一种基于ZigBee的智能家用电器舒适度调节的系统

技术领域

本发明涉及智能控制领域，特别涉及一种基于ZigBee的智能家用电器舒适度调节的系统。

背景技术

在温湿度控制领域，人们已经不满足单纯地调节温湿度这一功能，并且随着智能化的深入发展，人工智能已然成为科技发展的前沿。人们希望居住的家庭环境可以实现温湿度的系统化、智能化的控制，做到有人的环境下实现温湿度的自我控制，使所处室内环境的温湿度达到相对适宜舒适生活的状态。传统家用电器的性能调节需要人为地去设定其工作状态，无法达到人们所追求的智能化要求，对于老人来讲，性能调控有些困难。

本系统把控制技术、电子技术和网络通讯技术集成于一体，目的在于解决传统的温湿度控制分散，且无法达到系统化管理、设备无法通过温湿度感应来实现自我运行的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于ZigBee的智能家用电器舒适度调节的系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于ZigBee的智能家用电器舒适度调节的系统，其特征在于：包括室外温度采集模块、单片机、室内温湿度采集模块、温湿度显示模块、红外感应模块、报警模块以及ZigBee通信模块，所述单片机分别与室外温度采集模块、室内温湿度采集模块、温湿度显示模块、红外感应模块、报警模块以及ZigBee通信模块连接；

所述室外温度采集模块，用于根据采集的室外温度判定出当前所处的季节，从而确定家用电器所处的工作模式是在制冷模式还是制热模式下；

所述室内温湿度采集模块，用于对房间内的温湿度做出监测，并将数据传送给单片机；

所述单片机，用于对所述室外温度采集模块以及所述室内温湿度采集模块所采集到的数据进行处理；

所述人体红外感应模块，用于确定房间内是否有人，从而确定家用电器是否要工作；

所述ZigBee通信模块，用于发出和接收系统的响应信号。

进一步地，所述温湿度显示模块包括LCD显示器，所述温湿度显示模块用于显示所述室外温度采集模块以及所述室内温湿度采集模块所监测到的实时的温度和湿度。

进一步地，所述报警模块包括蜂鸣器，所述报警模块用于当家用电器出现故障时使蜂鸣器发生报警。

进一步地，当家用电器出现故障时，家用电器控制终端会回传信息，在单片机的系统内预设的家用电器故障的相关代码会在所述温湿度显示模块上显示出来，同时单片机会驱动相关连接口，使所述蜂鸣器报警。

进一步地，所述单片机采用的芯片型号为STC15系列的STC15F2K60S2LQFP44芯片。

进一步地，还包括一个芯片型号为62256的SRAM芯片，所述芯片用于扩展外部存储器。

进一步地，所述SRAM芯片用于存放嵌入式系统、应用程序或者设备掉电后需要在系统中保存的数据。

进一步地，所述ZigBee通信模块采用芯片型号为CC2530的射频芯片，所述CC2530射频芯片既可以实现ZigBee通信模块的通信，又可以控制家用电器的通断。

进一步地，所述ZigBee通信模块设有四个端口以及16个在工作过程中互不影响的频道。

进一步地，所述室外温度采集模块采用芯片型号为AD590的芯片，所述芯片采集到的温度信号经过AD590转换成线性的电信号，经过OP07组成的较高精度的低漂移放大电路的放大作用，作为A/D模数转换器ADC0809的输入信号，A/D模数转换器ADC0809将模拟信号转换为数字信号，并传递至单片机系统。

进一步地，所述室内温湿度采集模块采用型号为SHT11的数字温湿度传感器，所述室内温湿度采集模块具有GND、VCC、DATA和SCK四个端口，且VDD端口和GND端口之间设有一个用于去耦滤波的100nF的电容。

进一步地，所述人体红外感应模块采用重复触发的方式。

本发明的有益效果是：本发明一种基于ZigBee的智能家用电器舒适度调节的系统实现温湿度的系统化、智能化的控制，做到有人的环境下实现温湿度的自我控制，使所处室内环境的温湿度达到相对适宜舒适生活的状态。

该基于ZigBee的智能家用电器温湿度控制系统的硬件设计，突破了传统的家用电器运行的独立性，达到了家用电器运行的系统性，使整个系统的运行不需要人的干预，真正做到了智能化，实现了软硬件的结合。该系统的成功应用，不仅在节能等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，提高了生活的舒适度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一种基于ZigBee的智能家用电器舒适度调节的系统的模块连接图；

图2是本发明一种基于ZigBee的智能家用电器舒适度调节的系统的电路结构图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

参考图1，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于ZigBee的智能家用电器舒适度调节的系统，其特征在于：包括室外温度采集模块、单片机、室内温湿度采集模块、温湿度显示模块、红外感应模块、报警模块以及ZigBee通信模块，所述单片机分别与室外温度采集模块、室内温湿度采集模块、温湿度显示模块、红外感应模块、报警模块以及ZigBee通信模块连接。

如图1所示，在智能家用电器温湿度控制系统中，受到环境、成本以及设备等因素的限制，选用了成本低、功耗低以及网络容量大的ZigBee网络组网方式。控制系统由单片机控制部分家用电器控制终端组成，根据不同的控制协议以及控制硬件，对家用电器的通断电、家用电器工作的模式做出精确地设置和管理。硬件控制系统以STC51单片机为核心，外接有ZigBee通讯模块、多个室内温湿度感应模块、多个红外感应模块、LCD显示器、一个室外温度传感器以及其他辅助电路组成。

所述单片机为本控制系统硬件部分的核心，负责对室外温度采集模块以及室内温湿度采集模块所采集到的数据进行处理，控制温湿度显示模块的显示以及ZigBee通信模块的通信。

所述室外温度采集模块，用于根据采集的室外温度判定出当前所处的季节，从而确定家用电器所处的工作模式是在制冷模式还是制热模式下；所述室外温度采集模块采用芯片型号为AD590的芯片，所述芯片采集到的温度信号经过AD590转换成线性的电信号，经过OP07组成的较高精度的低漂移放大电路的放大作用，作为A/D模数转换器ADC0809的输入信号，A/D模数转换器ADC0809将模拟信号转换为数字信号，并传递至单片机系统。所述ADC0809为美国国家半导体公司生产的CMOS工艺8通道8位逐次逼近式A/D模数转换器。

所述室内温湿度采集模块，用于对房间内的温湿度做出监测，并将数据传送给单片机；所述室内温湿度采集模块采用型号为SHT11的数字温湿度传感器，所述室内温湿度采集模块具有GND、VCC、DATA和SCK四个端口，且VDD端口和GND端口之间设有一个用于去耦滤波的100nF的电容。当SCK时钟为1时，DATA翻转为0，紧接着SCK变为0，之后SCK为1时，DATA也为1。

所述单片机，用于对所述室外温度采集模块以及所述室内温湿度采集模块所采集到的数据进行处理，所述单片机采用的芯片型号为STC15系列的STC15F2K60S2LQFP44芯片。进一步地，还包括一个芯片型号为62256的SRAM芯片，所述芯片用于扩展外部存储器，所述SRAM芯片用于存放嵌入式系统、应用程序或者设备掉电后需要在系统中保存的数据。根据实际应用的需要，控制器采用体积小、性能高、功耗低和可靠性高的嵌入式系统。单片机采用STC15系列的STC15F2K60S2LQFP44芯片，STC15具有低功耗、大容量的Flash存储器，具有10万次以上的擦写次数；单片机内部只有4096B的RAM，根据设计，为增大单片机的存储容量，设计需要在外部增加一个62256的SRAM芯片以达到外部扩展存储器的目的。该扩展SRAM芯片用于存放嵌入式系统，应用程序或者设备掉电后需要在系统中保存的数据。

所述人体红外感应模块，用于确定房间内是否有人，从而确定家用电器是否要工作；所述温湿度感应模块以及红外感应模块分散在客厅和卧室中，所述温湿度感应模块用于对房间内的温湿度做出监测，将数据传送给单片机，根据设定条件，单片机判定家用电器是否要根据房间内的温湿度做出响应。所述人体红外感应模块采用重复触发的方式，即感应输出高电平后，即输出1之后，如果该范围内继续有人存在，输出将一直保持高电平，直至人离开感应范围，高电平变低电平。并且该模块可以有效的避免宠物、电磁和强灯光的干扰，可以准确识别出房间内有无人的活动，间接实现开关控制的目的。

所述ZigBee通信模块，用于发出和接收系统的响应信号。所述ZigBee通信模块采用芯片型号为CC2530的射频芯片，所述CC2530射频芯片既可以实现ZigBee通信模块的通信，又可以控制家用电器的通断。所述ZigBee通信模块设有四个端口，有8种波特率可供选择，由于本设计针对的是居家环境，该模块总共具有16个频道，每个频道在工作过程中互不影响，在工作过程中远远满足了设计的需求。

所述温湿度显示模块包括LCD显示器，所述温湿度显示模块用于显示所述室外温度采集模块以及所述室内温湿度采集模块所监测到的实时的温度和湿度。

所述报警模块包括蜂鸣器，当家用电器出现故障时，家用电器控制终端会回传信息，在单片机的系统内预设的家用电器故障的相关代码会在所述温湿度显示模块上显示出来，同时单片机会驱动相关连接口，使所述蜂鸣器报警。

家用电器控制终端用于接收控制器发出的指令，控制家用电器通断电，并根据控制终端发出的信号，来实现家用电器功能的自我设定。由控制器发出信号确定家用电器的工作模式。为实现相关功能，我们选用CC2530芯片作为处理器。CC2530的选用既可以实现ZigBee通信，又可以控制家用电器的工作。该控制终端控制家用电器的原理如图示。电磁四通换向阀是家用电器必须具备的器件，其主要由主阀、控制阀及毛细管组成，主阀，即四通气动换向阀，由滑块、活塞组成活动阀芯，阀体两端有可使毛细管与阀体内空间连通的通孔；控制阀由电磁导向阀和电磁线圈组成；主阀和控制阀通过三根或者四根导向毛细管连接。控制接收终端接收到来自单片机控制系统发来的信号，经过OP07放大器的处理，来驱动电磁四通转向阀上的继电器开关和换向阀工作，从而达到控制温度的目的。

本发明的有益效果是：本发明一种基于ZigBee的智能家用电器舒适度调节的系统实现温湿度的系统化、智能化的控制，做到有人的环境下实现温湿度的自我控制，使所处室内环境的温湿度达到相对适宜舒适生活的状态。

该基于ZigBee的智能家用电器温湿度控制系统的硬件设计，突破了传统的家用电器运行的独立性，达到了家用电器运行的系统性，使整个系统的运行不需要人的干预，真正做到了智能化，实现了软硬件的结合。该系统的成功应用，不仅在节能等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，提高了生活的舒适度。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。