基于GPRS和ZigBee技術的智能家居解決方案采用以單戶家庭為單元的通信控制模式,在每一個家庭中都安裝一個主控中心(負責用戶控制信號及家電反饋信息的接收和轉發),及若干個與家電設備相連的分控終端(控制該家庭的所有電器)。主控和分控裝置由家庭總線相連,家庭總線采用ZigBee無線通信方式。此裝置便于家庭獨自管理,安全性、可靠性高。
無線數傳模塊MC35i
GPRS通信模塊采用西門子公司的無線數據傳輸模塊MC35i,支持數據、短信、語音和傳真業務。MC35i是新一代GSM/GPRS雙模模塊,完全兼容上一代的MC35、TC35i;采用緊湊型設計,為用戶提供了簡單、內嵌式的無線GPRS連接。MC35i的GPRS永久在線功能提供了最快的數據傳輸速率。
IP_Linkl270模塊
ZigBee無線網絡通信模塊采用赫利訊的IP_Link1270模塊。ZigBee(IEEE802.15.4)技術是最近發展起來的一種近距離、低功耗、低數據率、低成本的雙向短距離無線通信技術,被業界認為是最有可能應用在工控場合的無線方式。Helicomm公司推出的IP_Linkl270 是ZigBee的開發工具和產品,包含符合802.15.4標準的2.4 GHz射頻組件、低功耗的8位微控制器、ZigBee網絡軟件和全波長天線,每次接力通信都能在75 m范圍內提供250kbps的速率;支持最新的RS232 mesh透明串行模式,能在網狀或多次跳接(multihop/無線網絡內支持串行數據路由,速率最高可達38.4 kbps。IP_Linkl270是完全符合IEEE802.1 5.4標準與ZigBee規范的2.4 GHz無線收發模塊,射頻部分使用Freescale的MCl3191/13192/13193芯片,MCU使用的是Freescale公司的 MC9S08GT60芯片。
系統結構和工作原理
系統通過GSM手機發送短信命令來讀取三表的數據,并對室內電燈進行控制。分控中心可以檢測外中斷,當有外中斷產生時,分控中心的蜂鳴器發出響聲,這時分控中心會主動向用戶發送短信來提示用戶室內有異常。
系統由主控中心與分控終端兩部分組成,主控中心主要由GPRS模塊通過USB與PC機連接,ZigBee模塊IP_Linkl270通過串口與PC機連接。GPRS通信模塊采用西門子公司的MC35i,負責收發短信的命令;ZigBee無線通信模塊采用赫立訊公司的TP_Link1270,負責控制分控中心的設備,來讀取三表的數值與控制室內燈的開關。
分控終端主要由赫立訊公司的IP_Linkl270、新茂公司的SM5964A單片機、天馬的128×64點陣的LCD液晶顯示模塊組成。LCD用于數字的電表、水表、氣表值的顯示;單片機上的鍵盤可以改變三表的值,通過單片機上的串口來控制IP_Linkl270數據的收發,把三表值和室內燈的開關狀態返回到主控中心。
系統的主要控制流程如下:
由用戶手機發命令給MC35i模塊,MC35i收到命令后,解釋該命令。解釋完命令后發給主控中心的IP_Linkl270,由該模塊把命令發給相應的分控終端設備,分控終端設備收到命令后作出相應的動作。
分控終端收到命令后,一是作出相應的動作后向上層作出應答,二是把上層需要的數據通過IP_Linkl270傳給主控中心。主控中心把收到的分控終端信息,通過MC35i以短信形式發送到用戶手機上。
該系統主要實現的功能
通過GPRS模塊收發短信,控制室內的三表和電燈開關。如果有盜竊,則可以報警并以短信的形式報告給房主。通過發送wat、gas、ele(水,氣,電)3條短信給主控中心,主控中心把這3個命令通過主控制中心的IP_Link1270發送給分控中心的IP_Linkl270。分控中心收到該命令后,把當前的三表的值,通過分控中心的IP_Linkl270發送給主控中心,主控中心把收到的三表的值打包并通過短信的形式發給主機。通過發送L11、 L2l、L31打開室內不同的三盞燈。通過發送L10、L20、L30關閉室內不同的三盞燈。通過發送L1?、L2?、L3?來查詢這三盞燈的開關狀態。當有人入室盜竊時,報警器就會報警,通過單片機的外中斷,把報警信息主動發送給房主。
硬件設計原理
MC35i有40個引腳,其中RXD、TXD必須與ZigBee的RX、TX平行相連進行數據的收發,CCIN(24)、CCRST(25)、 CCIO(26)、CCCLK(27)、CCVCC(28)引腳分別與SIM卡的8、2、7、3和1相連.分別表示SIM卡是否置入、SIM卡復位、 SIM卡數據、SIM卡時鐘、SIM卡電源。
分控中心SM5964A的第1l、lO腳TXD、RXD與ZigBee的第5、4腳TX、RX連接進行數據通信,第P10、P11、P12、P13、P14、P15、P16、P17引腳與鍵盤連接,通過程序控制鍵盤的操作。