家居系統需要實(shí)現的功能大概有以下幾個(gè)方面：
①安防功能。目前家庭安防系統主要功能是監控非法闖入和門(mén)的開(kāi)關(guān)等。一旦出現問(wèn)題事件，系統會(huì )自動(dòng)發(fā)出相應的信號給主控制器，及時(shí)通知用戶(hù)有情況發(fā)生。
②家電控制。對家電實(shí)行智能控制，用一個(gè)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、冰箱、空調、電腦等，還可以實(shí)現定時(shí)開(kāi)關(guān)電器等功能。
③燈光控制。根據不同的室內自然光強度，可以智能地調節發(fā)光強度，外加的光敏控制元件可以感測外面光的強度，并根據實(shí)際設定的要求自動(dòng)調節光照強度。
智能家居控制系統依靠一個(gè)主控制器來(lái)對整個(gè)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(gè)控制均通過(guò)觸摸屏操作完成，方便用戶(hù)使用。系統整體框圖如圖1所示，主控制器采用MSP430系列單片機CC430F6135為核心，其與觸摸屏通過(guò)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(gè)部分，點(diǎn)擊其中一個(gè)模塊會(huì )進(jìn)入到相應的子模塊中，其詳細控制流程在軟件部分會(huì )詳細介紹。當觸動(dòng)一個(gè)功能后，觸摸屏通過(guò)串口傳遞給CC430F6135控制指令，CC430F6135分析指令并通過(guò)其內部集成的RF無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊將控制指令發(fā)送給驅動(dòng)模塊(驅動(dòng)模塊由CC430F6135控制)，驅動(dòng)模塊通過(guò)其內部的RF無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊接收指令，并按照指令要求驅動(dòng)相應的家電設備。

MSP430單片機最大特點(diǎn)就是低功耗，而且內部集成的RF無(wú)線(xiàn)通信模塊可以節省外部單獨外接的無(wú)線(xiàn)模塊，降低成本，觸摸屏的應用可以方便用戶(hù)使用，避免了面板上繁瑣的按鈕器件給用戶(hù)帶來(lái)的不便。整個(gè)主控制器完全是手持化產(chǎn)品，方便移動(dòng)和操作。

2 系統硬件設計
智能家居控制系統的硬件設計包括主控制器設計和各個(gè)子驅動(dòng)模塊設計。
2．1 主控制模塊設計
2．1．1 CC430F6135器件介紹
CC430F6135是MSP430F6xx MCU與低功耗RF收發(fā)器相結合的產(chǎn)品，可實(shí)現極低的電流消耗，從而使采用電池供電的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )應用無(wú)需維修即可工作長(cháng)達數年以上。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(dòng)力，以向中央采集點(diǎn)報告數據。CC430F6135為16位超低功耗MCU，具有16 KB程序存儲器、2 KB的SRAM、CC1101無(wú)線(xiàn)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，從待機模式到喚醒模式響應時(shí)間不超過(guò)6μs。