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基于ZigBee的智能門窗空調一體化系統

[2014-08-21]
    隨著城市化腳步的加快,城市熱島效應日益凸顯,夏天天氣十分炎熱,越來越多人使用空調。有了空調人們可以在炎熱的夏夜安然入睡,可以得到一個較好的睡眠質量,但隨之而來卻産生了許多問題:首先第一個問題就是長期吹空調對人産生的問題,因空氣不流通,環境得不到改善,容易引起“空調綜合症”。第二個問題就是因爲長期使用空調而産生的高昂的費用。第三個問題就是由于使用空調而帶來的環境問題,我國目前采用的制冷劑含氟會對大氣和環境將造成巨大的影響。本系統采用CC2530爲核心模塊,采用ZigBee技術,軟件上基于ZigBee2007協議棧,搭載溫度傳感器,風向傳感器,雨量檢測器,實現溫度、風向、雨量的采集和傳送,從而智能控制門窗和空調,減少了空調的使用時間,不但可以節能,而且可以保衛我們的健康。
一、系統設計
1、芯片選擇
  ZigBee是一種新興的短距離、低速率、低功耗無線網絡通信技術。采用IEEE802.15.4標准,應用簡單,低功耗,低成本,高可靠性,具有自組網和自恢複能力等。
    本系統ZigBee無線模塊采用CC2530F256芯片,工作在2.4GHz頻段,是一個真正的用于IEEE802.15.4,  ZigBee和RF4CE應用的片上系統解決方案。能夠以非常低的總材料成本建立強大的網絡節點。支持ZigBee2007Pr。協議,集成了增強工業標准的8051 MCU、具有IEEE802.15.4標准的無線收發器;8K數據存儲器以及強大的外設功能。
二、系統構架圖
    采用ZigBee技術接收來自溫度傳感器,風向傳感器及雨量檢測器的數據,然後傳給89C51單片機,來進行數據的比較和處理,從而給出控制信號,對門窗和空調進行控制。
    系統主要模塊組成:ZigBee無線模塊,單片機控制模塊,傳感器模塊,驅動電路。
    本系統采用相對簡單的ZigBee星型網絡,以ZigBee協調器爲整個通信網絡的核心,以多個ZigBee終端設備作爲周圍節點,構成一個星型網絡。所有房間窗戶的風向傳感器,溫度傳感器都加人網絡,每隔一段時間通過ZigBee采集到所有的窗戶的數據,然後將數據傳到單片機控制系統,單片機控制系統進行數據的分析然後給出控制信號,將空調關閉打開門窗,當溫度風向,不再適宜了又重新給出控制信號,將空調打開,關閉門窗。
三、軟件設計
    本系統主要是ZigBee網絡建立,數據的傳輸。協調節點彙總網絡節點傳過來的數據,完成網絡的初始化和維護,數據的傳送,網絡的檢測和管理。首先進行系統初始化,配置ZigBee所必要的參數,初始化後子節點的關聯接人請求被允許後加人網絡,即成功加人ZigBee網絡之後,傳感器開始協同工作,各個傳感器負責收集環境中的不同數據,並通過網絡定時向ZigBee傳送數據,在接收到數據之後ZigBee會把數據傳送給邏輯處理單元,邏輯處理單元根據雨量,風向,溫度傳感器的數據判斷是否符合開門窗並停止空調工作的條件,當各個條件綜合起來符合的時候才開門窗關空調。
    本系統利用具有低功耗、抗幹擾能力強、低速率,高可靠,組網靈活等優點的ZigBee技術建立網絡,可以控制所有空調和門窗(臥室門),達到夜間空調門窗的自動開關轉換的目的,實現智能門窗空調一體化。減少空調使用時間,節省了電力資源,同時一定意義上降低了空調病的發生和保護了環境,並且此系統簡單易于實現,耗能少,具有一定的現實意義和開發價值。

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