基于MSP430的智能家居系統

0 引言
隨著數字信息技術和網絡技術的高速發展，以及人們物質生活水平的不斷提高，人們的工作、生活與通訊、信息的關系日益緊密，可以說信息化社會正在逐步改變人們的生活方式與工作習慣，同時也對傳統的住宅提出了挑戰，智能家居便應運而生了。
智能家居在保持了傳統居住功能的基礎上，擺脫了被動模式，成為具有能動性智能化的現代工具。它不僅提供了全方位的信息交換功能，還優化了人們的生活方式和居住環境，幫助人們有效地安排時間、節約各種能源，實現了家電(如空調、熱水器等)控制、照明控制、室內外遙控、窗簾自控、定時控制等。

1 系統構成
本文以MSP430微處理器為核心，把無線網絡平臺應用到智能家居上，實現了智能家居的無線控制和智能控制。基于無線網絡平臺的智能家居將家居生活有關的各個子系統如安防、燈光控制、太陽能熱水器控制、窗簾控制、煤氣檢測及控制、室內溫度濕度檢測等有機地結合起來，通過無線網絡實現智能控制和管理，能很好地實現“以人為本”的全新家居生活體驗。圖1系統組成框圖。

本系統采用MSP430系列單片機為核心控制單元，用CC1100無線模塊搭建無線網絡平臺。由兩部分構成：第一個部分主控芯片外圍電路的設計--主要包括電源模塊、液晶顯示、鍵盤操作等；第二部分無線節點外圍模塊的設計--主要包括太陽能熱水器水溫水量的測量及自動給水裝置、室內空氣質量的檢測、各房間溫度濕度的檢測、報警裝置等。
1．1 電源管理模塊
該模塊的電源需求有5V和3．3V兩種，其中無線模塊要求3．3V供電，我們本著低功耗的原則，5V穩壓和3．3V穩壓都采用了低壓差的開關穩壓管LM1117和LM1085，芯片產熱少功能穩定；液晶顯示采用12864，能清晰地顯示漢字、數字、字母、符號等，12864液晶內建GB碼簡體中文字型庫，顯示清晰，使用方便。
1．2 安防系統設計
智能安防系統可以監測人或動物的意外侵入、室內的空氣質量等。選用熱釋電紅外傳感器(人體紅外感應模塊)監測人或動物發射的紅外線，該模塊采用紅外專用芯片BISS0001設計人體傳感模塊，它最大的優點是性能穩定可靠。模塊線路板尺寸33×28mm，透鏡直徑約25mm，模塊厚度20mm，體積更小，更容易嵌入其他設備。模塊采用低功耗穩壓器件7133A-1，可以保證在很寬的輸入電壓下穩定提供3．3V的工作電壓，確保模塊正常工作。圖2人體傳感模塊。

半導體空氣傳感器檢測窄氣中低濃度污染物的異味，如空氣中的低濃度香煙污染物和其它異味，對H2、CO等有較高的敏感度。選用日本FIGARO公司開發生產的TGS2600，傳感器測量電路如圖3所示。此傳感器要求有兩個電壓輸入：加熱器電壓VH和電路電壓VC。加熱器電壓VH加于集成加熱器上以保持傳感器在一個特定的最佳感應溫度。電路電壓VC被加載以便于測量與氣敏元件串聯的負載電阻電壓Vout。此傳感器有極性，所以電路電壓VC必須是直流。可以用一個公共的電源來同時供給VH和VC以滿足傳感器的電氣需求。合理選擇負載電阻RL使報警門限電壓最優化，并使半導體傳感器功耗小于15mW。當目標體存在時，傳感器功耗在RS與RL相等時最大。