CC430F6135无线智能家居控制系统的设计

智能家居系统的设计

CC430F6135的无线智能家居控制系统设计 摘要：针对现有家居控制系统功耗大和成本高等缺陷，设计了一种基于CC430F6135单片机的低功耗智能家居控制系统。本系统具有功耗低、控制可靠性高、人性化等特点。介绍了CC430F6135芯片内部集成的RF无线模块特点和家居控制系统的结构原理，给出了硬件设计框图和软件流程，详细分析了中央控制模块、RF无线收发功能模块和触摸屏控制模块。实验结果验证了采用CC430F6135设计家居控制系统的可行性。系统运行稳定可靠，有较

好的应用前景。

关键词：家居控制；低功耗；CC430F6135；触摸屏

引言

科技的不断进步，特别是计算机技术、通信技术和控制技术的迅猛发展与应用，促使广大居民家庭实现了生活方式现代化和居住环境舒适化与安全化。家居智能化成为了一种趋势，智能家居室内控制系统包括安防系统、火灾报警系统、灯光和家电控制系统等。随着智能家居的不断发展，对控制系统的快速性、便利性、可靠性和低能耗的要求不断提高。因此，开发一种低功耗并且方便操作的家居控制系统，能够弥补目前智能家居的缺陷。 参考文献设计的智能家居控制系统必须依靠Internet网络才能实现对整个家居系统进行控制，这大大限制了应用场合，使其应用具有一定的局限性。参考文献设计的家居控制系统利用ZigBee无线通信技术作为通信工具，但是其必须利用单独的外接ZigBee模块才能完成通信功能，所以制作成本较高。针对以上缺点，本系统采用MSP430系列单片机CC430F6135，其不但具有MSP430系列单片机的低功耗性能，而且具有RF无线收发器的功能，这两种性能充分满足了低功耗和无线通信的要求，使得系统的成本降低。本系统采用了触摸屏来对整个系统进行控制，方便用户使用，避免了操作面板上繁琐器件给使用带来的

不便。

1 装置整体运行原理

智能家居系统需要实现的功能大概有以下几个方面：

①安防功能。目前家庭安防系统主要功能是监控非法闯入和门的开关等。一旦出现问题

事件，系统会自动发出相应的信号给主控制器，及时通知用户有情况发生。 ②家电控制。对家电实行智能控制，用一个便携的触摸屏控制器就可以控制家里的任何

电器，包括电视机、冰箱、空调、电脑等，还可以实现定时开关电器等功能。

智能家居系统的设计

③灯光控制。根据不同的室内自然光强度，可以智能地调节发光强度，外加的光敏控制

元件可以感测外面光的强度，并根据实际设定的要求自动调节光照强度。

智能家居控制系统依靠一个主控制器来对整个家居进行控制，包括家电控制、灯光控制、家庭安防控制等，整个控制均通过触摸屏操作完成，方便用户使用。系统整体框图如图1所示，主控制器采用MSP430系列单片机CC430F6135为核心，其与触摸屏通过串口进行通信，触摸屏界面包含了家电控制、灯光控制、安防控制3个部分，点击其中一个模块会进入到相应的子模块中，其详细控制流程在软件部分会详细介绍。当触动一个功能后，触摸屏通过串口传递给CC430F6135控制指令，CC430F6135分析指令并通过其内部集成的RF无线收发模块将控制指令发送给驱动模块(驱动模块由CC430F6135控制)，驱动模块通过其内部

的RF无线收发模块接收指令，并按照指令要求驱动相应的家电设备。

MSP430单片机最大特点就是低功耗，而且内部集成的RF无线通信模块可以节省外部单独外接的无线模块，降低成本，触摸屏的应用可以方便用户使用，避免了面板上繁琐的按钮器件给用户带来的不便。

整个主控制器完全是手持化产品，方便移动和操作。

2 系统硬件设计

智能家居控制系统的硬件设计包括主控制器设计和各个子驱动模块设计。

2．1 主控制模块设计

2．1．1 CC430F6135器件介绍

CC430F6135是MSP430F6xx MCU与低功耗RF收发器相结合的产品，可实现极低的电流消耗，从而使采用电池供电的无线网络应用无需维修即可工作长达数年以上。而且微型封装所包含的高级功能还可为创新型RF传感器网络提供核心动力，以向中央采集点报告数据。CC430F6135为16位超低功耗MCU，

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具有16 KB程序存储器、2 KB的SRAM、CC1101无线电和USCI，供电电压为1．8～3．6 V，正常工作模式消耗电流为160μA／MHz，低功耗模式3消耗电流为2．0μA，从待机模式到唤醒模式响应时间不超过

6μs。

2．1．2 CC430F6135的RF无线收发模块电路

CC430F6135内部集成了CC1101无线电收发器，本设计中的RF频率为889．99 MHz，数据传输速率为51．343 kbps，信道间隔为211．572 kHz，在本系统设计中，通过软件可以调节RF无线发送功率的大小，这样根据发射距离的远近去设置功率的大小，达到降低功耗的目的。其电路图如图2所示，因为系统需要5 V电源和3 V电源，所以在本系统中选用了5 V的电池，经过LM1117转换成3 V供给单片机。CC430F6135外接晶振为26 MHz。RF_N和RF_P为RF无线电发射引脚，两引脚外接天线，其功率可以达到-100 dBm以上。其传输距离在无间隔的情况下可以达到200 m左右，在有墙壁的情况下可以达到60 m，

完全满足家居控制系统的要求。

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