ZigBee身份识别技术智能家居系统应用

　　ZigBee身份识别技术智能家居系统应用

　　随着电子技术特别是无线通信技术的快速发展，人们对通信技术的功耗、可靠性及灵活性的要求越来越高。作为一种具有低功耗、低成本、数据传输可靠及组网灵活等特点的ZigBee技术，越来越引起人们的关注，非常适合家庭这种短距离无线组网的使用。而作为现有成熟的GSM(Global System for Mobile Communication)技术，因其在网络资源，传输特性及数据可靠性等方面的优势，为人们提供了一个机动、灵活、可靠的远距离传输方式。本文介绍了一种基于这两种技术相结合的控制方案，并安装于笔者的家庭中，经过一年多的实际应用，收到了令人满意的效果。为倡导的“技术走出实验室”的发展思路，起到很好的推动和示范作用。特别是本系统采用的身份识别技术，为系统的成熟应用提供了有力的保障。下面给出系统详细的设计方案及软硬件设计。

　　1 系统的总体方案

　　本着尽量减少安装布线的原则，并充分考虑到系统的灵活性和便利性，所有设备采用模块化设计。该系统主要由中心控制器、红外检测、烟雾检测、煤气检测、供水控制、空调控制、电器控制终端及身份识别卡组成。系统整体设计方案如图1所示。 

　　系统内所有设备采用CC2530无线单片机作为主控芯片。中心基站除负责完成GSM网络通信外，通过ZigBee无线网络将红外检测、烟雾检测、煤气检测、供水控制、空调控制、电器控制终端及身份识别卡等终端整合在一起，构成一套功能完善的智能家居系统。

　　系统的创新点：现有的智能家居系统的设防和撤防方式，多采用遥控的形式，给用户的现场使用带来许多不便。但采用身份识别技术后，系统在运行时，中心基站会自动识别用户的身份，对系统的设防状态进行切换，极大的方便了用户的使用。另外，在用户的身份卡上设计了“报警”按钮，一旦出现紧急情况，只要按压该按键，主人的手机将会收到紧急呼叫的信息，这也是本系统的一大亮点。

　　系统的设计要点：一是保证中心基站和GSM网络、终端设备及身份识别卡之间通信的准确性和可靠性。二是出现报警信息后必须准确、及时的发送到用户手机上。三是身份卡的低功耗设计和低电量报警功能等。

　　2 系统的硬件设计

　　2.1 中心基站的硬件设计

　　在充分考虑功能及中心基站体积的前提下，采用SIEMENS公司最新推出的超小型GSM模块MC52I。该模块具有体积小、重量轻、低功耗、速度快等特点。MC52I包括了MC35I，MC39I，TC35I的所有功能，通信采用标准RS 232双向接口，支持标准的AT指令，并可自适应1.8 V和3 V的SIM卡。在单片机和MC52I通信时，可不用MAX232等电平转换芯片，只要串接56 Ω平衡电阻即可。MC52I部分硬件原理如图2所示。 

　　2.2 身份识别卡的硬件设计

　　身份识别卡使用超小型锂电池供电，采用miniUSB口充电，并设计专用的充放电保护电路。电池的电压检测采用电阻分压的形式，利用单片机的A/D端口进行判断，电池电压一旦低于设定阈值，单片机在发送数据时，则把该报警信息一同传送给中心基站。中心基站以短信的形式通知主人。该部分的原理如图3所示。 

　　ZigBee部分用CC2530单片机作为主控芯片，数据传输方式采用UDP格式。单片机工作在低功耗模式下，每隔2 s单片机发送一次数据，然后进入休眠状态。这样大大降低了身份卡的功耗。从现场测试的结果来看，用320 mA/3.7 V的锂电池充满电后，身份卡可工作6个月左右。另外，因为身份卡需随身携带，所以在设计时要从卡片的体积、强度及防护等多方面考虑。身份卡的单片机部分原理图如图4所示。