Smart hjem er et hus som en plattform, bruk av integrert ledningsteknologi, nettverkskommunikasjonsteknologi, sikkerhetsteknologi, automatisk kontrollteknologi, lyd- og videoteknologi for å integrere husholdningslivsrelaterte fasiliteter, plan for å bygge effektive boligfasiliteter og familieanliggender styringssystem , forbedre hjemmesikkerhet, bekvemmelighet, komfort, kunstnerskap, og realisere miljøvern og energisparende bomiljø.Basert på den nyeste definisjonen av smart hjem, se egenskapene til ZigBee-teknologien, utformingen av dette systemet, det nødvendige i inneholder et smarthjemsystem (smart hjem (sentralt) kontrollsystem, husholdningsbelysningskontrollsystem, hjemmesikkerhetssystemer), På grunnlag av sluttet seg til husholdningenes ledningssystem, hjemmenettverkssystem, bakgrunnsmusikksystem og familiemiljøkontrollsystem.På bekreftelsen som lever i intelligens, installert alle nødvendige system helt bare, og husholdningssystemet som installerte valgfritt system av en type og over minst kan kalle intelligens bor i. Derfor kan dette systemet kalles intelligent hjem.
1. Systemdesignskjema
Systemet er sammensatt av kontrollerte enheter og fjernkontrollenheter i hjemmet.Blant dem inkluderer de kontrollerte enhetene i familien hovedsakelig datamaskinen som kan få tilgang til Internett, kontrollsenteret, overvåkingsnoden og kontrolleren for husholdningsapparater som kan legges til.Fjernkontrollenheter består hovedsakelig av eksterne datamaskiner og mobiltelefoner.
Hovedfunksjonene til systemet er: 1) forsiden av nettsidens surfing, administrasjon av bakgrunnsinformasjon;2) Realisere bryterkontroll av innendørs husholdningsapparater, sikkerhet og belysning via Internett og mobiltelefon;3) Gjennom RFID-modulen for å realisere brukeridentifikasjon, for å fullføre sikkerhetsstatusbryteren innendørs, i tilfelle tyveri via SMS-alarm til brukeren;4) Gjennom det sentrale kontrollstyringssystemet for å fullføre den lokale kontrollen og statusvisningen av innendørs belysning og husholdningsapparater;5) Lagring av personlig informasjon og lagring av innendørs utstyrsstatus fullføres ved å bruke databasen.Det er praktisk for brukere å spørre om innendørs utstyrsstatus gjennom det sentrale kontroll- og styringssystemet.
2. Systemmaskinvaredesign
Maskinvaredesignet til systemet inkluderer utformingen av kontrollsenteret, overvåkingsnoden og det valgfrie tillegget til husholdningsapparatkontrolleren (ta den elektriske viftekontrolleren som et eksempel).
2.1 Kontrollsenteret
Hovedfunksjonene til kontrollsenteret er som følger: 1) For å bygge et trådløst ZigBee-nettverk, legge til alle overvåkingsnoder til nettverket, og realisere mottak av nytt utstyr;2) brukeridentifikasjon, brukeren hjemme eller tilbake gjennom brukerkortet for å oppnå innendørs sikkerhetsbryter;3) Når en innbruddstyv trenger seg inn i rommet, send en kort melding til brukeren for å alarmere.Brukere kan også kontrollere innendørs sikkerhet, belysning og husholdningsapparater gjennom korte meldinger;4) Når systemet kjører alene, viser LCD-en gjeldende systemstatus, noe som er praktisk for brukere å se;5) Lagre tilstanden til elektrisk utstyr og send det til PC for å realisere systemet online.
Maskinvaren støtter Carrier sense multippel tilgang/kollisjonsdeteksjon (CSMA/CA).Driftsspenningen på 2,0 ~ 3,6V bidrar til lavt strømforbruk til systemet.Sett opp et trådløst ZigBee-stjernenettverk innendørs ved å koble til ZigBee-koordinatormodulen i kontrollsenteret.Og alle overvåkingsnodene, valgt for å legge til husholdningsapparatkontrolleren som terminalnoden i nettverket for å bli med i nettverket, for å realisere den trådløse ZigBee-nettverkskontrollen av innendørs sikkerhet og husholdningsapparater.
2.2 Overvåkingsnoder
Funksjonene til overvåkingsnoden er som følger: 1) menneskekroppssignaldeteksjon, lyd- og lysalarm når tyver invaderer;2) lysstyring, kontrollmodus er delt inn i automatisk kontroll og manuell kontroll, automatisk kontroll er på/av lyset automatisk i henhold til styrken på innendørslyset, manuell kontroll lyskontroll er gjennom sentralkontrollsystemet, (3) alarminformasjon og annen informasjon sendt til kontrollsentralen, og mottar kontrollkommandoer fra kontrollsentralen for å fullføre utstyrskontrollen.
Infrarød pluss mikrobølgedeteksjonsmodus er den vanligste måten i menneskekroppssignaldeteksjon.Den pyroelektriske infrarøde sonden er RE200B, og forsterkerenheten er BISS0001.RE200B drives av 3-10 V spenning og har innebygd pyroelektrisk dobbeltfølsomt infrarødt element.Når elementet mottar infrarødt lys, vil den fotoelektriske effekten oppstå ved polene til hvert element og ladningen vil akkumulere.BISS0001 er en digital-analog hybrid asIC som består av operasjonsforsterker, spenningskomparator, tilstandskontroller, forsinkelsestidsur og blokkeringstidsur.Sammen med RE200B og noen få komponenter kan den passive pyroelektriske infrarøde bryteren dannes.Ant-g100-modul ble brukt for mikrobølgesensor, senterfrekvensen var 10 GHz, og maksimal etableringstid var 6μs.Kombinert med pyroelektrisk infrarød modul kan feilraten for måldeteksjon effektivt reduseres.
Lyskontrollmodul består hovedsakelig av lysfølsom motstand og lyskontrollrelé.Koble den lysfølsomme motstanden i serie med den justerbare motstanden på 10 K ω, koble deretter den andre enden av den lysfølsomme motstanden til bakken, og koble den andre enden av den justerbare motstanden til det høye nivået.Spenningsverdien til de to motstandstilkoblingspunktene oppnås gjennom SCM analog-til-digital-omformeren for å bestemme om strømlyset er på.Justerbar motstand kan justeres av brukeren for å møte lysintensiteten når lyset akkurat er slått på.Innendørs lysbrytere styres av releer.Bare én inngangs-/utgangsport kan oppnås.
2.3 Velg tilleggskontrolleren for husholdningsapparater
Velg å legge til styring av husholdningsapparater hovedsakelig i henhold til enhetens funksjon for å oppnå enhetskontroll, her til den elektriske viften som et eksempel.Viftekontroll er kontrollsenteret vil være PC-viftekontrollinstruksjoner sendt til den elektriske viftekontrolleren gjennom ZigBee-nettverksimplementering, forskjellige apparaters identifikasjonsnummer er forskjellig, for eksempel er bestemmelsene i denne avtalen vifteidentifikasjonsnummer 122, innenlands farge-TV-identifikasjonsnummer er 123, og dermed realisere anerkjennelsen av forskjellige elektriske husholdningsapparater kontrollsenter.For samme instruksjonskode utfører forskjellige husholdningsapparater forskjellige funksjoner.Figur 4 viser sammensetningen av husholdningsapparater valgt for tillegg.
3. Design av systemprogramvare
Systemprogramvarens design inkluderer hovedsakelig seks deler, som er design av fjernkontrollwebside, design av sentralt styringssystem, hovedkontroller for kontrollsenter ATMegal28-programdesign, CC2430-koordinatorprogramdesign, CC2430-overvåkingsnode-programdesign, CC2430 velg legg til enhetsprogramdesign.
3.1 ZigBee Coordinator programdesign
Koordinatoren fullfører først applikasjonslagets initialisering, setter applikasjonslagets tilstand og mottakstilstand til inaktiv, slår deretter på globale avbrudd og initialiserer I/O-porten.Koordinatoren begynner så å bygge et trådløst stjernenettverk.I protokollen velger koordinatoren automatisk 2,4 GHz-båndet, maksimalt antall bits per sekund er 62 500, standard PANID er 0×1347, maksimal stabeldybde er 5, maksimalt antall byte per sending er 93, og baudraten for seriell port er 57 600 bit/s.SL0W TIMER genererer 10 avbrudd per sekund.Etter at ZigBee-nettverket er vellykket etablert, sender koordinatoren sin adresse til MCU-en til kontrollsenteret.Her identifiserer kontrollsenterets MCU ZigBee-koordinatoren som medlem av overvåkingsnoden, og dens identifiserte adresse er 0. Programmet går inn i hovedsløyfen.Bestem først om det er nye data sendt av terminalnoden, hvis det er, overføres dataene direkte til MCU-en til kontrollsenteret;Bestem om MCU-en til kontrollsenteret har instruksjoner sendt ned, hvis ja, send instruksjonene ned til den tilsvarende ZigBee-terminalnoden;Vurder om sikkerheten er åpen, om det er en innbruddstyv, send i så fall alarminformasjonen til kontrollsentralens MCU;Vurder om lyset er i automatisk kontrolltilstand, hvis ja, slå på analog-til-digital-omformeren for sampling, samplingsverdien er nøkkelen til å slå på eller av lyset, hvis lystilstanden endres, er den nye tilstandsinformasjonen overført til kontrollsenteret MC-U.
3.2 ZigBee Terminal Node Programmering
ZigBee-terminalnoden refererer til den trådløse ZigBee-noden kontrollert av ZigBee-koordinatoren.I systemet er det hovedsakelig overvåkingsnoden og det valgfrie tillegget av husholdningsapparatkontroller.Initialisering av ZigBee-terminalnoder inkluderer også initialisering av applikasjonslag, åpningsavbrudd og initialisering av I/O-porter.Prøv deretter å bli med i ZigBee-nettverket.Det er viktig å merke seg at kun endenoder med ZigBee-koordinatoroppsett har lov til å bli med i nettverket.Hvis ZigBee-terminalnoden ikke klarer å koble seg til nettverket, vil den prøve igjen hvert annet sekund til den blir med i nettverket.Etter å ha blitt med i nettverket, sender ZI-Gbee-terminalnoden sin registreringsinformasjon til ZigBee-koordinatoren, som deretter videresender den til MCU-en til kontrollsenteret for å fullføre registreringen av ZigBee-terminalnoden.Hvis ZigBee-terminalnoden er en overvåkingsnode, kan den realisere styringen av belysning og sikkerhet.Programmet ligner på ZigBee-koordinatoren, bortsett fra at overvåkingsnoden må sende data til ZigBee-koordinatoren, og deretter sender ZigBee-koordinatoren data til MCU-en til kontrollsenteret.Hvis ZigBee-terminalnoden er en elektrisk viftekontroller, trenger den bare å motta dataene til den øvre datamaskinen uten å laste opp tilstanden, slik at kontrollen kan fullføres direkte i avbruddet av trådløs datamottak.Ved avbrudd i trådløs datamottak oversetter alle terminalnoder de mottatte kontrollinstruksjonene til kontrollparameterne til selve noden, og behandler ikke de mottatte trådløse instruksjonene i hovedprogrammet til noden.
4 Online feilsøking
Den økende instruksjonen for instruksjonskoden for fast utstyr utstedt av det sentrale kontrollstyringssystemet sendes til MCU til kontrollsenteret gjennom serieporten på datamaskinen, og til koordinatoren gjennom to-linjegrensesnittet, og deretter til ZigBee-terminalen node av koordinatoren.Når terminalnoden mottar dataene, sendes dataene til PC-en gjennom den serielle porten igjen.På denne PC-en sammenlignes dataene som mottas av ZigBee-terminalnoden med dataene som sendes av kontrollsenteret.Det sentrale kontrollstyringssystemet sender 2 instruksjoner hvert sekund.Etter 5 timers testing stopper testprogramvaren når den viser at det totale antallet mottatte pakker er 36 000 pakker.Testresultatene for multi-protokoll dataoverføring testing programvare er vist i figur 6. Antall korrekte pakker er 36 000, antall feil pakker er 0, og nøyaktigheten er 100 %.
ZigBee-teknologi brukes til å realisere det interne nettverket til smarthus, som har fordelene med praktisk fjernkontroll, fleksibelt tillegg av nytt utstyr og pålitelig kontrollytelse.RFTD-teknologi brukes til å realisere brukeridentifikasjon og forbedre systemsikkerheten.Gjennom tilgangen til GSM-modulen realiseres fjernkontrollen og alarmfunksjonene.
Innleggstid: Jan-06-2022