專利名稱：基于SimpliciTI的家庭環(huán)境監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種SimpliciTI為無線通訊手段，實(shí)現(xiàn)家庭環(huán)境的監(jiān)測與控制的智能系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著科技的飛速發(fā)展及生活水平的不斷提高，人們對家庭環(huán)境舒適度的要求越來越高。室內(nèi)的溫度、濕度、光照強(qiáng)度等決定了室內(nèi)的舒適度。家庭環(huán)境監(jiān)控裝置是根據(jù)室內(nèi)溫度、濕度、光照強(qiáng)度，控制室內(nèi)裝置，以達(dá)到人體滿意的舒適度。SimpliciTI是TI開發(fā)的一份專門針對其CCxxxx系列無線通信芯片的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。SimpliciTI是一個(gè)基于連接的點(diǎn)對點(diǎn)通訊協(xié)議。它支持兩種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)直接的點(diǎn)對點(diǎn)通信結(jié)構(gòu)和基于星型連接的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在星型連接中hub點(diǎn)在SimpliciTI中被稱為 Access Point,簡寫為AP。AP負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建和維護(hù)，它具備存儲轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，因此可以對長期工作在休眠模式的低功耗設(shè)備提供較好的支持。同時(shí)SimpliciTI還支持泛洪方式進(jìn)行廣播數(shù)據(jù)傳輸，這種數(shù)據(jù)通訊方式在各種報(bào)警器網(wǎng)絡(luò)中使用尤為廣泛，同時(shí)也顯得非常必要。基于SimpliciTI的以上特點(diǎn)，其非常適合作為家庭環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的無線通信協(xié)議。CC2530是用于IEEE802. 15. 4應(yīng)用的一個(gè)真正的片上系統(tǒng)(SoC)解決方案。它能夠以非常低的總材料成本建立強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。CC2530結(jié)合了領(lǐng)先的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051CPU，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8-KB RAM和許多其他強(qiáng)大的功能。CC2530有四種不同的閃存版本CC2530F32/64/128/256，分別具有32/64/128/256KB的閃存CC2530具有不同的運(yùn)行模式，使得它尤其適應(yīng)超低功耗要求的系統(tǒng)。運(yùn)行模式之間的轉(zhuǎn)換時(shí)間短進(jìn)一步確保了低能源消耗。ARM9系列處理器是英國ARM公司設(shè)計(jì)的主流嵌入式處理器，主要包括ARM9TDMI和ARM9E-S等系列。新一代的ARM9處理器，通過全新的設(shè)計(jì)，采用了更多的晶體管，能夠達(dá)到兩倍以上于ARM7處理器的處理能力。這種處理能力的提高是通過增加時(shí)鐘頻率和減少指令執(zhí)行周期實(shí)現(xiàn)的。S3C2440 A采用了 ARM920t的內(nèi)核，O. 13um的CMOS標(biāo)準(zhǔn)宏單元和存儲單元。其低功耗，簡單，優(yōu)雅，且全靜態(tài)設(shè)計(jì)特別適合于對成本和功率敏感性的應(yīng)用。它采用了新的總線架構(gòu) Advanced Micro controller BusArchitecture (AMBA)。Windows CE作業(yè)系統(tǒng)是Windows家族中最新的成員，專門設(shè)計(jì)給掌上型電腦所使用的電腦環(huán)境。這樣的作業(yè)系統(tǒng)可使完整的可攜式技術(shù)與現(xiàn)有的Windows桌面技術(shù)整合工作。Windows CE被設(shè)計(jì)成針對小型設(shè)備的通用操作系統(tǒng)，具有模塊化，易于開發(fā)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是，提供一種基于SimpliciTI的家庭環(huán)境監(jiān)控裝置。其無線節(jié)點(diǎn)低功耗、低成本、抗干擾、安全可靠。該裝置能夠滿足人們對家庭生活環(huán)境舒適度日益增高的要求。[0009]本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是基于SimpliciTI的家庭環(huán)境監(jiān)控裝置由四部分組成——無線通信模塊，傳感器模塊，執(zhí)行模塊，嵌入式智能模塊。傳感器模塊和執(zhí)行模塊與組成星型網(wǎng)絡(luò)的無線通信模塊的終端節(jié)點(diǎn)相連，組成星型網(wǎng)絡(luò)的無線通信模塊的中心節(jié)點(diǎn)與嵌入式智能模塊相連。無線通信模塊是在CC2530模塊上，運(yùn)用SimpliciTI協(xié)議棧組成星型網(wǎng)絡(luò)。星型網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)AP與PC連接，它們之間通過串口通訊。星型網(wǎng)絡(luò)的終端節(jié)點(diǎn)ED (END DEVICE)與傳感器和執(zhí)行設(shè)備連接，CC2530控制傳感器的數(shù)據(jù)采集和執(zhí)行設(shè)備的運(yùn)行。在無任務(wù)狀態(tài)下，終端節(jié)點(diǎn)ED處于睡眠狀態(tài)，其可以在規(guī)定時(shí)間間隔被喚醒，或被外部事件喚醒。這種睡眠、喚醒模式的切換非常有效的減少終端節(jié)點(diǎn)能量的消耗。其用兩節(jié)5號電池供電可以工作一年左右。傳感器模塊采用濕度傳感器，溫度傳感器，光照傳感器。濕度傳感器采用DHT11，其是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和濕度傳感技術(shù)，其具有快響應(yīng)，抗干擾能力強(qiáng)，性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字溫度傳感器采用DS18B20，其是世界上第一片支持一線總線接口的溫度傳感器。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使其 可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)。測量溫度范圍為-55° (Γ+125。C，在-l(T+85° c范圍內(nèi)，精度為±0. 5° Co現(xiàn)場溫度直接以一線總線的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。光照傳感器采用BH1710，BH1710是I2C接口的數(shù)字光照傳感器，它的可測光照強(qiáng)度范圍為1-655351χ0傳感器與終端節(jié)點(diǎn)CC2530連接，由CC2530控制傳感器的數(shù)據(jù)采集。這些傳感器可以非常靈活的布置在合適的位置。執(zhí)行模塊是相應(yīng)的執(zhí)行裝置，包括加濕器、除濕器、空調(diào)、窗簾、電燈。它們通過驅(qū)動電路與終端節(jié)點(diǎn)CC2530連接，由CC2530控制執(zhí)行裝置的運(yùn)行。執(zhí)行裝置可以手動控制，也可以智能控制。在手動控制模式下，可以通過機(jī)械按鍵控制和嵌入式智能終端按鍵控制。在智能控制模式下，是在嵌入式智能終端作相應(yīng)的設(shè)置，嵌入式智能終端根據(jù)無線節(jié)點(diǎn)發(fā)送過來的傳感器數(shù)據(jù)做判斷，發(fā)送相應(yīng)的命令，無線節(jié)點(diǎn)接收到命令后，控制執(zhí)行裝置做相應(yīng)的運(yùn)行。嵌入式智能模塊能夠顯示無線節(jié)點(diǎn)傳輸過來的傳感器數(shù)據(jù)，可以在家庭環(huán)境手動控制和智能控制兩種模式下切換，可以在嵌入式智能終端控制執(zhí)行設(shè)備，可以在嵌入式智能終端設(shè)置智能控制模式下的相應(yīng)參數(shù)，終端根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息發(fā)送相應(yīng)的命令。本實(shí)用新型與現(xiàn)有的技術(shù)相比，其采用SimpliciTI協(xié)議棧，在CC2530硬件上實(shí)現(xiàn)星型網(wǎng)絡(luò)。該無線節(jié)點(diǎn)具有低功耗、低成本、抗干擾、安全可靠性能?；谝陨咸攸c(diǎn)，其非常適合應(yīng)用在家庭環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中。嵌入式顯示終端可以設(shè)置家庭環(huán)境控制的模式——手動控制模式和智能控制模式。在智能控制模式下，嵌入式智能終端根據(jù)無線節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)作判斷，然后發(fā)送相應(yīng)的指令，控制執(zhí)行設(shè)備運(yùn)行，從而調(diào)節(jié)家庭環(huán)境的溫度、濕度和光照強(qiáng)度等。本裝置具有智能型，能夠滿足人們對于家庭環(huán)境舒適度的要求。

圖I是本實(shí)用新型涉及的基于SimpliciTI的家庭環(huán)境監(jiān)控裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的監(jiān)控裝置功能結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
[0017]結(jié)合附圖，本實(shí)用新型涉及一種基于SimpliciTI的家庭環(huán)境監(jiān)控裝置，包括無線通信模塊，傳感器模塊，執(zhí)行模塊，嵌入式智能模塊四部分。傳感器模塊包括濕度傳感器、溫度傳感器、光照傳感器，其與無線終端節(jié)點(diǎn)CC2530相連，在CC2530的控制下采集傳感數(shù)據(jù)。傳感器模塊的具體連接方式如圖I所示，溫度傳感器與無線終端節(jié)點(diǎn)EDl相連，濕度傳感器與無線終端節(jié)點(diǎn)ED2相連，光照傳感器與無線終端節(jié)點(diǎn)ED3相連。如圖I所示，EDI、ED2、ED3、ED4、ED5、ED6、ED7、ED8與中心節(jié)點(diǎn)通過無線方式相連。無線通信模塊組成星型網(wǎng)絡(luò)，星型網(wǎng)絡(luò)的終端節(jié)點(diǎn)控制傳感器采集傳感數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé)將傳感數(shù)據(jù)傳給中心節(jié)點(diǎn)。如圖I所示，中心節(jié)點(diǎn)通過串口與嵌入式智能終端相連，中心節(jié)點(diǎn)將傳感數(shù)據(jù)傳給嵌入式智能終端，如圖2上半部所示，嵌入式智能終端顯示溫度、濕度、光照強(qiáng)度數(shù)值。如圖2下半部所示，控制功能可以在手動控制和自動控制兩種模式下切換。它們控制的目標(biāo)為圖2所示的加濕器、除濕器、空調(diào)、窗戶、電燈。在自動控制模式下，嵌入式終端根據(jù)傳感數(shù)據(jù)做判斷，通過串口向中心節(jié)點(diǎn)發(fā)送命令，中心節(jié)點(diǎn)將命令發(fā)送到相應(yīng)的執(zhí)行終端節(jié)點(diǎn)，執(zhí)行終端節(jié)點(diǎn)根據(jù)命令信息控制執(zhí)行設(shè)備作相應(yīng)的運(yùn)行，從而達(dá)到調(diào)整家庭環(huán)境狀況的目的。在手動控制模式下，可以通過嵌入式智能終端的觸摸屏按相應(yīng)的按鍵，使其發(fā)出相應(yīng)的命令，之下過程如上，最終達(dá)到手動調(diào)整家庭環(huán)境狀況的目的。執(zhí)行模塊包括加濕器、除濕器、空調(diào)、窗簾、電燈，執(zhí)行模塊的具體連接方式如圖I所示，加濕器與無線終端節(jié)點(diǎn)ED4相連，除濕器與無線終端節(jié)點(diǎn)ED5相連，空調(diào)與無線終端節(jié)點(diǎn)ED6相連，窗簾與無線終端節(jié)點(diǎn)ED7相連，電燈與無線終端節(jié)點(diǎn)ED8相連。加濕器可以增加室內(nèi)的濕度，除濕器可減少室內(nèi)的濕度，空調(diào)可以調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度，窗簾和電燈配合使用可以調(diào)節(jié)室內(nèi)的光照強(qiáng)度。例如，在白天光照特別強(qiáng)烈的時(shí)候可以選擇關(guān)閉電燈，使窗簾處于半閉半
開狀態(tài)。在傍晚時(shí)，可以選擇打開窗簾，打開電燈，并根據(jù)天氣明暗狀況調(diào)節(jié)燈光亮暗。
權(quán)利要求1.一種基于SimpliciTI的家庭環(huán)境監(jiān)控裝置，其特征是傳感器模塊和執(zhí)行模塊與組成星型網(wǎng)絡(luò)的無線通信模塊的終端節(jié)點(diǎn)相連，組成星型網(wǎng)絡(luò)的無線通信模塊的中心節(jié)點(diǎn)與嵌入式智能模塊相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于SimpliciTI的家庭環(huán)境監(jiān)控裝置，其特征是所述的無線通信模塊是在CC2530上寫入SimpliciTI協(xié)議棧，組成星型網(wǎng)絡(luò)，支持睡眠和喚醒兩種狀態(tài)的切換，支持外部事件喚醒。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于SimpliciTI的家庭環(huán)境監(jiān)控裝置，其特征是所述的傳感器模塊采用濕度傳感器DHT11，溫度傳感器DS18B20，光照傳感器BH1710。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于SimpliciTI的家庭環(huán)境監(jiān)控裝置，其特征是所述的執(zhí)行模塊包括加濕器、除濕器、空調(diào)、窗簾、電燈，其可以被機(jī)械按鍵控制，也可以被嵌入式智 能終端發(fā)送的命令來控制。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于SimpliciTI的家庭環(huán)境監(jiān)控裝置，包括無線通信模塊，傳感器模塊，執(zhí)行模塊，嵌入式智能模塊。在該裝置中通過基于SimpliciTI協(xié)議棧組建星型網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，所以傳感器節(jié)點(diǎn)的布置非常靈活。無線節(jié)點(diǎn)支持休眠和喚醒模式的切換，還可以由外部事件喚醒，所以其具有非常低的功耗。嵌入式智能模塊可以顯示傳感器數(shù)據(jù)，并能在手動控制和智能控制兩種下切換，所以非?？煽恐悄?。由此本裝置可為消費(fèi)者提供家庭環(huán)境的解決方案。
文檔編號G05B19/418GK202771225SQ20122020905
公開日2013年3月6日 申請日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月10日
發(fā)明者華常春, 李軍朋 申請人:燕山大學(xué)