基于MSP430的智能家居系统

西安文理学院信息工程学院 王云龙 刘 铮

0 引言

随着科技的不断进步，社会发展越来越快，人们的生活水平越来越高，人们对生活质量的要求也不断提高。生活器具在人们生活中扮演着至关重要的角色。将先进的高科技技术与人们的日常生活相结合。势必会给人们的生活带来极大的方便。智能家居系统是一套集高科技为一身的先进设备，将会极大的改变人们的生活质量和日常体验。

本项目以MSP430微处理器为核心，把zigbee技术应用到智能家居上，实现了家居的智能控制和无线控制。基于MSP430微处理器的智能家居系统，将生活中的家电、空调、窗户、室内温度湿度检测、室外PM2.5检测、室内有毒气体浓度检测等有机地结合起来，既可以通过MSP430智能控制，也可通过zigbee实现远程控制和管理，能很好地实现“以人为本”的全新家居生活体验。

1 国内外研究现状及发展趋势

世界上的第一套智能家居建筑是出现在美国的，随着智能家居的发展，日本、欧洲等国家也提出了一些智能家居的方案，1990年以后，智能家居慢慢的在实用化和标准化方向发展。1995年BACnet 协议产生，并成为了ISO的国际标准，此标准的出现是智能家居标准化建设中的里程碑的成果。与国外相比，智能家居在中国的发展时间要晚很多。智能家居在中国的概念年是2000年，2000年时智能家居刚进入中国。到2004年的时候，智能家居已经开始在中国全面推广。从2007年开始，智能家居在国内逐渐被许多厂商所认可，并且在研发方面也投入了很多。一些比较著名的企业成立了家庭网络标准产业联盟——ITopHome（e家佳）。该联盟涉及电子、网络通讯、计算机方面，此联盟的发展为以后的发展提供了产业环境。[1-2]

2 总体框架

本项目需要构建两个子系统，分别是家庭智能控制系统和无线通信网络系统。传统的智能家居以住宅为平台，利用物联网技术将家庭中的可连接设备集成，以构成高效的家庭日程事物管理系统，提高生活品质。本系统最大的特色就是利用超低功耗的msp430作为主控单元，功耗小，续航能力强；采用无线通信网络技术实现对家居的实时操控，提高了生活质量。[3]

2.1 家庭智能控制系统主要实现以下功能

（1）智能控制家居温、湿度。

（2）智能检测烟雾、可燃气体和有毒气体。

（3）窗户、窗帘控制模块。

（4）室外PM2.5检测模块。

2.2 无线通信网络系统功能

通过无线通信网络实时控制家居，使系统更为人性化，图1为系统总框图。

图1 系统总框图

3 各模块设计

硬件电路的设计主要包括温度采集电路、湿度采集电路、光强采集电路和烟雾浓度采集电路。

3.1 温湿度采集电路设计

此设计中，温、湿度传感器我们选择了数字式的传感器DHT11，此传感器是一种集温度与湿度的复合式的传感器，应用了温湿度的传感技术和数字式采集技术，使得产品的稳定性和可靠性有着极高的可靠性。该产品的响应速度快，抗干扰能力强，性价比高。该产品采用了单线制的串行接口，使得此系统变得更加简单快捷。较小的体积、超低的功耗，在20米以内都可传输，使得此产品的应用更加广泛。

原理如图2所示。

图2 温湿度采集电路图

3.2 烟雾浓度采集电路

烟雾采集采用MQ-2传感器，该传感器为模拟传感器，有两种输出方式，TTL高低电平输出和模拟电压输出。原理如图3所示：

图3 烟雾采集电路图

3.3 光照强度采集

光强采集采用光敏电阻，该采集电路采用灵敏性光敏电阻传感器，比较器输出，信号干净，波形好，配可调电位器可调节检测光线亮度，可以实时了解光照强度。原理如图4所示。

图4 光照采集电路图

3.4 无线传输电路

无线传输采用Zi gBee技术。该技术的优点较多，复杂度低、功耗小、数据速率低、成本低、可靠性高、安全性高的双向无线通信技术，其采用国际标准协议IEEE 802.15.4。在国内外，Zigbee技术已经应用于医疗、农业、汽车、通讯、电力、智能化控制等多个领域。可以通过Zi gBee技术实现点对点通信，也可组网通信。[4-6]

4 结语

本文提出以MSP430微处理器为核心，把zigbee技术应用到智能家居上，实现了家居的智能控制和无线控制。整个系统设计结构简单，应用性强，遵从节能、人性化的设计理念，采用了超低功耗的主控芯片MSP430，使得本系统的续航能力大大提升，采用无线通信模块，可对家居实现远程控制。此系统可在家中任何家电不改变的情况下，对家中各种电器、电源、家庭温、湿度进行方便地控制，使人们 更好地享受高科技给人们带来的方便与快捷，进而使得人们的生活更加的简便而时尚。此系统也可应用于工农业中，实现对无人值守岗位的远程监控等。

[1]中国智能家居网.国外智能家居的发展现状[EB/OL].2009-2-1.

[2]徐欣,樊一华.智能家居:现状、研究与思考[J].电子产品世界,2003,2:6-10.

[3]谢楷，赵建. MSP430系列单片机系统工程设计与实践[M].北京:机械工业出版社,2009:7.

[4]侯俊等,吴成东,袁中甲.基于 ZigBee 的智能家居安全监控系统研究[J].机电工程,2009,26(1):67-70.

[5]瞿雷,刘盛德,胡咸斌.ZigBee 技术及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007:22-23.

[6]周游,方滨,王普.基于ZigBee 技术的智能家居无线网络系统[J].电子技术应用,2005(9)：37-39.