基于ZigBee的智能家居灯光控制系统的设计

2010年3月文章编号:100926825(2010)0720219202

SHANXI　ARCHITECTURE

西建

36No.7筑　　　　　　　　　　　　　Vol.

Mar.　2010

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基于ZigBee的智能家居灯光控制系统的设计

熊　伟　王岭娥　谷学静

摘　要:针对传统家居灯光控制方式智能程度低的问题,开发了基于ZigBee的智能灯光控制系统,从移动控制器和灯具

控制终端两方面介绍了系统硬件的设计,满足了现代化的控制要求,并有效地延长了灯具的寿命,节约了能源消耗。关键词:灯光控制系统,ZigBee,嵌入式系统中图分类号:TU113.64文献标识码:A

　　在灯光控制领域,人们已经不满足于单纯地提供亮度这一功

能,而是面向系统控制方式的灵活和视觉上的美感发展。传统的灯光系统已经不能满足现代化的控制要求。智能家居灯光控制系统把控制方式、电子技术和网络通信技术集成于一体,解决了传统方式控制相对分散和无法有效管理等问题,而且有许多传统方式无法达到的功能,比如场景设置以及与建筑物内其他智能系统的关联调节等。

作为Flash存储芯片,主要用于存放嵌入式操作系统、应用程序或其他在系统掉电后需要保存的数据。利用两片日本现代公司的HY57V561620SDRAM芯片作为系统代码的运行场所。

1　控制系统总体设计

在智能家居灯光控制系统中,受环境和成本等因素的限制,选用了成本低、功耗低和网络容量大的ZigBee无线组网方式。控制系统由移动控制器和灯具控制终端组成,遵循统一的网络协议,借助各种不同的“预设置”控制方式和控制元件,对不同时间不同环境的灯光亮度进行精确设置和合理管理。系统总体结构如图1所示。

K9F1208Nand2Flash芯片有64M字节的存储容量,可实现

程序自动擦写、页程序、块擦除、智能的读/写和擦除操作,一次可以读/写或者擦除4页或者块的内容,内部有命令寄存器,支持快速读写。S3C2440带有Nand2Flash控制器,将二者连接即可。

Hynix公司的HY57V561620的容量是32MB,单片数据宽度是16位的。为了增大数据吞吐能力,所以选取了两片SDRAM构成32位地址宽度。两片HY57V561620SDRAM的数据线分别连接S3C2440数据线的低16位和高16位,地址线两片复用。

移动控制器是该系统的控制中心,负责维护系统网络、处理事件以及存储数据等任务,该节点包含有ZigBee射频收发模块和嵌入式控制系统。各个灯具控制终端与相应灯具相连,放入墙体内,由控制电路与ZigBee射频收发模块组成。ZigBee无线网络以星型拓扑结构构成,移动控制器作为网络协调器,各灯具控制终端作为终端设备。用户通过控制移动控制器可实现对各灯具的开关、调光等操作,可根据自身需要编辑场景,并可随时选用自己预设好的场景。移动控制器还具备记忆功能,断电后可自行恢复断电前状态。各灯具控制终端通过ZigBee网络接收移动控制器发送过来的控制信息,经过控制电路控制灯具进行相应操作。

2.2　ZigBee通信模块电路设计

选用美国TI公司的CC2430射频芯片来完成数据在ZigBee

无线网络中的发送与接收。S3C2440处理器通过SPI总线接口和射频芯片CC2430通信。CC2430的SPI0通信接口SO,SI,SSn,SCLK对应S3C2440的SPI通信接口。通过这4条线,处理器可以对CC2430进行写入或读取配置信息,也可以收发数据。同时利用S3C2440的GPIO接口实现其余I/O口的控制与中断采集。这些I/O口包括CC2430的芯片电源管理、RESET控制、CCA(信道空闲)检测、FIFOP中断、FIFO检测(用于判断溢出)、SFD中断[2]。

处理器采用主机模式,在接收和发送时,都要保证SSn上为低电频;MOSI与MISO分别是数据输出和输入的引脚。射频芯片与处理器的接口连接如图3所示。

2　移动控制器硬件设计

根据实际应用的需求,移动控制器采用体积小、性能强、功耗低和可靠性高的嵌入式系统。系统硬件电路部分主要包括核心控制模块、ZigBee通信模块、RS2232通信模块、USB通信模块、显示及触摸屏模块、电源模块、JTAG接口7部分,具体如图2所示。

2.1　ARM核心模块

本系统采用三星公司S3C2440芯片作为处理器,它是RISC结构的32位微处理器[1]。同时,利用三星公司的K9F1208芯片

收稿日期:2009211215

作者简介:熊　伟(19802),男,讲师,河北理工大学信息学院,河北唐山　063009

王岭娥(19642),女,副教授,河北理工大学信息学院,河北唐山　063009谷学静(19722),女,副教授,河北理工大学信息学院,河北唐山　063009

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第36卷第7期　　　　　　　　　　Vol.36No.7山西建筑　　　　　　　　　　　　　　　　　　2010年3月Mar.　2010SHANXI　ARCHITECTURE

文章编号:100926825(2010)0720220203

浅谈室内设计中的手绘墙艺术

李　岩　张春彦

摘　要:指出室内设计是与人们现实生活息息相关的艺术设计形式,新兴手绘墙艺术正在快速的走进人们的生活,从手

绘墙艺术的分类、思想来源、施工方法浅谈了对手绘墙的理解和认识,以提高人们对手绘墙艺术的认识。关键词:室内设计,手绘墙,艺术中图分类号:TU238文献标识码:A

　　室内设计是根据建筑物的使用性质、所处环境和相应标准,

运用物质技术手段和建筑设计原理,创造功能合理、舒适优美、满足人们物质和精神生活需要的室内环境。

在一间普通的房间内墙面占了四个面,不论进入什么样的空间,首先给人最强视觉映像的就是墙面,因此墙面的装饰在室内设计中是重中之重,墙面装饰设计之间影响整个室内的效果。

手绘墙艺术是近年兴起的一种新型的室内墙面装饰艺术形式,较之以往的乳胶漆、壁纸、板材装饰,有其独特的艺术表现力和环境营造力。

手绘墙来源于古老的壁画艺术,结合了欧美的涂鸦,被众多前卫设计师带入了现代家居文化设计中,形成了独具一格的家居装修风格。近年来,手绘墙在中国年轻人家庭中特别受欢迎,其彰显个性、时尚又不乏创意的娱乐精神,一下就抓住了年轻人的心,许多人表示有过画点东西点缀墙面的想法,只是因为无从下手或缺乏勇气而没有付诸实践,只好用墙画、墙纸来填充。

1　手绘墙分类

1.1　按照绘画适用范围的不同分类标准的JTAG接口是4线:TMS,TCK,TDI和TDO,分别为测试模式选择、测试时钟、测试数据输入和测试数据输出。本系统中采用的是10针JTAG接口。除了上面4根线,还有TRST,为测试复位输入信号,可以用来使测试接口初始化。

2.3　其他模块的设计

本系统的RS2232接口主要有两个功能:1)实现在调试系统软件时控制器与PC机的通信;2)与具有RS2232接口的设备进行通信。驱动芯片采用max3232芯片,扩展了一路四线RS2232接口。max3232芯片可完成TTL和EIA双向电频转换。

USB通信模块设置了一个主端口和从端口。通过主端口移动控制器可以和外围USB设备进行通信。通过从端口移动控制器可以作为USB设备和主机进行通信。S3C2440内部集成了USB控制器,可以很容易接出USB端口。

显示器以及触摸屏的设计主要方便用户查看处理数据。S3C2440内置LCD控制器,通过编程可支持多种类型的单色、黑白、彩色LCD,如STN,TFT等。由于不同尺寸的LCD所需电源不同,特别设计一个跳线(J2),用于选择LCD输入电压。本设计选用NEC256K色3.5inTFT真彩液晶屏,带触摸屏。S3C2440自带LCD控制器,所以扩展起来很方便。

本系统中,共存在4种电压等级:3.3V,1.8V,1.25V和5V。这4种电压的产生方法是+5VDC从外部直接引入,作为整个系统的总电源,一路直接供给作为工作电源,两路分流到LM111的输入端,分别输出产生+3.3VDC和+1.8VDC,一路+3.3VDC分流到MAX8860的输入端,输出产生+1.25VDC。

JTAG(JointTestActionGroup)是IEEE的标准规范,主要用于对系统进行仿真、调试。设置JTAG接口用于系统仿真、调试。

3　灯具控制终端硬件设计

灯具控制终端主要功能在于接收移动控制器发出的指令,控

制灯具工作,调整灯光亮度等。灯具控制终端和白炽灯串联连接,当可控硅导通时,电流经过白炽灯,白炽灯发光;当可控硅关闭时,电流经过控制器的可控整流电路,为整个控制器供电。这样,通过控制可控硅的触发角,可以控制流过白炽灯的等效电流的大小,从而达到调整灯光亮度的功能。

为实现以上功能,我们选用CC2430芯片作为处理器。CC2430芯片的选用,既可以实现ZigBee通信,又可以控制灯具。

4　结语

本文成功地完成了对基于ZigBee的智能家居灯光控制系统的硬件设计。该系统的成功应用,不仅在节能方面具有非常好的效果,而且在很大程度上方便了人们的生活,提高了生活舒适度。参考文献:[1]　SamsungCorporation.S3C2440AMicroProcessorUser’sMan2

ual.www.samsung.com,2004.

[2]　ChipconAS.SmartRFCC2430PRELIMINARYDatasheet(rev1.

01).http://www.21ic.com.

DesignoflightcontrolsysteminsmarthomebasedonZigBee

XIONGWei　WANGLing2e　GUXue2jing

Abstract:Aimingattheproblemsthatsmartleveloftraditionallightcontrolmethodsinhomeislow,itdevelopsthesmartlightcontrolsystembasedonZigBee.Itintroducesthedesignofsystemhardwarefromthemobilecontrollerandthelampcontrolterminal,andmeetsthedemandsofthemoderncontrol,soastoprolonglifeoflampeffectlyandsaveenergyconsume.Keywords:lightcontrolsystem,ZigBee,embeddedsystem

收稿日期:2009211217

作者简介:李　岩(19832),男,河北大学艺术学院在职硕士研究生,助教,河北工业职业技术学院,河北石家庄　050091

张春彦(19822),男,河北工程大学建筑学院硕士研究生,河北邯郸　056038

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