Smart hjem er et hus som en platform, brugen af integreret ledningsteknologi, netværkskommunikationsteknologi, sikkerhedsteknologi, automatisk kontrolteknologi, lyd- og videoteknologi til at integrere husholdningslivsrelaterede faciliteter, tidsplan for at bygge effektive boligfaciliteter og familieanliggender management system , forbedre hjemmets sikkerhed, bekvemmelighed, komfort, artisteri og realisere miljøbeskyttelse og energibesparende levemiljø.Baseret på den seneste definition af smart home, henvises til egenskaberne ved ZigBee-teknologien, design af dette system, det nødvendige i indeholder et smart home-system (smart home (centralt) kontrolsystem, husholdningsbelysningskontrolsystem, hjemmesikkerhedssystemer), på grundlag af sluttede sig til husstanden ledninger system, hjemmenetværk system, baggrundsmusik system og familie miljø kontrolsystem.På den bekræftelse, der lever i intelligens, installeret alle nødvendige system fuldstændigt kun, og husstanden system, der installerede valgfrit system af én slags og derover i det mindste kan kalde intelligens bor i. Derfor kan dette system kaldes intelligent hjem.
1. Systemdesignskema
Systemet er sammensat af styrede enheder og fjernbetjeningsenheder i hjemmet.Blandt dem omfatter de kontrollerede enheder i familien hovedsageligt computeren, der kan få adgang til internettet, kontrolcentret, overvågningsknuden og controlleren til husholdningsapparater, der kan tilføjes.Fjernbetjeningsenheder består hovedsageligt af fjerncomputere og mobiltelefoner.
Systemets hovedfunktioner er: 1) forsiden af web-sidens browsing, håndtering af baggrundsinformation;2) Realisere kontaktstyring af indendørs husholdningsapparater, sikkerhed og belysning via internet og mobiltelefon;3) Gennem RFID-modulet for at realisere brugeridentifikation, for at fuldføre den indendørs sikkerhedsstatuskontakt, i tilfælde af tyveri via SMS-alarm til brugeren;4) Gennem det centrale kontrolstyringssystem software til at fuldføre den lokale kontrol og statusvisning af indendørs belysning og husholdningsapparater;5) Opbevaring af personlige oplysninger og lagring af indendørs udstyrs status afsluttes ved at bruge databasen.Det er praktisk for brugere at forespørge om indendørs udstyrs status gennem det centrale kontrol- og styringssystem.
2. System Hardware Design
Systemets hardwaredesign inkluderer designet af kontrolcentret, overvågningsknuden og den valgfri tilføjelse af husholdningsapparatets controller (tag den elektriske ventilatorcontroller som et eksempel).
2.1 Kontrolcenteret
Kontrolcentrets hovedfunktioner er som følger: 1) At bygge et trådløst ZigBee-netværk, tilføje alle overvågningsknuder til netværket og realisere modtagelse af nyt udstyr;2) brugeridentifikation, brugeren hjemme eller tilbage gennem brugerkortet for at opnå indendørs sikkerhedsafbryder;3) Når en indbrudstyv trænger ind i lokalet, så send en kort besked til brugeren for at alarmere.Brugere kan også kontrollere indendørs sikkerhed, belysning og husholdningsapparater gennem korte beskeder;4) Når systemet kører alene, viser LCD'et den aktuelle systemstatus, hvilket er praktisk for brugerne at se;5) Gem det elektriske udstyrs tilstand og send det til pc for at realisere systemet online.
Hardwaren understøtter Carrier sense multiple access/Collision detection (CSMA/CA).Driftsspændingen på 2,0 ~ 3,6V er befordrende for systemets lavt strømforbrug.Opsæt et trådløst ZigBee-stjernenetværk indendørs ved at oprette forbindelse til ZigBee-koordinatormodulet i kontrolcentret.Og alle de overvågningsknuder, der er valgt til at tilføje husholdningsapparatets controller som terminalknudepunktet i netværket for at tilslutte sig netværket, for at realisere den trådløse ZigBee-netværkskontrol af indendørs sikkerhed og husholdningsapparater.
2.2 Overvågningsnoder
Overvågningsknudepunktets funktioner er som følger: 1) signaldetektering af menneskekroppen, lyd- og lysalarm, når tyve invaderer;2) lysstyring, kontroltilstanden er opdelt i automatisk kontrol og manuel kontrol, automatisk kontrol tænder/slukker lyset automatisk i henhold til styrken af indendørslyset, manuel kontrol lysstyring er gennem det centrale kontrolsystem, (3) alarminformation og anden information sendt til kontrolcentret, og modtager kontrolkommandoer fra kontrolcentret for at fuldføre udstyrskontrollen.
Infrarød plus mikrobølgedetektionstilstand er den mest almindelige måde til detektering af menneskekroppens signaler.Den pyroelektriske infrarøde sonde er RE200B, og forstærkningsenheden 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 opstå ved hvert elements poler, og ladningen vil akkumulere.BISS0001 er en digital-analog hybrid asIC sammensat af operationsforstærker, spændingskomparator, tilstandscontroller, forsinkelsestidstimer og blokeringstidstimer.Sammen med RE200B og nogle få komponenter kan den passive pyroelektriske infrarøde switch dannes.Ant-g100 modul blev brugt til mikrobølgesensor, centerfrekvensen var 10 GHz, og den maksimale etableringstid var 6μs.Kombineret med pyroelektrisk infrarødt modul kan fejlraten for måldetektion reduceres effektivt.
Lysstyringsmodul er hovedsageligt sammensat af lysfølsom modstand og lysstyringsrelæ.Forbind den lysfølsomme modstand i serie med den justerbare modstand på 10 K ω, tilslut derefter den anden ende af den lysfølsomme 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-konverteren for at bestemme, om strømlyset er tændt.Justerbar modstand kan justeres af brugeren for at imødekomme lysintensiteten, når lyset lige er tændt.Indendørs belysningskontakter styres af relæer.Kun én input/output-port kan opnås.
2.3 Vælg den tilføjede controller til husholdningsapparater
Vælg at tilføje styringen af husholdningsapparater hovedsageligt i henhold til enhedens funktion for at opnå enhedsstyring, her til den elektriske ventilator som et eksempel.Fan kontrol er kontrolcenteret vil være PC ventilator kontrol instruktioner sendt til den elektriske ventilator controller gennem ZigBee netværk implementering, forskellige apparater identifikationsnummer er anderledes, for eksempel, bestemmelserne i denne aftale fan identifikationsnummer er 122, indenlandske farve-tv identifikationsnummer er 123, og dermed realisere anerkendelsen af forskellige elektriske husholdningsapparater kontrolcenter.For den samme instruktionskode udfører forskellige husholdningsapparater forskellige funktioner.Figur 4 viser sammensætningen af husholdningsapparater udvalgt til tilføjelse.
3. System software design
Systemsoftwaredesignet omfatter hovedsageligt seks dele, som er fjernstyringswebsidedesign, centralt kontrolstyringssystemdesign, kontrolcenterets hovedcontroller ATMegal28-programdesign, CC2430-koordinatorprogramdesign, CC2430-overvågningsknudeprogramdesign, CC2430 vælg tilføje enhedsprogramdesign.
3.1 ZigBee Coordinator programdesign
Koordinatoren fuldfører først applikationslagets initialisering, indstiller applikationslagets tilstand og modtagetilstand til inaktiv, tænder derefter globale afbrydelser og initialiserer I/O-porten.Koordinatoren begynder derefter at bygge et trådløst stjernenetværk.I protokollen vælger koordinatoren automatisk 2,4 GHz-båndet, det maksimale antal bits pr. sekund er 62 500, standard PANID er 0×1347, den maksimale stakdybde er 5, det maksimale antal bytes pr. afsendelse er 93, og den serielle port-baudrate er 57 600 bit/s.SL0W TIMER genererer 10 interrupts i sekundet.Efter at ZigBee-netværket er etableret, sender koordinatoren sin adresse til kontrolcentrets MCU.Her identificerer kontrolcenterets MCU ZigBee-koordinatoren som medlem af overvågningsknuden, og dens identificerede adresse er 0. Programmet går ind i hovedsløjfen.Bestem først, om der er nye data sendt af terminalknudepunktet, hvis der er, transmitteres dataene direkte til kontrolcentrets MCU;Bestem, om kontrolcentrets MCU har instruktioner sendt ned, hvis ja, send instruktionerne ned til den tilsvarende ZigBee-terminalknude;Vurder om sikkerheden er åben, om der er en indbrudstyv, send i så fald alarminformationen til kontrolcentrets MCU;Vurder om lyset er i automatisk kontroltilstand, hvis det er tilfældet, tænd for analog-til-digital-konverteren for prøvetagning, samplingsværdien er nøglen til at tænde eller slukke lyset, hvis lystilstanden ændres, er den nye tilstandsinformation sendes til kontrolcentret MC-U.
3.2 ZigBee Terminal Node Programmering
ZigBee-terminalknude refererer til den trådløse ZigBee-knude, der styres af ZigBee-koordinatoren.I systemet er det hovedsageligt overvågningsknuden og den valgfri tilføjelse af husholdningsapparatets controller.Initialisering af ZigBee-terminalknudepunkter omfatter også initialisering af applikationslag, åbningsafbrydelser og initialisering af I/O-porte.Prøv derefter at deltage i ZigBee-netværket.Det er vigtigt at bemærke, at kun slutknuder med ZigBee-koordinatoropsætning har tilladelse til at tilslutte sig netværket.Hvis ZigBee-terminalknuden ikke kan tilslutte sig netværket, vil den prøve igen hvert andet sekund, indtil den slutter sig til netværket.Efter tilslutning til netværket med succes, sender ZI-Gbee terminalknudepunktet sin registreringsinformation til ZigBee-koordinatoren, som derefter videresender det til MCU'en i kontrolcentret for at fuldføre registreringen af ZigBee-terminalknuden.Hvis ZigBee-terminalknuden er en overvågningsknude, kan den realisere styringen af belysning og sikkerhed.Programmet ligner ZigBee-koordinatoren, bortset fra at overvågningsknuden skal sende data til ZigBee-koordinatoren, og derefter sender ZigBee-koordinatoren data til kontrolcentrets MCU.Hvis ZigBee-terminalknuden er en elektrisk blæsercontroller, behøver den kun at modtage dataene fra den øverste computer uden at uploade tilstanden, så dens kontrol kan udføres direkte i afbrydelsen af trådløs datamodtagelse.Ved afbrydelse af trådløs datamodtagelse oversætter alle terminalknudepunkter de modtagne kontrolinstruktioner til selve knudepunktets kontrolparametre og behandler ikke de modtagne trådløse instruktioner i knudepunktets hovedprogram.
4 Online debugging
Den stigende instruktion for instruktionskoden for fast udstyr udstedt af det centrale kontrolstyringssystem sendes til MCU i kontrolcentret gennem computerens serielle port og til koordinatoren gennem to-linjegrænsefladen og derefter til ZigBee-terminalen node af koordinatoren.Når terminalnoden modtager dataene, sendes dataene til pc'en gennem den serielle port igen.På denne pc sammenlignes de data, der modtages af ZigBee-terminalknuden, med de data, der sendes af kontrolcentret.Det centrale kontrolstyringssystem sender 2 instruktioner hvert sekund.Efter 5 timers test stopper testsoftwaren, når den viser, at det samlede antal modtagne pakker er 36.000 pakker.Testresultaterne af multi-protokol datatransmission test software er vist i figur 6. Antallet af korrekte pakker er 36.000, antallet af forkerte pakker er 0, og nøjagtigheden er 100%.
ZigBee-teknologi bruges til at realisere det interne netværk af smart home, som har fordelene ved bekvem fjernbetjening, fleksibel tilføjelse af nyt udstyr og pålidelig kontrolydelse.RFTD-teknologi bruges til at realisere brugeridentifikation og forbedre systemsikkerheden.Gennem adgangen til GSM-modulet realiseres fjernbetjeningen og alarmfunktionerne.
Indlægstid: Jan-06-2022