基于nRF905的智能家居系统设计

摘要：智能家居监测与控制系统由nRF905组建无线网络，将各个单元和主控单元连接起来统一控制，实现对家居的安防控制、环境温度的检测、空气换气控制等功能；用户可使用红外遥控集中控制器来操控上述任意单元，轻松控制家居环境。
关键词：智能家居；无线组网；nRF905；安防控制

在智能家居中，数字家庭网络是安装在家居中的一种通讯平台，它具有一般通讯网络所应具有的特点，同时考虑到它所安装的地点是普通的私人家居和使用者是普通居民，所以它还具有自身独有的需求和特点，包括安全性、可用性、可靠性、灵活性、易扩展性，使用的方便性、廉价性、标准化以及体积小、重量轻和安装方便等。智能家居系统中家庭网络技术主要分为两类，一种是有线家庭网络技术，另一种为无线家庭网络技术。
随着无线通信技术的发展，无线网络比有线网络具有通信范围不受环境条件限制、网络建设周期短、施工成本低、易于维护、可扩展性好等无可比拟的优点，使其逐渐取代有线网络，成为智能家居网络系统组网的首选。

1 智能家居系统结构
本设计主要由温度检测单元，门锁开关检测单元，通风换气电机控制单元，电气开关集中控制等单元构成；各单元通过无线技术组网，实现集中控制；无线网络的组建部分采用了令牌环拓扑结构方式，能避免多个905模块对信道的竞争和冲突，主控单元是在无线组网的基础上，实现对各个单元运行状态的监测和控制。用户还可通过Intemet／GPRS远程访问智能家居控制系统，查看和控制其中的设备，系统结构图如图1所示。

2 智能家居单元的无线组网
由于nRF905射频芯片本身是不带组网协议，为了使智能家居中的中央控制单元和各个控制节点构成一个完整的通讯网络，并使系统在每一时刻最多有一个设备(含主控单元)进行数据发送(避免信道的竞争和冲突)，就需要编写协议。设计中nRF905无线网络组网方式采用令牌环总线方式。
2．1 系统传输的数据格式
系统传输的数据格式定义如表1所示：

目的节点地址(4字节)：该字段是数据所要发送到的节点地址，接收端通过识别该字段来判断是否是发给自己的数据。
源节点地址(4字节)：该字段是发送节点的地址，接收端通过识别该字段来判断是谁发来的数据。
令牌标志(1字节)：用于判断接收到的帧是令牌、令牌回复还是普通数据帧。
帧体(27字节)：该字段信息为有效数据。
帧校验(1字节)：发送节点利用循环冗余码(CRC)计算一个帧校验序列，并将结果存入该字段。