CN202771225U - 基于SimpliciTI的家庭环境监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于SimpliciTI的家庭环境监控装置，包括无线通信模块，传感器模块，执行模块，嵌入式智能模块。在该装置中通过基于SimpliciTI协议栈组建星型网络，实现数据传输，所以传感器节点的布置非常灵活。无线节点支持休眠和唤醒模式的切换，还可以由外部事件唤醒，所以其具有非常低的功耗。嵌入式智能模块可以显示传感器数据，并能在手动控制和智能控制两种下切换，所以非常可靠智能。由此本装置可为消费者提供家庭环境的解决方案。

Description

基于SimpliciTI的家庭环境监控装置

技术领域

本实用新型涉及一种SimpliciTI为无线通讯手段，实现家庭环境的监测与控制的智能系统。 

背景技术

随着科技的飞速发展及生活水平的不断提高，人们对家庭环境舒适度的要求越来越高。室内的温度、湿度、光照强度等决定了室内的舒适度。家庭环境监控装置是根据室内温度、湿度、光照强度，控制室内装置，以达到人体满意的舒适度。 

SimpliciTI是TI开发的一份专门针对其CCxxxx系列无线通信芯片的网络协议。SimpliciTI是一个基于连接的点对点通讯协议。它支持两种网络拓扑结构：直接的点对点通信结构和基于星型连接的网络拓扑结构。在星型连接中hub点在SimpliciTI中被称为Access Point,简写为AP。AP负责网络的构建和维护，它具备存储转发机制，因此可以对长期工作在休眠模式的低功耗设备提供较好的支持。同时SimpliciTI还支持泛洪方式进行广播数据传输，这种数据通讯方式在各种报警器网络中使用尤为广泛，同时也显得非常必要。基于 SimpliciTI的以上特点，其非常适合作为家庭环境监控系统的无线通信协议。 

CC2530是用于IEEE802.15.4应用的一个真正的片上系统（SoC）解决方案。它能够以非常低的总材料成本建立强大的网络节点。CC2530结合了领先的RF收发器的优良性能，业界标准的增强型8051CPU，系统内可编程闪存，8-KB RAM和许多其他强大的功能。CC2530有四种不同的闪存版本：CC2530F32/64/128/256，分别具有32/64/128/256KB的闪存CC2530具有不同的运行模式，使得它尤其适应超低功耗要求的系统。运行模式之间的转换时间短进一步确保了低能源消耗。 

ARM9系列处理器是英国ARM公司设计的主流嵌入式处理器，主要包括ARM9TDMI和ARM9E-S等系列。新一代的ARM9处理器，通过全新的设计，采用了更多的晶体管，能够达到两倍以上于ARM7处理器的处理能力。这种处理能力的提高是通过增加时钟频率和减少指令执行周期实现的。 

S3C2440 A采用了ARM920t的内核，0.13um的CMOS标准宏单元和存储单元。其低功耗，简单，优雅，且全静态设计特别适合于对成本和功率敏感性的应用。它采用了新的总线架构Advanced Micro controller BusArchitecture（AMBA）。 

Windows CE作业系统是Windows家族中最新的成员，专门设计给掌上型电脑所使用的电脑环境。这样的作业系统可使完整的可携式技术与现有的Windows桌面技术整合工作。 Windows CE 被设计成针对小型设备的通用操作系统 ，具有模块化，易于开发。 

发明内容

本实用新型的目的是，提供一种基于SimpliciTI的家庭环境监控装置。其无线节点低功耗、低成本、抗干扰、安全可靠。该装置能够满足人们对家庭生活环境舒适度日益增高的要求。 

本实用新型所采取的技术方案是：基于SimpliciTI的家庭环境监控装置由四部分组成——无线通信模块，传感器模块，执行模块，嵌入式智能模块。 

传感器模块和执行模块与组成星型网络的无线通信模块的终端节点相连，组成星型网络的无线通信模块的中心节点与嵌入式智能模块相连。无线通信模块是在CC2530模块上，运用SimpliciTI协议栈组成星型网络。星型网络的中心节点AP与PC连接，它们之间通过串口通讯。星型网络的终端节点ED(END DEVICE)与传感器和执行设备连接，CC2530控制传感器的数据采集和执行设备的运行。在无任务状态下，终端节点ED处于睡眠状态，其可以在规定时间间隔被唤醒，或被外部事件唤醒。这种睡眠、唤醒模式的切换非常有效的减少终端节点能量的消耗。其用两节5号电池供电可以工作一年左右。 

传感器模块采用湿度传感器，温度传感器，光照传感器。湿度传感器采用DHT11，其是一款含有已校准数字信号输出的复合传感器，它应用专用的数字模块采集技术和湿度传感技术，其具有快响应，抗干扰能力强，性价比高等优点。数字温度传感器采用DS18B20，其是世界上第一片支持 一线总线接口的温度传感器。一线总线独特而且经济的特点，使其可轻松地组建传感器网络。测量温度范围为 -55°c~+125°c，在-10~+85°c范围内，精度为±0.5°C。现场温度直接以一线总线的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。光照传感器采用BH1710，BH1710是I2C接口的数字光照传感器，它的可测光照强度范围为1-65535lx。传感器与终端节点CC2530连接，由CC2530控制传感器的数据采集。这些传感器可以非常灵活的布置在合适的位置。 

执行模块是相应的执行装置，包括加湿器、除湿器、空调、窗帘、电灯。它们通过驱动电路与终端节点CC2530连接，由CC2530控制执行装置的运行。执行装置可以手动控制，也可以智能控制。在手动控制模式下，可以通过机械按键控制和嵌入式智能终端按键控制。在智能控制模式下，是在嵌入式智能终端作相应的设置，嵌入式智能终端根据无线节点发送过来的传感器数据做判断，发送相应的命令，无线节点接收到命令后，控制执行装置做相应的运行。 

嵌入式智能模块能够显示无线节点传输过来的传感器数据，可以在家庭环境手动控制和智能控制两种模式下切换，可以在嵌入式智能终端控制执行设备，可以在嵌入式智能终端设置智能控制模式下的相应参数，终端根据接收到的数据信息发送相应的命令。 

本实用新型与现有的技术相比，其采用SimpliciTI协议栈，在CC2530硬件上实现星型网络。该无线节点具有低功耗、低成本、抗干扰、安全可靠性能。基于以上特点，其非常适合应用在家庭环境监控系统中。嵌入式显示终端可以 设置家庭环境控制的模式——手动控制模式和智能控制模式。在智能控制模式下，嵌入式智能终端根据无线节点发送的数据作判断，然后发送相应的指令，控制执行设备运行，从而调节家庭环境的温度、湿度和光照强度等。本装置具有智能型，能够满足人们对于家庭环境舒适度的要求。 

附图说明

图1是本实用新型涉及的基于SimpliciTI的家庭环境监控装置结构示意图； 

图2是本实用新型的监控装置功能结构示意图。 

具体实施方式

结合附图，本实用新型涉及一种基于SimpliciTI的家庭环境监控装置，包括无线通信模块，传感器模块，执行模块，嵌入式智能模块四部分。 

传感器模块包括湿度传感器、温度传感器、光照传感器，其与无线终端节点CC2530相连，在CC2530的控制下采集传感数据。传感器模块的具体连接方式如图1所示，温度传感器与无线终端节点ED1相连，湿度传感器与无线终端节点ED2相连，光照传感器与无线终端节点ED3相连。如图1所示，ED1、ED2、ED3、ED4、ED5、ED6、ED7、ED8与中心节点通过无线方式相连。无线通信模块组成星型网络，星型网络的终端节点控制传感器采集传感数据，负责将传感数据传给中心节点。如图1所示，中心节点通过串口与嵌入式智能终端相连，中心节点将传感数据传给嵌入式智能终端，如图2上半部所示，嵌入式智能终端显示温度、湿度、光照强度数值。如图2下半部所示，控制功能可以在手动控制和自动控制两种模式下切换。它们控制的目标为图2所示的加湿器、除湿器、空调、窗户、电灯。在自动控制模式下，嵌入式终端根据传感数据做判断，通过串口向中心节点发送命令，中心节点将命令发送到相应的执行终端节点，执行终端节点根据命令信息控制执行设备作相应的运行，从而达到调整家庭环境状况的目的。在手动控制模式下，可以通过嵌入式智能终端的触摸屏按相应的按键，使其发出相应的命令，之下过程如上，最终达到手动调整家庭环境状况的目的。执行模块包括加湿器、除湿器、空调、窗帘、电灯，执行模块的具体连接方式如图1所示，加湿器与无线终端节点ED4相连，除湿器与无线终端节点ED5相连，空调与无线终端节点ED6相连，窗帘与无线终端节点ED7相连，电灯与无线终端节点ED8相连。加湿器可以增加室内的湿度，除湿器可减少室内的湿度，空调可以调节室内的温度，窗帘和电灯配合使用可以调节室内的光照强度。例如，在白天光照特别强烈的时候可以选择关闭电灯，使窗帘处于半闭半开状态。在傍晚时，可以选择打开窗帘，打开电灯，并根据天气明暗状况调节灯光亮暗。 

Claims (4)

1.一种基于SimpliciTI的家庭环境监控装置，其特征是：传感器模块和执行模块与组成星型网络的无线通信模块的终端节点相连，组成星型网络的无线通信模块的中心节点与嵌入式智能模块相连。

2.根据权利要求1所述的基于SimpliciTI的家庭环境监控装置，其特征是：所述的无线通信模块是在CC2530上写入SimpliciTI协议栈，组成星型网络，支持睡眠和唤醒两种状态的切换，支持外部事件唤醒。

3.根据权利要求1所述的基于SimpliciTI的家庭环境监控装置，其特征是：所述的传感器模块采用湿度传感器DHT11，温度传感器DS18B20，光照传感器BH1710。

4.根据权利要求1所述的基于SimpliciTI的家庭环境监控装置，其特征是：所述的执行模块包括加湿器、除湿器、空调、窗帘、电灯，其可以被机械按键控制，也可以被嵌入式智能终端发送的命令来控制。 

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