基于MSP430的智能家居系統

西安文理學院信息工程學院 王云龍 劉 錚

0 引言

隨著科技的不斷進步，社會發展越來越快，人們的生活水平越來越高，人們對生活質量的要求也不斷提高。生活器具在人們生活中扮演著至關重要的角色。將先進的高科技技術與人們的日常生活相結合。勢必會給人們的生活帶來極大的方便。智能家居系統是一套集高科技為一身的先進設備，將會極大的改變人們的生活質量和日常體驗。

本項目以MSP430微處理器為核心，把zigbee技術應用到智能家居上，實現了家居的智能控制和無線控制。基于MSP430微處理器的智能家居系統，將生活中的家電、空調、窗戶、室內溫度濕度檢測、室外PM2.5檢測、室內有毒氣體濃度檢測等有機地結合起來，既可以通過MSP430智能控制，也可通過zigbee實現遠程控制和管理，能很好地實現“以人為本”的全新家居生活體驗。

1 國內外研究現狀及發展趨勢

世界上的第一套智能家居建筑是出現在美國的，隨著智能家居的發展，日本、歐洲等國家也提出了一些智能家居的方案，1990年以后，智能家居慢慢的在實用化和標準化方向發展。1995年BACnet 協議產生，并成為了ISO的國際標準，此標準的出現是智能家居標準化建設中的里程碑的成果。與國外相比，智能家居在中國的發展時間要晚很多。智能家居在中國的概念年是2000年，2000年時智能家居剛進入中國。到2004年的時候，智能家居已經開始在中國全面推廣。從2007年開始，智能家居在國內逐漸被許多廠商所認可，并且在研發方面也投入了很多。一些比較著名的企業成立了家庭網絡標準產業聯盟——ITopHome（e家佳）。該聯盟涉及電子、網絡通訊、計算機方面，此聯盟的發展為以后的發展提供了產業環境。[1-2]

2 總體框架

本項目需要構建兩個子系統，分別是家庭智能控制系統和無線通信網絡系統。傳統的智能家居以住宅為平臺，利用物聯網技術將家庭中的可連接設備集成，以構成高效的家庭日程事物管理系統，提高生活品質。本系統最大的特色就是利用超低功耗的msp430作為主控單元，功耗小，續航能力強；采用無線通信網絡技術實現對家居的實時操控，提高了生活質量。[3]

2.1 家庭智能控制系統主要實現以下功能

（1）智能控制家居溫、濕度。

（2）智能檢測煙霧、可燃氣體和有毒氣體。

（3）窗戶、窗簾控制模塊。

（4）室外PM2.5檢測模塊。

2.2 無線通信網絡系統功能

通過無線通信網絡實時控制家居，使系統更為人性化，圖1為系統總框圖。

圖1 系統總框圖

3 各模塊設計

硬件電路的設計主要包括溫度采集電路、濕度采集電路、光強采集電路和煙霧濃度采集電路。

3.1 溫濕度采集電路設計

此設計中，溫、濕度傳感器我們選擇了數字式的傳感器DHT11，此傳感器是一種集溫度與濕度的復合式的傳感器，應用了溫濕度的傳感技術和數字式采集技術，使得產品的穩定性和可靠性有著極高的可靠性。該產品的響應速度快，抗干擾能力強，性價比高。該產品采用了單線制的串行接口，使得此系統變得更加簡單快捷。較小的體積、超低的功耗，在20米以內都可傳輸，使得此產品的應用更加廣泛。

原理如圖2所示。

圖2 溫濕度采集電路圖

3.2 煙霧濃度采集電路

煙霧采集采用MQ-2傳感器，該傳感器為模擬傳感器，有兩種輸出方式，TTL高低電平輸出和模擬電壓輸出。原理如圖3所示：

圖3 煙霧采集電路圖

3.3 光照強度采集

光強采集采用光敏電阻，該采集電路采用靈敏性光敏電阻傳感器，比較器輸出，信號干凈，波形好，配可調電位器可調節檢測光線亮度，可以實時了解光照強度。原理如圖4所示。

圖4 光照采集電路圖

3.4 無線傳輸電路

無線傳輸采用Zi gBee技術。該技術的優點較多，復雜度低、功耗小、數據速率低、成本低、可靠性高、安全性高的雙向無線通信技術，其采用國際標準協議IEEE 802.15.4。在國內外，Zigbee技術已經應用于醫療、農業、汽車、通訊、電力、智能化控制等多個領域。可以通過Zi gBee技術實現點對點通信，也可組網通信。[4-6]

4 結語

本文提出以MSP430微處理器為核心，把zigbee技術應用到智能家居上，實現了家居的智能控制和無線控制。整個系統設計結構簡單，應用性強，遵從節能、人性化的設計理念，采用了超低功耗的主控芯片MSP430，使得本系統的續航能力大大提升，采用無線通信模塊，可對家居實現遠程控制。此系統可在家中任何家電不改變的情況下，對家中各種電器、電源、家庭溫、濕度進行方便地控制，使人們 更好地享受高科技給人們帶來的方便與快捷，進而使得人們的生活更加的簡便而時尚。此系統也可應用于工農業中，實現對無人值守崗位的遠程監控等。

[1]中國智能家居網.國外智能家居的發展現狀[EB/OL].2009-2-1.

[2]徐欣,樊一華.智能家居:現狀、研究與思考[J].電子產品世界,2003,2:6-10.

[3]謝楷，趙建. MSP430系列單片機系統工程設計與實踐[M].北京:機械工業出版社,2009:7.

[4]侯俊等,吳成東,袁中甲.基于 ZigBee 的智能家居安全監控系統研究[J].機電工程,2009,26(1):67-70.

[5]瞿雷,劉盛德,胡咸斌.ZigBee 技術及應用[M].北京:北京航空航天大學出版社,2007:22-23.

[6]周游,方濱,王普.基于ZigBee 技術的智能家居無線網絡系統[J].電子技術應用,2005(9)：37-39.