[摘 要] 基于Zigbee技術(shù)的紅外類(lèi)家居設(shè)備控制器，可以通過(guò)傳感器檢測(cè)溫度、濕度等信號(hào)來(lái)隨時(shí)控制家居設(shè)備的工作狀態(tài)，達(dá)到節(jié)能的目的，并支持手動(dòng)操作和實(shí)時(shí)顯示。

[關(guān) 鍵 詞] Zigbee；智能網(wǎng)關(guān)；紅外控制器；傳感器

[中圖分類(lèi)號(hào)] TN919 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2016）33-0121-01

隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起和家電智能化的浪潮，消費(fèi)者希望能夠簡(jiǎn)便地將各種家居設(shè)備連接到一起，進(jìn)行統(tǒng)一集中控制，并能進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。而目前智能家居還沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)廠家的設(shè)備難以互聯(lián)。本文通過(guò)結(jié)合Zigbee和紅外控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了一套通用的智能家居控制系統(tǒng)。

一、總體設(shè)計(jì)方案

Zigbee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗個(gè)域網(wǎng)協(xié)議，是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)，并具有自組網(wǎng)能力。使用Zigbee技術(shù)進(jìn)行家居設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接，每個(gè)終端節(jié)點(diǎn)通過(guò)自帶學(xué)習(xí)功能的紅外模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外遙控類(lèi)家居設(shè)備的統(tǒng)一控制。并且可通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制家居設(shè)備的工作模式。

基于Zigbee技術(shù)的紅外類(lèi)家居設(shè)備控制器，包括AC/DC電源電路模塊、電平轉(zhuǎn)換模塊、Zigbee模塊、CPU控制模塊、紅外學(xué)習(xí)模塊、手動(dòng)控制按鍵、傳感器檢測(cè)模塊和LCD顯示模塊。

電平轉(zhuǎn)換模塊由MAX232芯片及輔助電路構(gòu)成，兩端通過(guò)232芯片分別與Zigbee模塊和CPU控制模塊對(duì)接。

Zigbee模塊由無(wú)線(xiàn)定位模塊和智能網(wǎng)關(guān)構(gòu)成無(wú)線(xiàn)通信單元。

CPU控制模塊采用雙串口STC12C5A60S2單片機(jī)。

傳感檢測(cè)模塊包括溫度信號(hào)傳感器、濕度信號(hào)傳感器和無(wú)線(xiàn)紅外入侵探測(cè)器。

LCD顯示模塊采用12864液晶模塊。

Zigbee模塊的TTL電平是3.3V。

CPU控制模塊的TTL電平是5V。

AC/DC電源電路模塊將220V交流電變換成5V直流電。

電平轉(zhuǎn)換模塊將5V電平轉(zhuǎn)成3.3V。

紅外學(xué)習(xí)模塊用于學(xué)習(xí)各種紅外遙控器。

手動(dòng)控制按鍵用于手動(dòng)操作控制家用電器。

LCD顯示模塊用于顯示家居設(shè)備的工作狀態(tài)。

二、模塊設(shè)計(jì)方案

（一）電源模塊設(shè)計(jì)

基于Zigbee技術(shù)的紅外類(lèi)家電控制器，包括AC/DC電源電路，其將220V交流電變換成5V直流電；電平轉(zhuǎn)換模塊，其主要由MAX232芯片及輔助電路構(gòu)成，將5V電平轉(zhuǎn)成3.3V；Zigbee模塊的TTL電平是3.3V；CPU控制模塊的TTL電平是5V，為了方便，電平轉(zhuǎn)換模塊的兩端通過(guò)232芯片分別與Zigbee模塊和CPU控制模塊對(duì)接。

（二）通信控制模塊設(shè)計(jì)

Zigbee模塊采用順舟SZ05-STD和智能網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信，智能網(wǎng)關(guān)的Zigbee模塊作為中心節(jié)點(diǎn)模式，每個(gè)家居設(shè)備的Zigbee模塊作為終端節(jié)點(diǎn)模式。為實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)通信，Zigbee各模塊須配置到相同網(wǎng)段下。中心節(jié)點(diǎn)須配置為源地址輸出模式，這樣中心節(jié)點(diǎn)可以從收到的Zigbee數(shù)據(jù)中解析出發(fā)送源的mac地址；終端節(jié)點(diǎn)不配置為源地址輸出模式，因?yàn)槊總€(gè)終端節(jié)點(diǎn)只允許和中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交互通信，不需要解析mac地址。為避免系統(tǒng)信號(hào)的干擾，智能家居系統(tǒng)的其他設(shè)備須配置到其他網(wǎng)段。

CPU控制模塊采用雙串口STC12C5A60S2單片機(jī)；紅外學(xué)習(xí)模塊通過(guò)學(xué)習(xí)記憶各種家居設(shè)備紅外遙控器，具備控制家居設(shè)備功能；手動(dòng)控制按鍵，用于手動(dòng)操作控制家居設(shè)備。

（三）狀態(tài)檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)

使用傳感器來(lái)進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)，包括檢測(cè)溫度的溫度信號(hào)傳感器和檢測(cè)濕度的濕度信號(hào)傳感器；LCD顯示模塊，其采用12864液晶模塊，實(shí)時(shí)顯示家居設(shè)備的工作狀態(tài)。

針對(duì)家庭安防需求，采用了無(wú)線(xiàn)紅外入侵探測(cè)器。若智能家居系統(tǒng)設(shè)置為布防模式，則打開(kāi)紅外入侵檢測(cè)。當(dāng)探測(cè)到人體紅外信息后，在報(bào)警延時(shí)的時(shí)間內(nèi)若未撤防，會(huì)觸發(fā)語(yǔ)音報(bào)警，并上報(bào)給家庭智能網(wǎng)關(guān)，智能網(wǎng)關(guān)會(huì)通過(guò)短信方式向預(yù)設(shè)的接警手機(jī)報(bào)警。

三、系統(tǒng)工作流程

家庭智能網(wǎng)關(guān)作為中心控制節(jié)點(diǎn)，接收到控制指令后，進(jìn)行指令的解析和安全驗(yàn)證，并轉(zhuǎn)換成通信協(xié)議數(shù)據(jù)格式。智能網(wǎng)關(guān)根據(jù)協(xié)議規(guī)定解析出要控制的設(shè)備和控制命令，通過(guò)Zigbee模塊向家居設(shè)備發(fā)送無(wú)線(xiàn)遙控指令。家居設(shè)備的Zigbee模塊接收到指令后返回應(yīng)答數(shù)據(jù)給智能網(wǎng)關(guān)，并通過(guò)Zigbee模塊的I/O口將指令送給CPU控制模塊，CPU控制模塊通過(guò)紅外學(xué)習(xí)模塊發(fā)射預(yù)先學(xué)習(xí)記憶的相應(yīng)紅外指令，實(shí)現(xiàn)控制紅外類(lèi)家居設(shè)備如空調(diào)、熱水器等的工作模式。

通過(guò)傳感器檢測(cè)溫度濕度等信號(hào)來(lái)隨時(shí)檢測(cè)家居設(shè)備的工作狀態(tài)，以便智能控制設(shè)備工作模式，達(dá)到節(jié)能目的。

中心控制設(shè)備配有手動(dòng)操作按鍵，可實(shí)現(xiàn)對(duì)家居設(shè)備的手動(dòng)操作；LCD顯示模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)家居設(shè)備工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控顯示。

本系統(tǒng)利用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、Zigbee物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、成熟的紅外控制和傳感器檢測(cè)方案，通過(guò)統(tǒng)籌管理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各種紅外遙控類(lèi)家居設(shè)備的自動(dòng)化智能控制，讓家居生活更加舒適、安全、高效，并具有較好的適用性和擴(kuò)展性，應(yīng)用前景廣闊。

參考文獻(xiàn)：

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