CN204143232U - 基于ZigBee技术的物联网家居智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于ZigBee技术的物联网家居智能控制系统，用以通过电话控制家电设备，至少包括了单片机、电话装置、ZigBee无线通讯模块和家电控制模块，所述单片机与所述电话机连接，所述单片机还通过ZigBee无线通讯模块与所述家电控制模块连接。本实用新型将单片机、电话设备、ZigBee无线通讯模块和家电控制模块整合在一个系统中，操作人员通过拨打电话，就能将控制家电设备的要求送给单片机处理，再经由ZigBee无线通讯模块和家电控制模块发送控制某家电设备的命令，最终达到控制设备的目的。

Description

基于ZigBee技术的物联网家居智能控制系统

技术领域

本实用新型涉及物联网领域，尤其涉及一种家居智能控制系统。 

背景技术

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，其英文名称是：“The Internet of things”。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。物联网就是“物物相连的互联网”。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算、广泛应用于网络的融合中，也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物联网是业务和应用。因此，应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新2.0是物联网发展的灵魂。 

物联网也可以认为是利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。物联网是互联网的延伸，它包括互联网及互联网上所有的资源，兼容互联网所有的应用，但物联网中所有的元素(所有的设备、资源及通信等)都是个性化和私有化的。 

将物联网的技术与概念应用于智能家居已经不是什么新鲜的事情了，然而，考虑到电话使用的普遍性，现亟需一种能够通过电话实现智能家居控制的系统，来填补这一方面的技术设备空白。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是如何通过电话实现家电设备的控制。 

为了解决这一技术问题，本实用新型提供了一种基于ZigBee技术的物联网家居智能控制系统，用以通过电话控制家电设备，至少包括了单片机、电话装置、ZigBee无线通讯模块和家电控制模块，所述单片机与所述电话机连接，所述单片机还通过ZigBee无线通讯模块与所述家电控制模块连接，所述电话远程控制模块设于所述电话机中； 

所述电话装置用以将操作人员通过电话输入的控制要求传输至所述单片机； 

所述单片机用以根据所述电话装置传输得到的控制要求生成遥控指令，进而通过ZigBee无线通讯模块将控制指令传输到所述家电控制模块，最终通过所述家电控制模块将遥控指令传输到所述家电设备，实现家电设备的控制。 

所述电话装置至少包括了接于电话线上的电话远程控制模块，所述电话远程控制模块包括了电话接口电路、振铃检测电路、摘机电路、语音电路和DTMF收发电路，所述电话接口电路分别与所述振铃检测电路、摘机电路、语音电路 和DTMF收发电路连接，所述振铃检测电路、摘机电路、语音电路和DTMF收发电路均与所述单片机连接； 

所述电话接口电路用以将电话线上收到的信号分成四路分别传输到所述振铃检测电路、摘机电路、语音电路和DTMF收发电路； 

所述摘机电路用以处理电话线上的拨号音； 

所述振铃检测电路用以处理振铃信号； 

所述DTMF收发电路接收和发送DTMF信号； 

所述语音电路至少包括了语音芯片，用以进行语音提示和应答。 

所述单片机采用MSP430系列的微处理器。 

所述ZigBee无线通讯模块采用CC2420芯片。 

所述家电控制模块包括无线收发模块以及学习型红外控制模块，所述无线收发模块与所述ZigBee无线通讯模块之间实现数据传输，所述学习型红外控制模块与设于家电设备上的红外接收头之间通过红外实现数据传输。 

所述无线收发模块采用CC2430芯片。 

所述红外接收头采用HS0038B接收器件。 

所述的基于ZigBee技术的物联网家居智能控制系统还包括GPRS收发模块，所述GPRS收发模块与单片机连接，所述单片机通过所述GPRS收发模块 与外部终端设备实现无线传输。 

所述的基于ZigBee技术的物联网家居智能控制系统还包括电源电路，所述电源电路与所述单片机连接。 

所述的基于ZigBee技术的物联网家居智能控制系统还包括与所述单片机连接的触摸屏系统，所述触摸屏系统包括液晶触摸屏、触摸屏控制芯片和液晶控制芯片，所述触摸屏控制芯片分别与所述液晶触摸屏和单片机连接，所述液晶控制芯片分别与所述液晶触摸屏和单片机连接。 

本实用新型将单片机、电话设备、ZigBee无线通讯模块和家电控制模块整合在一个系统中，操作人员通过拨打电话，就能将控制家电设备的要求送给单片机处理，再经由ZigBee无线通讯模块和家电控制模块发送控制某家电设备的命令，最终达到控制设备的目的。 

附图说明

图1是本实用新型一实施例提供的基于ZigBee技术的物联网家居智能控制系统的结构示意图； 

图2是本实用新型一实施例中电话装置的结构示意图； 

图3是本实用新型一实施例中单片机MSP430与GPRS收发模块的硬件连接图； 

图4是本实用新型一实施例中单片机MSP430与ZigBee无线通讯模块的硬件连接图； 

图5是本实用新型一实施例中家电控制模块的结构示意图； 

图6是本实用新型一实施例中红外发射电路的设计示意图； 

图7是本实用新型一实施例中红外接收电路的设计示意图； 

图8是本实用新型一实施例中触摸屏控制芯片ADS7846与单片机MSP430的硬件连接图； 

图9是本实用新型一实施例中液晶控制芯片SKD1335与单片机MSP430的硬件连接图； 

图10是本实用新型一实施例中软件总流程示意图。 

具体实施方式

以下将结合图1至图10对本实用新型提供的基于ZigBee技术的物联网家居智能控制系统进行详细的描述，其为本实用新型一可选的实施例，可以认为，本领域的技术人员在不改变本实用新型精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。 

请参考图1，本实施例提供了一种基于ZigBee技术的物联网家居智能控制系统，用以通过电话控制家电设备，至少包括了单片机、电话装置、ZigBee无 线通讯模块和家电控制模块，所述单片机与所述电话机连接，所述单片机还通过ZigBee无线通讯模块与所述家电控制模块连接； 

所述电话装置用以将操作人员通过电话输入的控制要求传输至所述单片机； 

所述单片机用以根据所述电话装置传输得到的控制要求生成遥控指令，进而通过ZigBee无线通讯模块将控制指令传输到所述家电控制模块，最终通过所述家电控制模块将遥控指令传输到所述家电设备，实现家电设备的控制。 

所述的基于ZigBee技术的物联网家居智能控制系统还包括GPRS收发模块，所述GPRS收发模块与单片机连接，所述单片机通过所述GPRS收发模块与外部终端设备实现无线传输。 

所述的基于ZigBee技术的物联网家居智能控制系统还包括电源电路，所述电源电路与所述单片机连接。 

关于单片机： 

本实施例中，单片机选用美国TI公司的MSP430系列的微处理器，它是一种16位超低功耗、自带DAC模块的信号处理器。它有强大的处理能力，丰富的片上外围模块，方便高效的开发环境和多种时钟模块。 

关于GPRS收发模块(GPRS Modem)： 

本实施例中所采用的SIM300芯片是一款三频段GSM/GPRS模块，其接口电路如图3所示。MSP430与SIM300的硬件连接通过RX、TX和GND三线连 接。处理器用USRTO串行通信口通过此三线运用异步通信模式向GPRS模块写入命令，向远程的用户汇报家电运行情况。 

关于电话装置： 

请参考图2，所述电话装置至少包括了接于电话线上的电话远程控制模块，所述电话远程控制模块包括了电话接口电路、振铃检测电路、摘机电路、语音电路和DTMF收发电路，所述电话接口电路分别与所述振铃检测电路、摘机电路、语音电路和DTMF收发电路连接，所述振铃检测电路、摘机电路、语音电路和DTMF收发电路均与所述单片机连接； 

所述电话接口电路用以将电话线上收到的信号分成四路分别传输到所述振铃检测电路、摘机电路、语音电路和DTMF收发电路； 

所述摘机电路用以处理电话线上的拨号音； 

所述振铃检测电路用以处理振铃信号； 

所述DTMF收发电路接收和发送DTMF信号； 

所述语音电路至少包括了语音芯片，用以进行语音提示和应答。 

当远程的用户向家中拨打电话时，电话接口电路将电话线上的信号分成几路，分别输到不同的处理模块中。摘机电路处理电话线上的拨号音，振铃检测电路处理振铃信号，DTMF收发电路接收和发送DTMF信号。语音电路利用语音芯片来进行语音提示和应答，如“请输入密码”、“设备***开启”、“操作成功”等。预先将要用到的语段烧入芯片中，运行时取出所需的语段连成句子，再加 入适当的延时输出。检测到用户按键后立即停止该语句的播放，转入下一步操作中。 

关于ZigBee无线通讯模块： 

请参考图4，本实施例中，ZigBee无线通讯模块采用的无线收发芯片选择了TI公司的CC2420，这款芯片兼容IEEE.802.15.4无线收发芯片，CC2420与MSP430的连接如图4所示，只需要使用SFD、FIFO、FIFOP和CCA四个引脚表示收发数据状态，SFD引脚表明是否在接收或发送数据帧；FIFO在接收数据中指示接收缓冲器中是否有数据；FIFOP用于指示接收数据的上限到达或者完整地接收帧；CCA用于查看信道是否为空。处理器通过SPI接口(CSn、SI、SO、SCLK)与CC2420交换数据、发送命令，并通过该接口访问CC2420内部寄存器和储存器。在访问过程中，接收来自处理器的时钟信号和片选信号，并在处理器的控制下执行输入/输出操作。 

关于家电控制模块： 

请参考图5，所述家电控制模块包括无线收发模块以及学习型红外控制模块，所述无线收发模块与所述ZigBee无线通讯模块之间实现数据传输，所述学习型红外控制模块与设于家电设备上的红外接收头之间通过红外实现数据传输。 

MSP430F169向CC2420发出遥控指令，无线收发模块CC2430接收到相应的指令，驱动学习型红外控制模块发出红外线，控制空调、电视机等传统型家电。 

请参考图6，无线收发模块CC2430作为微处理器接收到的指令通过P1.0输出，考虑到红外发射的距离和有效性，电路红外发射管加了三极管进行放大。 

请参考图7，红外接收端使用的是HS0038B红外接收头，HS0038B将接收到的红外信号转为电信号，通过Vout发出红外线，控制空调、电视机等传统型家电设计。 

所述的基于ZigBee技术的物联网家居智能控制系统还包括与所述单片机连接的触摸屏系统，关于触摸屏系统： 

所述触摸屏系统包括液晶触摸屏、触摸屏控制芯片和液晶控制芯片，所述触摸屏控制芯片分别与所述液晶触摸屏和单片机连接，所述液晶控制芯片分别与所述液晶触摸屏和单片机连接。 

请参考图8，本实施例中，触摸屏控制芯片采用四线电阻式触摸屏通用的BB公司生产的ADS7846控制芯片，具有12位转换精度，支持SPI通讯协议；液晶屏控制器采用的是EPSON的SED1335，带有32K字节的SRAM，支持文本显示和图形显示(320×240点)两种方式，最多3层图形显示合成。 

触摸屏控制芯片ADS7846是四线式触摸屏的控制器，控制器的主要功能是分时向X、Y电极对施加电压，并把测量电极上的电压信号转换为相应触点的X、Y坐标，并通过笔中断请求向MSP430F169表示有触摸发生。 

请参考图9，本实施例中，液晶控制芯片采用SED1335，其通过DB0-DB7八根数据线与MSP430进行数据传送，A0信号不是独立的，而是与片选信号CS组合定义的。当液晶屏上显示出需要操作的画面，我们通过手指或笔进行操作 时，用户在触摸屏上有效区域点击，触摸屏的X方向输出电阻和Y方向输出电阻分别随X和Y呈线性变化，ADS7846控制器将其分别转换为12位数据，通过中断告知单片机需要接收数据，单片机接收到数据后进行处理。在接收过程中通常是采用多次平均的方法，假如有一次接收的数据和平均值差别很大，则这次测量就作废了，需要重新测量。一旦数据有效，单片机接着解算触点坐标落在液晶屏的位置，根据解算的结果判断执行相应的功能函数。使触摸屏和液晶屏有机的结合起来，建立一定的逻辑关系，交互地进行信息存取和输出。 

请参考图10，MSP430的初始化包括设置引脚功能、SPI初始化、串口初始化、定时器初始化等。射频芯片CC2420的初始化包括芯片复位、芯片管脚的初始化及内部寄存器的初始化。程序在初始化之后，进入循环状态，与家庭子系统建立ZigBee网络，进行数据的接收和发射，并调用子程序命令，将有效的命令显示在液晶屏幕上，从而实现智能化家居管理。 

综上所述，本实用新型将单片机、电话设备、ZigBee无线通讯模块和家电控制模块整合在一个系统中，操作人员通过拨打电话，就能将控制家电设备的要求送给单片机处理，再经由ZigBee无线通讯模块和家电控制模块发送控制某家电设备的命令，最终达到控制设备的目的。操作人员通过拨打电话装置，将控制家电设备的要求送给MSP430F169微处理器处理，再由处理器给红外控制节点发送控制某家电设备的命令，最终达到控制设备的目的，并通过GPRS向室外的用户汇报设备运行情况。 

此外，本实用新型的基于ZigBee技术的家居智能控制系统是比较理想的智能家居系统，突出特点还包括： 

(1)系统和无线收发单元结合在一起，通过无线控制可以将家庭中的所有设备联网，构成了一个完整的无线控制网络，在实际上突破了由线路限制从属设备数量的局面。 

(2)可实现室内、室外的集成化管理控制，方便快捷。 

(3)用户可通过电话装置远程控制系统访问家居状态，可适时监控管理。 

Claims (9)

1.一种基于ZigBee技术的物联网家居智能控制系统，用以通过电话控制家电设备，其特征在于：至少包括了单片机、电话装置、ZigBee无线通讯模块和家电控制模块，所述单片机与所述电话机连接，所述单片机还通过ZigBee无线通讯模块与所述家电控制模块连接； 

所述电话装置至少包括了接于电话线上的电话远程控制模块，所述电话远程控制模块包括了电话接口电路、振铃检测电路、摘机电路、语音电路和DTMF收发电路，所述电话接口电路分别与所述振铃检测电路、摘机电路、语音电路和DTMF收发电路连接，所述振铃检测电路、摘机电路、语音电路和DTMF收发电路均与所述单片机连接。 

2.如权利要求1所述的基于ZigBee技术的物联网家居智能控制系统，其特征在于：所述单片机采用MSP430系列的微处理器。 

3.如权利要求1所述的基于ZigBee技术的物联网家居智能控制系统，其特征在于：所述ZigBee无线通讯模块采用CC2420芯片。 

4.如权利要求1所述的基于ZigBee技术的物联网家居智能控制系统，其特征在于：所述家电控制模块包括无线收发模块以及学习型红外控制模块，所述无线收发模块与所述ZigBee无线通讯模块之间实现数据传输，所述学习型红外控制模块与设于家电设备上的红外接收头之间通过红外实现数据传输。 

5.如权利要求4所述的基于ZigBee技术的物联网家居智能控制系统，其特征在于：所述无线收发模块采用CC2430芯片。 

6.如权利要求4所述的基于ZigBee技术的物联网家居智能控制系统，其特征在于：所述红外接收头采用HS0038B接收器件。 

7.如权利要求1所述的基于ZigBee技术的物联网家居智能控制系统，其特征在于：还包括GPRS收发模块，所述GPRS收发模块与单片机连接，所述单片 机通过所述GPRS收发模块与外部终端设备实现无线传输。 

8.如权利要求1所述的基于ZigBee技术的物联网家居智能控制系统，其特征在于：还包括电源电路，所述电源电路与所述单片机连接。 

9.如权利要求1所述的基于ZigBee技术的物联网家居智能控制系统，其特征在于：还包括与所述单片机连接的触摸屏系统，所述触摸屏系统包括液晶触摸屏、触摸屏控制芯片和液晶控制芯片，所述触摸屏控制芯片分别与所述液晶触摸屏和单片机连接，所述液晶控制芯片分别与所述液晶触摸屏和单片机连接。