【综合实例开源】利用ZigBee模块实现智能家居的远程语音控制

嵌入式从0到1 2020-09-29 00:00

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耗时两个月,今天终于完成了《基于STM32的智能语音家居》这个综合实例,现在对该实例实现的功能和知识点进行一下梳理。

实现功能

  1. 一个主控板,三个节点,采用分布式网络,各个子板可以与设备就近连接,比如:控制窗帘的4号板(地址为0x0004),可以布置在窗户旁,靠近窗帘的位置;
  2. 主控板上连接有LD3320语音模块,通过语音指令可以控制三个子板上的设备动作;
  3. 主控板上可以显示地址为0x0004的ZigBee模块对应子板上光照传感器的值;
  4. 子板上按键可以控制自己板子上的模块,相当于手动操作开关设备,比如:按键1可以控制电灯的开关、按键2可以控制门的开关、按键3可以控制窗帘的开关;
  5. OLED在主控板上,用于显示接收到的光度值和灯、门和窗帘的开关状态。

ZigBee模块定义

具体配置参数预定义如下:

模块ID 地址 信道 网络ID 备注
1 0x0001 0x0F 0x1234 主节点,与LD3320语音模块相连
2 0x0002 0x0F 0x1234 电灯
3 0x0003 0x0F 0x1234 舵机,模拟门开关
4 0x0004 0x0F 0x1234 步进电机,模拟窗帘开关

模块串口通信的波特率为:115200。地址0x0000为自己本身,地址0xFFFF为广播地址。

ZigBee模块地址设定参考阅读如下网文:

DL-LN3X ZigBee模块上位机网络拓扑软件演示及信号强度测试

通讯协议定义

功能 包头 源端口 目的端口 远程地址 数据 包尾 备注
电灯开关 FE 05 91 A1 0x0002 00/01 FF 00为关灯,01为开灯
电灯开关命令应答 FE 05 92 A2 0x0001 00/01 FF 数据位为灯的状态,00为关灯,01为开灯
门开关 FE 05 93 A3 0x0003 00/01 FF 00为关门,01为开门
门开关命令应答 FE 05 94 A4 0x0001 00/01 FF 数据位为门的状态,00为关,01为开
窗帘开关 FE 05 95 A5 0x0004 00/01 FF 00为关窗帘,01为开窗帘
窗帘关命令应答 FE 05 96 A6 0x0001 00/01 FF 数据位为窗帘的状态,00为关,01为开
获取光照强度命令 FE 04 97 A7 0x0004
FF 读取光照强度
获取光照强度应答 FE 06 98 A8 0x0001 XX XX FF 数据的两个字节组成一个16位数据,低位在前

本实例的代码只使用了源端口号为A1、A3、A5、A8四个指令,其他指令各位可以在我提供的源码基础上自由扩展。

ZigBee模块数据包结构定义参考阅读如下网文:

DL-LN33 ZigBee模块系列网文第二篇:指令分析/地址和组网信息的修改

主节点

包括如下模块:

LD3320模块
LD3320语音模块原理图
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解析LD3320的数据包需要了解cJSON相关知识:

Keil环境下STM32工程加入cJSON
用cJSON解析心知天气返回的数据包

OLED显示
OLED模块原理图
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ZigBee模块
原理图
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节点1:电灯

本节点为ZigBee模块地址为0x0002的底板,这个板子上主要使用继电器模块。

继电器模块原理图

当RELAY引脚为低电平的时候,三极管导通,继电器吸合,灯点亮;当RELAY引脚为高电平的时候,三极管截止,继电器无动作。

继电器模块可以实现弱电控制强电的功能,比如控制电灯、洗衣机、微波炉、电加热器等家用电器的开关。

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节点2:门

本节点为ZigBee模块地址为0x0003的底板,这个板子主要实现对舵机模块的驱动,用于模拟门的开关。

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节点3:窗帘

本节点为ZigBee模块地址为0x0004的底板,这个板子主要实现对步进电机的驱动,用于模拟窗帘的开关。

原理图

本文实例,JP8中的VS引脚与VCC5V两个引脚短接。

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让步进电机动起来

板子上还有一个GY-302数字光照传感器,其原理图如下:

ADDR引脚通过R36的10K电阻接地,R35电阻不焊接。

光照传感器和步进电机的联动可以参考如下网文:
GY-302 数字光照传感器光照模块驱动

实例演示

资料获取

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