Smart Home er et hus som platform, brugen af integreret ledningsteknologi, netværkskommunikationsteknologi, sikkerhedsteknologi, automatisk kontrolteknologi, lyd- og videoteknologi til at integrere husholdningens livsrelaterede faciliteter, planlægge til at opbygge effektive boligfaciliteter og familiestyringsstyringssystem, forbedre hjemmesikkerhed, bekvemmelighed, komfort, kunst og realisere miljøbeskyttelse og energibesparende levende miljø. Baseret på den seneste definition af Smart Home, se egenskaberne ved ZigBee -teknologien, design af dette system, det nødvendige i indeholder et smart hjemmesystem (smart hjem (centralt) kontrolsystem, husholdningsbelysningskontrolsystem, hjemmesikkerhedssystemer) på grundlag af sammenføjning af husholdningens ledningssystem, hjemmenetværkssystem, baggrundsmusiksystem og familiemiljøkontrolsystem. På den bekræftelse, der bor i intelligens, installerede kun alt nødvendigt system fuldstændigt, og husholdningssystemet, der installerede valgfrit system af en art og derover i det mindste kan kalde intelligensliv i. Derfor kan dette system kaldes intelligent hjem.
1. systemdesignskema
Systemet er sammensat af kontrollerede enheder og fjernbetjeningsenheder i hjemmet. Blandt dem inkluderer de kontrollerede enheder i familien hovedsageligt den computer, der kan få adgang til internettet, kontrolcentret, overvågningsknuden og controlleren for husholdningsapparater, der kan tilføjes. Fjernbetjeningsenheder er hovedsageligt sammensat af eksterne computere og mobiltelefoner.
Systemets vigtigste funktioner er: 1) forsiden af websiden gennemsøgning, baggrundsinformationsstyring; 2) realisere switchkontrol af indendørs husholdningsapparater, sikkerhed og belysning via internet og mobiltelefon; 3) Gennem RFID -modulet for at realisere brugeridentifikation for at afslutte den indendørs sikkerhedsstatusafbryder, i tilfælde af tyveri gennem SMS -alarm til brugeren; 4) gennem Central Control Management System -softwaren til at afslutte den lokale kontrol- og statusvisning af indendørs belysning og husholdningsapparater; 5) Opbevaring af personlig information og opbevaring af indendørs udstyrsstatus er afsluttet ved hjælp af databasen. Det er praktisk for brugerne at forespørge indendørs udstyrsstatus gennem det centrale kontrol- og styringssystem.
2. Systemhardware Design
Systemets hardwaredesign inkluderer design af kontrolcentret, overvågningsknudepunktet og den valgfri tilføjelse af hjemmeapparatets controller (tag den elektriske ventilatorcontroller som et eksempel).
2.1 Kontrolcentret
Kontrolcentrets hovedfunktioner er som følger: 1) til at opbygge et trådløst ZigBee -netværk, tilføje alle overvågningsknudepunkter til netværket og realisere modtagelse af nyt udstyr; 2) brugeridentifikation, brugeren derhjemme eller tilbage via brugerkortet for at opnå indendørs sikkerhedsafbryder; 3) Når en indbrudstyver indtrækker sig i rummet, skal du sende en kort besked til brugeren til alarm. Brugere kan også kontrollere indendørs sikkerhed, belysning og husholdningsapparater gennem korte meddelelser; 4) Når systemet kører alene, viser LCD'en den aktuelle systemstatus, hvilket er praktisk for brugerne at se; 5) Opbevar tilstanden af elektrisk udstyr og send det til pc for at realisere systemet online.
Hardware understøtter Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection (CSMA/CA). Driftsspændingen på 2,0 ~ 3,6V er befordrende for lavt effektforbrug af systemet. Opret et trådløst Zigbee -stjernnetværk indendørs ved at oprette forbindelse til ZigBee -koordinatormodulet i kontrolcentret. Og alle overvågningsknudepunkter, der er valgt til at tilføje hjemmeapparatets controller som terminalknudepunktet i netværket for at deltage i netværket, for at realisere den trådløse Zigbee -netværkskontrol af indendørs sikkerhed og hjemmeapparater.
2.2 Overvågning af knudepunkter
Funktionerne i overvågningsknuden er som følger: 1) Human Body Signal Detection, Sound and Light Alarm, når tyve invaderer; 2) Belysningskontrol, kontroltilstand er opdelt i automatisk kontrol og manuel kontrol, automatisk kontrol er til/fra lyset automatisk i henhold til styrken af indendørs lys, manuel kontrolbelysningskontrol er gennem det centrale kontrolsystem, (3) Alarminformationen og andre oplysninger, der sendes til kontrolcentret, og modtager kontrolkommandoer fra kontrolcentret for at gennemføre udstyrets kontrol.
Infrarød plus mikrobølgedetektionstilstand er den mest almindelige måde i detektion af menneskekropssignal. Den pyroelektriske infrarøde sonde er RE200B, og amplifikationsenheden er BISS0001. RE200B drives af 3-10 V-spænding og har indbygget pyroelektrisk dobbeltfølsomt infrarødt element. Når elementet modtager infrarødt lys, vil den fotoelektriske effekt forekomme ved polerne i hvert element, og ladningen samles. BISS0001 er en digital-analog hybrid ASIC sammensat af operationel forstærker, spændingskomparator, tilstandscontroller, forsinkelsestimer og blokeringstidstimer. Sammen med RE200B og et par komponenter kan den passive pyroelektriske infrarøde switch dannes. ANT-G100-modul blev anvendt til mikrobølgesensor, midtfrekvensen var 10 GHz, og den maksimale etableringstid var 6μs. Kombineret med pyroelektrisk infrarød modul kan fejlhastigheden for måldetektion reduceres effektivt.
Lysstyringsmodul er hovedsageligt sammensat af fotosfølsom modstand og lysstyringsrelæ. Tilslut den lysfølsomme modstand i serie med den justerbare modstand på 10 K Ω, tilslut derefter den anden ende af den fotosensitive modstand til jorden, og tilslut den anden ende af den justerbare modstand til det høje niveau. Spændingsværdien af de to modstandsforbindelsespunkter opnås gennem SCM-analog-til-digital konverter for at bestemme, om det aktuelle lys er tændt. Justerbar modstand kan justeres af brugeren for at imødekomme lysintensiteten, når lyset lige er tændt. Indendørs belysningskontakter styres af relæer. Kun en input/outputport kan opnås.
2.3 Vælg den tilføjede hjemmeapparatkontroller
Vælg at tilføje kontrol af husholdningsapparater hovedsageligt i henhold til enhedens funktion til at opnå enhedskontrol her til den elektriske ventilator som et eksempel. Ventilatorkontrol er kontrolcentret vil være pc -ventilatorkontrolinstruktioner, der sendes til den elektriske ventilatorcontroller gennem ZigBee -netværksimplementering, forskellige apparater Identifikationsnummer er forskellige, for eksempel er bestemmelserne i denne aftale Fan Identifikationsnummer 122, det indenlandske farve -tv -identifikationsnummer er 123, hvilket er klar over anerkendelsen af forskellige elektriske hjemmeapparater kontrolcenter. For den samme instruktionskode udfører forskellige hjemmeapparater forskellige funktioner. Figur 4 viser sammensætningen af husholdningsapparater, der er valgt til tilføjelse.
3. System Software Design
System -softwaredesignet inkluderer hovedsageligt seks dele, som er fjernbetjeningswebsiden design, Central Control Management System Design, Control Center Main Controller Atmegal28 Program Design, CC2430 Koordinator Programdesign, CC2430 Monitoring Node Program Design, CC2430 Vælg Tilføj enhedsprogramdesign.
3.1 ZigBee -koordinatorprogramdesign
Koordinatoren afslutter først applikationslagets initialisering, indstiller applikationslaget og modtager tilstand til inaktiv, tænder derefter på globale afbrydelser og initialiserer I/O -porten. Koordinatoren begynder derefter at opbygge et trådløst stjernenetværk. I protokollen vælger koordinatoren automatisk 2,4 GHz -båndet, det maksimale antal bit pr. Sekund er 62 500, standard panid er 0 × 1347, den maksimale stakedybde er 5, det maksimale antal byte pr. Send er 93, og den serielle portbaudhastighed er 57 600 bit/s. SL0W -timeren genererer 10 afbrydelser pr. Sekund. Når ZigBee -netværket er etableret, sender koordinatoren sin adresse til MCU i Control Center. Her identificerer Control Center MCU ZigBee -koordinatoren som medlem af overvågningsknudepunktet, og dens identificerede adresse er 0. Programmet går ind i hovedsløjfen. Bestem først, om der er nye data sendt af den terminale knude, hvis der er, overføres dataene direkte til MCU i kontrolcentret; Bestem, om MCU i kontrolcentret har instruktioner sendt ned, hvis det er tilfældet, send instruktionerne ned til den tilsvarende ZigBee -terminalnode; Bedøm, om sikkerhed er åben, om der er en indbrudstyv, send i bekræftende fald alarmoplysningerne til MCU i kontrolcentret; Døm, om lyset er i automatisk kontroltilstand, hvis det er tilfældet, tænd for den analoge-til-digital konverter til prøveudtagning, samplingsværdien er nøglen til at tænde eller slukke for lyset, hvis lystilstand ændres, overføres den nye tilstandsinformation til kontrolcentret MC-U.
3.2 Zigbee Terminal Node Programmering
ZigBee -terminalknudepunkt henviser til den trådløse Zigbee -knude, der kontrolleres af Zigbee -koordinatoren. I systemet er det hovedsageligt overvågningsnoden og den valgfri tilføjelse af husholdningsapparatkontrolleren. Initialisering af ZigBee -terminalknudepunkter inkluderer også applikationslagsinitialisering, åbningsafbrydelser og initialisering af I/O -porte. Prøv derefter at deltage i ZigBee -netværket. Det er vigtigt at bemærke, at kun slutknudepunkter med ZigBee -koordinatoropsætning har lov til at deltage i netværket. Hvis ZigBee -terminalnoden ikke tilslutter sig netværket, vil den prøve igen hvert andet sekund, indtil det med succes slutter sig til netværket. Efter at have deltaget i netværket med succes, sender Zi-GBee Terminal-knudepunktet sine registreringsoplysninger til ZigBee-koordinatoren, som derefter videresender den til MCU i Control Center for at afslutte registreringen af ZigBee-terminalnoden. Hvis ZigBee -terminalnoden er en overvågningsknudepunkt, kan den realisere kontrol med belysning og sikkerhed. Programmet ligner ZigBee -koordinatoren, bortset fra at overvågningsnoden skal sende data til ZigBee -koordinatoren, og derefter sender ZigBee -koordinatoren data til MCU i kontrolcentret. Hvis ZigBee -terminalnoden er en elektrisk ventilatorcontroller, behøver den kun at modtage dataene på den øverste computer uden at uploade staten, så dens kontrol kan afsluttes direkte i afbrydelsen af trådløse data, der modtager. I trådløse data, der modtager afbrydelse, oversætter alle terminalknudepunkter de modtagne kontrolinstruktioner til kontrolparametrene for selve knudepunktet og behandler ikke de modtagne trådløse instruktioner i hovedprogrammet for noden.
4 Online debugging
Den stigende instruktion til instruktionskoden for fast udstyr, der er udstedt af Central Control Management System, sendes til MCU fra Control Center gennem computerens serielle port og til koordinatoren gennem to-linjegrænsefladen og derefter til ZigBee Terminal-knudepunktet med koordinatoren. Når terminalnoden modtager dataene, sendes dataene til pc'en gennem den serielle port igen. På denne pc sammenlignes de data, der er modtaget af ZigBee -terminalnoden, med de data, der er sendt af Control Center. Det centrale kontrolstyringssystem sender 2 instruktioner hvert sekund. Efter 5 timers testning stopper testsoftwaren, når den viser, at det samlede antal modtagne pakker er 36.000 pakker. Testresultaterne af multi-protokol datatransmissionstestsoftware er vist i figur 6. Antallet af korrekte pakker er 36 000, antallet af forkerte pakker er 0, og nøjagtighedshastigheden er 100%.
ZigBee -teknologi bruges til at realisere den interne netværk af Smart Home, som har fordelene ved praktisk fjernbetjening, fleksibel tilføjelse af nyt udstyr og pålidelig kontrolydelse. RFTD -teknologi bruges til at realisere brugeridentifikation og forbedre systemsikkerheden. Gennem adgangen til GSM -modul realiseres fjernbetjenings- og alarmfunktionerne.
Posttid: Jan-06-2022