ZigBee 的紅外轉(zhuǎn)發(fā)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 ZigBee 的紅外轉(zhuǎn)發(fā)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 0 前言 隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展以及人們居住理念的變化與提升，家居智能化和家電網(wǎng)絡(luò)化逐漸成為熱門話題。智能家居是指將各種信息設(shè)備和住宅設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，從而構(gòu)筑舒適、安全、方便的信息化居住空間，滿足人們?cè)诩抑猩?、工作、娛樂和交流的需要，提供安防、社區(qū)管理和人們外出時(shí)了解家居狀況的手段。 紅外轉(zhuǎn)發(fā)器是智能家居系統(tǒng)的重要組成部分，它在整個(gè)智能家居系統(tǒng)中的位置如圖1 所示。 紅外轉(zhuǎn)發(fā)器處在系統(tǒng)的無(wú)線網(wǎng)關(guān)與紅外控制設(shè)備之間，負(fù)責(zé)接收由無(wú)線網(wǎng)關(guān)發(fā)送來(lái)的ZigBee 信號(hào)，然后將相應(yīng)的控制指令轉(zhuǎn)換成紅外信號(hào)發(fā)射出去，以

2、到達(dá)控制紅外設(shè)備的目的。為此，紅外轉(zhuǎn)發(fā)器必須具有協(xié)議解析、紅外信號(hào)接收、紅外信號(hào)發(fā)射、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。 1 紅外轉(zhuǎn)發(fā)器的硬件設(shè)計(jì) 紅外轉(zhuǎn)發(fā)器的功能決定了它主要由主控模塊、紅外接收模塊、紅外發(fā)射模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊四部分組成。 1.1 主控模塊 主控模塊選用TI 公司的ZigBee 芯片CC2530,它以8051 微處理器為內(nèi)核，自身攜帶的射頻收發(fā)器用來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的無(wú)線通信。在紅外轉(zhuǎn)發(fā)器的設(shè)計(jì)中，8051 微處理器負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)紅外轉(zhuǎn)發(fā)器的控制，射頻收發(fā)器負(fù)責(zé)與網(wǎng)關(guān)的無(wú)線通信。 1.2 紅外接收模塊 紅外接收電路如圖2 所示。一體化紅外接收頭1838T 共有三個(gè)引腳，供電腳，接地和信號(hào)輸出腳。因?yàn)?8

3、38T 內(nèi)部放大器的增益很大，很容易引起干擾，因此在供電腳上加上濾波電容C5.信號(hào)輸出腳接到CC2530 的P0_6 引腳，P0_6 為定時(shí)器1、通道4 的捕獲/ 比較引腳，這里使用的是捕獲功能，用來(lái)捕獲紅外信號(hào)。沒有接收到紅外信號(hào)時(shí)，1838T 輸出為高電平，當(dāng)接收到紅外信號(hào)時(shí)，輸出為高電平與低電平組成的脈沖。 1.3 紅外發(fā)射模塊 紅外發(fā)射電路如圖3 所示。D1、D2、R1 和VCC 構(gòu)成二極管與門電路，LED1 為紅外發(fā)射管。CCP1 接CC2530 的P0_4 引腳，用來(lái)輸入對(duì)家電的控制（如空調(diào)開）所對(duì)應(yīng)的紅外編碼，CCP2 接CC2530 的P1_4 引腳，用來(lái)輸入紅外發(fā)射所需要的3

4、8kHz 的載波。 當(dāng)CCP1 和CCP2 同時(shí)為高電平時(shí)三極管導(dǎo)通，紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)；CCP1 和CCP2 有一個(gè)為低電平三極管就截止。當(dāng)三極管導(dǎo)通時(shí)，正確選取R1 和R2 的電阻值使三極管工作在飽和狀態(tài)，此時(shí)紅外發(fā)射管的發(fā)射功率。 1.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊 Flash 存儲(chǔ)器選用SST 公司的SST25VF016B,其為16Mbit SPISerial Flash,它在單電源2.7-3.6V 下可開展讀、寫和擦除操作。 通過串行總線接口SPI 的總線兼容協(xié)議可訪問該Flash 存儲(chǔ)器，SPI 主要由四個(gè)控制線組成，CE 用來(lái)選中該器件，在CE=0 的前提下，通過SI（串行數(shù)據(jù)輸入）、SO

5、（串行數(shù)據(jù)輸出）、SCK（串行時(shí)鐘）來(lái)訪問Flash 中的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路如圖4 所示。 設(shè)置CC2530 串口1 模式為SPI 主模式，選定P1 口，P1_7為MI,P1_6 為MO,P1_5 為SCK,設(shè)置P1_7、P1_6、P1_5 為外設(shè)I/O.選定P0 口，P0_7 為CE,設(shè)置P0_7 為通用I/O,當(dāng)CE 為低電平時(shí)，才能對(duì)其開展讀、寫和擦除操作。 2 紅外轉(zhuǎn)發(fā)器的軟件設(shè)計(jì) 2.1 紅外轉(zhuǎn)發(fā)器軟件平臺(tái)的構(gòu)建 紅外轉(zhuǎn)發(fā)器的軟件設(shè)計(jì)是在TI 推出的zigbee20* 協(xié)議棧的根底上和瑞典公司IAR 開發(fā)的IAR Embedded Workbench For8051 集成開發(fā)環(huán)境下編程實(shí)現(xiàn)的。 ZigBee 的協(xié)議分為兩部分，IEEE 802.15.4 定義了PHY 和MAC 技術(shù)規(guī)范；ZigBee 聯(lián)盟定義了NWK、APS 和API 技術(shù)規(guī)范。 ZigBee 協(xié)議棧就是將各個(gè)層定義的協(xié)議都集合在一起，以函數(shù)的形式實(shí)現(xiàn)，并給用戶提供API,用戶可以直接調(diào)用。 2.2 紅外轉(zhuǎn)發(fā)器的軟件流程圖 紅外轉(zhuǎn)發(fā)器的軟件流程圖如圖5 所示。 3 小結(jié) 該紅外轉(zhuǎn)發(fā)器以ZigBee 芯片CC2530 為主控器，既能實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外轉(zhuǎn)發(fā)器的整體控制，又能實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)關(guān)的無(wú)線通信，并且可以使用ZigBee20*