ZigBee無線插座設計

2021-07-02 05:02:20 字數 2088 閱讀 8619

隨著智慧型家居的持續火熱發展,現在已經有很多關於家電整合無線組網技術、智慧型照明系統等相關產品;在整個智慧型家居大環境下,市面上採用zigbee模組

組網技術作為家庭內部節點連線、資訊互動的企業越來越多,也推出了很多好的產品。本案在此背景下推出基於zigbee無線模組組網的多功能智慧型插座的設計方案,能夠很好融入智慧型家居產品線。

1 系統設計架構

無線插座採用模組化設計,主要由4個模組組成:電源模組、zigbee模組

、擴充套件功能模組和外觀模具部分;這裡對外觀模具不做詳細討論,主要對前三個部分以及軟體設計做詳細介紹。

2 系統硬體設計

2.1

電源模組電路設計

電源模組電路設計主要包含:ac220到dc12v的轉換,dc12v到dc5v的轉換,dc5v到dc3.3v的轉換3個電路部分。

系統採用了lnk306晶元。lnk306在一片ic上面整合了乙個700 v的功率mosfet、振盪器、簡單的開/關控制電路、高壓開關電流源、頻率調製、逐週期的電流限制及過溫保護電路。

輸入級由保險電阻f1、二極體d10和d11、電容c18和c21以及電感l2組成。電阻f1為阻燃可熔的繞線電阻,它同時具備多個功能:a)將整流管d10和d11的浪湧電流限制在安全的範圍;b)差模雜訊的衰減;c)在其它任何元件出現短路故障時,充當輸入保險絲的功能(元件故障時必須安全開路,不應產生任何冒煙、冒火及過熱發光現象)。

功率處理級由lnk306、續流二極體d13、輸出電感l1及輸出電容c19構成。電容c19是輸出濾波電容,其主要功能是限制輸出電壓紋波。輸出電壓的紋波最主要取決於輸出電容的esr而非電容的容量。

二極體d13和d12的正嚮導通壓降是相同的。因此,c22兩端的電壓會跟蹤輸出電壓。連線到lnk306 fb引腳由r26和r27組成的電阻分壓器對c22的電壓進行檢測及穩壓。

dc12v

到dc5v轉換這裡選用了常用的7805三端穩壓晶元。此電路較為簡單,只需要將輸出通過c14/c16兩個電容穩定濾波後直接接入到7805的輸入,然後在輸出端同樣連線兩個c15/c17兩個穩定濾波電容即可輸出穩定的dc5v。

由於zigbee數傳模組晶元需要3.3v供電,這裡採用晶元tps79633將輸出的5v轉換到3.3v供zigbee數傳模組

電路使用。只需要將輸出接入到tps79633的輸入,在輸入輸出端接入穩定濾波電容即可,然後就能穩定輸出dc3.3v。

2.2 zigbee模組

電路設計

zigbee模組

電路設計採用德州儀器的低功耗無線通訊晶元cc2530,具有ieee802.15.4射頻前端。

晶元的rf-p和rf-n引腳為天線接入引腳,m1為天線接入端;為了節省模組以及控制板的空間尺寸,這裡採用pcb天線設計。晶元的p10~p17作為2位數碼管模組的陰極驅動引腳;晶元的p00~p01作為2位數碼管模組的陽極驅動引腳;晶元的p02作為4個led燈指示燈的驅動引腳;晶元的p06作為按鍵ad輸入;晶元的p03作為蜂鳴器控制引腳、p04作為繼電器控制引腳。antenna為天線接入端子,這裡採用pcb天線設計以節省模組和遙控器空間尺寸。

2.3

擴充套件功能部分設計

無線插座設計了兩位數碼管顯示,用來顯示預約開關功能的時間等資訊。這裡選用了兩位一體的8位數碼管模組,同時通過兩個9015三極體進行驅動顯示。無線插座設計了4個led燈用來分別指示:電源、定時、預約開、預約關4種狀態。同樣選用了1個9015三極體來驅動4位led燈。無線插座設計了4個功能按鍵:無線插座開關、預約開關、數碼管指示加1、數碼管指示減1。設計了4個功能按鍵可以實現手動開關無線插座,和預約定時開關插座等功能。為了節省晶元引腳,這裡採用了ad採集方式來判斷哪個按鍵被按下。這裡選用了4個10k(r1\r2\r6\r7)電阻串聯分壓分別對應不同的按鍵。無線插座開關選用了1個10a 250vac的繼電器(2500w),基本上能滿足絕大多數的功率需要;加了乙個蜂鳴器來實現一些操作提示。蜂鳴器和繼電器分別選用了1個8050三極體來驅動。

3 系統軟體設計

軟體功能設計流程圖如圖1所示。

圖1 軟體功能設計架構

其中keyvalue:按鍵值變數;sw_plan:預約開關插座命令值變數;sw_value:遠端開關插座命令值變數;timer:預約時間值變數。

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