第 36 卷 第 7 期 2 0 1 0 年 3 月 山 西 建 筑 SHANXI ARCH ITECTURE Vol. 36 No. 7 Mar. 2010 # 219 # 文章编号: 100926825( 2010) 07202192 02 基于 ZigBee 的智能家居灯光控制系统的设计 熊 伟 王岭娥 谷学静 摘 要: 针对传统家居灯光控制方式智 能程度低的问题, 开发了基于 ZigBee 的智能灯 光控制系统, 从移 动控制器和 灯具 控制终端两方面介绍了系统硬件的设计, 满足了现代化的控制要求, 并有效地延长了灯具的 寿命, 节约了能源消耗。 关键词: 灯光控制系统, ZigBee, 嵌入式 系统 中图分类号: TU113. 64 文献标识码 : A 在灯光控制领域, 人们已经不满 足于单纯地 提供亮度 这一功 能, 而是面向系统控制方式的灵 活和视觉上 的美感发 展。传统的 灯光系统已经不能满 足现代 化的 控制要 求。智 能家居 灯光 控制 系统把控制 方式、电子 技术 和网 络通信 技术 集成于 一体, 解 决了 传统方式控制相对分散和无法有效管理等 问题, 而且有许 多传统 方式无法达到的功能, 比如场景设置 以及与建筑 物内其他 智能系 统的关联调节等。 1 控制系统总体设计 在智能家居灯 光控 制系 统中, 受环 境和成 本等 因素 的限 制, 选用了成本低、功耗低和网络容量大的 ZigBee 无线组网 方式。控 制系统由移动控 制器 和灯 具 控制 终端 组 成, 遵循 统 一的 网络 协 议, 借助各种不同的/ 预设 置0 控 制方式 和控 制元件, 对 不同 时间 不同环境的灯光亮度 进行精 确设 置和合 理管 理。系统 总体 结构 如图 1 所示。 移动控制器是 该系 统的 控制中 心, 负责维 护系 统网 络、处理 事件以及存储数据等任务, 该节点包含有 ZigBee 射频收发 模块和 嵌入式控制系统。各个灯具控制终端与 相应灯具相 连, 放 入墙体 内, 由控制电路与 ZigBee 射频收发模块组成。ZigBee 无线 网络以 星型拓扑结构构成, 移 动控 制器 作为网 络协 调器, 各灯 具控 制终 端作为终端设备。用户通 过控 制移动 控制 器可 实现对 各灯 具的 开关、调光等操 作, 可根 据自身需要编辑场景 , 并可随 时选用自己 预设好的场景。移动控制器还具备记忆 功能, 断 电后可自 行恢复 断电前状态 。各灯具 控制终 端通过 ZigBee 网络 接收移 动控 制器 发送过来的控制信息, 经过控制电路控制灯具 进行相应操作。 2 移动控制器硬件设计 根据实际应用的需求, 移动控制 器采用体 积小、性 能强、功耗 低和可靠性高的嵌入 式系统。 系统硬 件电 路部 分主要 包括 核心 控制模块、ZigBee 通信模块、RS2232 通信模块、USB 通信 模块、显示 及触摸屏模块、电源模块、JTAG 接口 7 部分, 具体如图 2 所示。 2. 1 ARM 核心模块 本系统采用三 星公 司 S3C2440 芯片 作为 处理 器, 它 是 R ISC 结构的 32 位微处理 器[ 1] 。同 时, 利 用三星 公司的 K9F1208 芯片 作为 Flash 存储芯片, 主要用于存放嵌入式操作系统、应用 程序或 其他在系统掉电后需 要保存 的数 据。利用 两片日 本现 代公 司的 HY57V561620 SDRAM 芯片作为系统代码的运行场所。 K9F 1208 Nand2Flash 芯片有 64 M 字 节的存 储容 量, 可实 现 程序自 动擦写、页程序、块擦除、智 能的读/ 写 和擦除操 作, 一 次可 以读/ 写或者擦除 4 页或者块的内容, 内部 有命令寄存 器, 支 持快 速读写。S3C2440 带有 Nand2Flash 控制器, 将二者连接即可。 Hynix 公司的 HY57V561620 的容量是 32 MB, 单片数据宽度 是 16 位的。为 了增 大数 据 吞吐 能力, 所以 选取 了 两片 SDRAM 构成 32 位地址宽度。两片 HY57V561620 SDRAM 的数据线分别 连接 S3C2440 数据线的低 16 位和高 16 位, 地址线两片复用。 2. 2 ZigBee 通信模块电路设计 选用美国 TI 公司的 CC2430 射 频芯 片来完 成数 据在 ZigBee 无线网络中的发送与接收。S3C2440 处理 器通过 SPI 总线接口和 射频芯 片 CC2430 通 信。CC2430 的 SPI0 通信 接口 SO, SI, SSn, SCLK 对应 S3C2440 的 SPI 通信接 口。通过 这 4 条 线, 处理 器可 以对 CC2430 进行写入或读 取配置 信息, 也可 以收发 数据。 同时 利用 S3C2440 的 GPIO 接 口实现其余 I/ O 口的控 制与中断 采集。 这些 I/ O 口包括 CC2430 的芯片电源管理、RESET 控制、CCA( 信道 空闲) 检测、F IFOP 中断、FIFO 检测( 用于判断溢出) 、SFD 中断[ 2] 。 处理器采用 主机模 式, 在接收 和发送时 , 都 要保证 SSn 上为 低电频; MOSI 与 M ISO 分别 是数 据输出 和输 入的引 脚。射 频芯 片与处理器的接口连接如图 3 所示。 收稿日期: 2009211215 作者简介: 熊 伟( 19802 ) , 男, 讲师, 河北理工大学信息学院, 河北 唐山 063009 王岭娥( 19642 ) , 女, 副教授, 河北理工大学信息学院, 河北 唐山 063009 谷学静( 19722 ) , 女, 副教授, 河北理工大学信息学院, 河北 唐山 063009 

# 220 # 第 36 卷 第 7 期 2 0 1 0 年 3 月 山 西 建 筑 SHANXI ARCH IT ECTURE Vol. 36 No. 7 Mar. 2010 文章编号: 100926825( 2010) 07202202 03 浅谈室 内设计中 的手绘 墙艺术 李 岩 张春彦 摘 要: 指出 室内设计是与人们 现实生活息息相关的 艺术设计形式, 新兴手绘墙艺 术正在快速的走进 人们的生活, 从手 绘墙艺术的分类、思想来源、施工方法浅谈了对手绘墙的理解和认识, 以提高人们对手绘墙艺术的认识。 关键词: 室内设计, 手绘墙, 艺术 中图分类号: TU238 文献标识码: A 室内设 计是根据建 筑物 的使用 性质、所 处环境 和相 应标 准, 运用物质技术手段和建 筑设计原理, 创造功能合理、舒适优美、满 足人们物质和精神生活需要的室内环境。 在一间普通的房间 内墙面占了四个面, 不论进入 什么样的空 间, 首先给人最强视觉 映像 的就 是墙面, 因 此墙 面的装 饰在 室内 设计中是重中之重, 墙面装饰设计之间影响整 个室内的效果。 手绘墙 艺术是近年兴 起的 一种新 型的 室内 墙面装 饰艺 术形 式, 较之 以往的 乳胶漆、壁纸 、板 材装饰, 有其 独特的 艺术表 现力 和环境营造力。 手绘墙来源于 古老 的壁画 艺术, 结 合了欧 美的 涂鸦, 被众 多 前卫设 计师带入了现代家居文化设计中, 形成了 独具一格 的家居 装修风格。 近年来, 手绘 墙在中 国年轻 人家庭中 特别受 欢迎, 其 彰显个性、时尚又不乏 创意 的娱乐 精神, 一 下就抓 住了 年轻 人的 心, 许多人表示有过画 点东 西点缀 墙面 的想 法, 只 是因 为无 从下 手或缺乏勇气而没有付诸实践, 只好用墙画、墙纸来填充。 1 手绘墙分类 1. 1 按照绘画适用范围的不同分类 2. 3 其他模块的设计 本系统的 RS2232 接 口主 要有两 个功 能: 1) 实现 在调 试 系统 软件时控制器与 PC 机的通信; 2) 与具有 RS2232 接口的设 备进行 通信。驱动 芯片采用 max3232 芯片, 扩展 了一 路四线 RS2232 接 口。max3232 芯片可完成 TTL 和 EIA 双向电频转换。 USB 通信 模块设置了一 个主 端口和 从端 口。通过 主端 口移 动控制器可以和外围 USB 设备进 行通信。通 过从端 口移动 控制 器可以 作 为 USB 设 备 和主 机 进 行 通信。 S3C2440 内 部 集 成 了 USB 控制器, 可以很容易接出 USB 端口。 显示器 以 及 触 摸 屏 的 设 计 主 要 方 便 用 户 查 看 处 理 数 据。 S3C2440 内置 LCD 控制器, 通 过编程 可支持 多种类 型的 单色、黑 白、彩色 LCD, 如 STN, TFT 等。由于不 同尺寸 的 LCD 所需 电源 不同, 特别设计一个 跳线( J2), 用 于选择 LCD 输 入电压。本 设计 选用 NEC 256 K 色 3. 5 in TF T 真彩液晶屏, 带触摸屏。S3C2440 自带 LCD 控制器, 所以扩展起来很方便。 本系统中, 共存在 4 种电压等级: 3. 3 V, 1. 8 V, 1. 25 V 和 5 V。 这 4 种电压的产生方法是+ 5 V DC 从外部直接引入, 作为整个系 统的总电源, 一路直接供给作为 工作电源, 两路分 流到 LM111 的 输入端, 分别输出产生+ 3. 3 V DC 和+ 1. 8 V DC, 一路 + 3. 3 V DC 分流到 MAX8860 的输入端, 输出产生+ 1. 25 V DC。 JTAG( Joint Test Action Group) 是 IEEE 的标准规 范, 主 要用 于对系统进行仿真、调试。设置 JTAG 接 口用于 系统仿真、调 试。 标准的 JTAG 接口是 4 线: TMS, TCK, TDI 和 TDO, 分 别为 测试 模式选择、测 试时钟、测试 数据输 入和测 试数据 输出。本系 统中 采用的是 10 针 JTAG 接 口。除了 上面 4 根线, 还 有 T RST , 为测 试复位输入信号, 可以用来使测试接口初始化。 3 灯具控制终端硬件设计 灯具控制终端主要功 能在于接收移动控 制器发出的指令, 控 制灯具工作, 调整 灯 光亮 度等。 灯具 控制 终 端和 白 炽灯 串联 连 接, 当可 控硅导 通时, 电流经 过白炽 灯, 白炽灯发 光; 当可控 硅关 闭时, 电流经 过控制 器的可控 整流电 路, 为整个 控制器供 电。这 样, 通过控制可控硅的 触发 角, 可以控 制流 过白炽 灯的 等效 电流 的大小, 从而达到调整灯光亮度的功能。 为实现以上功能, 我们选用 CC2430 芯片作为处理器。CC2430 芯片的选用, 既可以实现 ZigBee 通信, 又可以控制灯 具。 4 结语 本文成功地完成了对基 于 ZigBee 的智 能家居 灯光 控制 系统 的硬件 设计。该 系统的成功应用, 不 仅在节能方 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, 提高了生活舒适度。 参考文献: [ 1] Samsung Corporation. S3C2440A M icroProcessor User. s Man2 ual. www. samsung. com, 2004. [ 2] Chipcon AS. SmartRF CC2430 PRELIMINARY Datasheet(rev 1. 01). http: / / www. 21ic. com. Design of light control system in smart home based on ZigBee XIONG Wei WANG Ling2e GU Xue2jing Abstract: Aiming at the problems that smart level of traditional light control methods in home is low, it develops the smart light control system based on ZigBee. It introduces the design of system hardware from the mobile controller and the lamp control terminal, and meets the demands of the modern control, so as to prolong life of lamp effectly and save energy consume. Key words: light control system, ZigBee, embedded system 收稿日期: 2009211217 作者简介: 李 岩( 19832 ) , 男, 河北大学艺术学院在职硕士研究生, 助教, 河北工业职业技术学院, 河北 石家庄 050091 张春彦( 19822 ) , 男, 河北工程大学建筑学院硕士研究生, 河北 邯郸 056038