Умный дом - это дом как платформа, использование интегрированной технологии проводки, технологии сетевой связи, технологии безопасности, технологии автоматического управления, аудио и видео технологий для интеграции объектов, связанных с бытовой жизнью, графика строительства эффективных жилых объектов и системы управления семейными делами. , улучшить домашнюю безопасность, удобство, комфорт, артистизм, а также обеспечить защиту окружающей среды и энергосбережение среды обитания. Основываясь на последнем определении умного дома, обратитесь к характеристикам технологии ZigBee, конструкции этой системы, необходимой для содержания системы умного дома (система управления умным домом (центральная), система управления бытовым освещением, системы домашней безопасности), на основе объединенной системы бытовой электропроводки, системы домашней сети, системы фоновой музыки и системы управления семейной средой. При утверждении, что живет в интеллекте, установлены только все необходимые системы полностью, а бытовая система, в которой установлена дополнительная система одного вида и выше, как минимум, может называться интеллектом. Поэтому эту систему можно назвать интеллектуальным домом.
1. Схема проектирования системы
Система состоит из управляемых устройств и устройств дистанционного управления в доме. Среди них к управляемым устройствам семейства в основном относятся компьютер, имеющий доступ к Интернету, центр управления, узел мониторинга и контроллер бытовой техники, который можно добавить. Устройства дистанционного управления в основном состоят из удаленных компьютеров и мобильных телефонов.
Основными функциями системы являются: 1) главная страница просмотра веб-страниц, управление фоновой информацией; 2) Осуществить управление бытовой техникой, охраной и освещением в помещении через Интернет и мобильный телефон; 3) Через модуль RFID для реализации идентификации пользователя, чтобы завершить переключение статуса внутренней безопасности в случае кражи с помощью SMS-сигнала пользователю; 4) Через программное обеспечение центральной системы управления для завершения локального управления и отображения состояния внутреннего освещения и бытовой техники; 5) Хранение личной информации и состояния внутреннего оборудования осуществляется с использованием базы данных. Пользователям удобно запрашивать состояние внутреннего оборудования через центральную систему контроля и управления.
2. Проектирование аппаратного обеспечения системы
Аппаратное обеспечение системы включает в себя проектирование центра управления, узла мониторинга и опциональное добавление контроллера бытовой техники (в качестве примера возьмем контроллер электровентилятора).
2.1 Центр управления
Основными функциями центра управления являются: 1) Построить беспроводную сеть ZigBee, добавить в сеть все узлы мониторинга и реализовать прием нового оборудования; 2) идентификация пользователя, пользователь дома или обратно через карту пользователя для достижения внутреннего переключателя безопасности; 3) Когда грабитель вторгается в комнату, отправьте пользователю короткое сообщение для тревоги. Пользователи также могут управлять внутренней безопасностью, освещением и бытовой техникой с помощью коротких сообщений; 4) Когда система работает отдельно, на ЖК-дисплее отображается текущее состояние системы, которое удобно просматривать пользователям; 5) Сохраните состояние электрооборудования и отправьте его на ПК для реализации системы в режиме онлайн.
Аппаратное обеспечение поддерживает множественный доступ с контролем несущей/обнаружение конфликтов (CSMA/CA). Рабочее напряжение 2,0 ~ 3,6 В способствует низкому энергопотреблению системы. Настройте беспроводную сеть ZigBee Star в помещении, подключившись к модулю координатора ZigBee в центре управления. И все узлы мониторинга, выбранные для добавления контроллера бытовой техники в качестве терминального узла в сети для присоединения к сети, чтобы реализовать беспроводное управление сетью ZigBee для внутренней безопасности и бытовой техники.
2.2 Узлы мониторинга
Функции узла мониторинга следующие: 1) обнаружение сигналов тела человека, звуковая и световая сигнализация при вторжении воров; 2) управление освещением, режим управления разделен на автоматическое управление и ручное управление, автоматическое управление включает/выключает свет автоматически в зависимости от силы внутреннего освещения, ручное управление освещением осуществляется через центральную систему управления, (3) Информация о тревогах и другая информация отправляется в центр управления и получает команды управления от центра управления для завершения управления оборудованием.
Режим инфракрасного и микроволнового обнаружения является наиболее распространенным способом обнаружения сигналов человеческого тела. Пироэлектрический инфракрасный зонд — RE200B, усилительное устройство — BISS0001. RE200B питается напряжением 3-10 В и имеет встроенный пироэлектрический инфракрасный элемент двойной чувствительности. Когда элемент получает инфракрасный свет, на полюсах каждого элемента возникает фотоэлектрический эффект и заряд накапливается. BISS0001 — это цифро-аналоговая гибридная микросхема, состоящая из операционного усилителя, компаратора напряжения, контроллера состояния, таймера задержки и таймера времени блокировки. Вместе с RE200B и несколькими компонентами можно собрать пассивный пироэлектрический инфракрасный переключатель. В качестве микроволнового датчика использовался модуль Ant-g100, центральная частота составляла 10 ГГц, а максимальное время установления составляло 6 мкс. В сочетании с пироэлектрическим инфракрасным модулем можно эффективно снизить частоту ошибок обнаружения цели.
Модуль управления освещением в основном состоит из светочувствительного резистора и реле управления освещением. Светочувствительный резистор соедините последовательно с подстроечным резистором сопротивлением 10 кОм, затем другой конец светочувствительного резистора соедините с землей, а другой конец подстроечного резистора подключите к высокому уровню. Значение напряжения двух точек подключения сопротивления получается через аналого-цифровой преобразователь SCM, чтобы определить, горит ли текущий свет. Регулируемое сопротивление может быть отрегулировано пользователем в соответствии с интенсивностью света, когда свет только включен. Выключатели внутреннего освещения управляются реле. Можно использовать только один порт ввода/вывода.
2.3. Выберите добавленный контроллер бытовой техники.
Выберите добавление управления бытовой техникой в основном в соответствии с функцией устройства для достижения управления устройством, в данном случае к электрическому вентилятору в качестве примера. Управление вентилятором - это центр управления, где инструкции по управлению вентилятором ПК отправляются на контроллер электрического вентилятора через реализацию сети ZigBee. Идентификационный номер различных устройств отличается, например, в положениях настоящего соглашения Идентификационный номер вентилятора составляет 122, идентификационный номер отечественного цветного телевизора. составляет 123, что обеспечивает распознавание различных центров управления электробытовыми приборами. По одному и тому же коду инструкции разные бытовые приборы выполняют разные функции. На рисунке 4 показан состав бытовой техники, выбранной для добавления.
3. Разработка системного программного обеспечения
Разработка системного программного обеспечения в основном включает в себя шесть частей: дизайн веб-страницы дистанционного управления, дизайн системы центрального управления, дизайн программы главного контроллера центра управления ATMegal28, проект программы координатора CC2430, проект программы узла мониторинга CC2430, проект программы добавления устройства CC2430.
3.1 Разработка программы координатора ZigBee
Координатор сначала завершает инициализацию уровня приложения, устанавливает состояние уровня приложения и состояние приема в состояние ожидания, затем включает глобальные прерывания и инициализирует порт ввода-вывода. Затем координатор приступает к созданию беспроводной звездообразной сети. В протоколе координатор автоматически выбирает диапазон 2,4 ГГц, максимальное количество бит в секунду — 62 500, PANID по умолчанию — 0×1347, максимальная глубина стека — 5, максимальное количество байт на одну отправку — 93, и скорость передачи данных последовательного порта составляет 57 600 бит/с. ТАЙМЕР SL0W генерирует 10 прерываний в секунду. После успешного установления сети ZigBee координатор отправляет ее адрес в MCU центра управления. Здесь MCU центра управления идентифицирует координатора ZigBee как члена узла мониторинга, и его идентифицированный адрес равен 0. Программа входит в основной цикл. Сначала определяют, есть ли новые данные, отправленные терминальным узлом, если есть, данные передаются непосредственно в MCU центра управления; Определите, имеет ли MCU центра управления отправленные инструкции, если да, отправьте инструкции на соответствующий терминальный узел ZigBee; Оцените, открыта ли охрана, есть ли грабитель, если да, отправьте информацию о тревоге в MCU центра управления; Оцените, находится ли свет в состоянии автоматического управления, если да, включите аналого-цифровой преобразователь для выборки, значение выборки является ключом для включения или выключения света, если состояние освещения изменится, информация о новом состоянии будет передается в центр управления MC-U.
3.2 Программирование терминального узла ZigBee
Терминальный узел ZigBee — это беспроводной узел ZigBee, управляемый координатором ZigBee. В системе это в основном узел мониторинга и опциональное добавление контроллера бытовой техники. Инициализация терминальных узлов ZigBee также включает инициализацию уровня приложения, открытие прерываний и инициализацию портов ввода-вывода. Затем попробуйте присоединиться к сети ZigBee. Важно отметить, что к сети разрешено присоединяться только конечным узлам с настройкой координатора ZigBee. Если терминальному узлу ZigBee не удается подключиться к сети, он будет повторять попытку каждые две секунды, пока не присоединится к сети успешно. После успешного присоединения к сети терминальный узел ZI-Gbee отправляет свою регистрационную информацию координатору ZigBee, который затем пересылает ее в MCU центра управления для завершения регистрации терминального узла ZigBee. Если терминальный узел ZigBee является узлом мониторинга, он может осуществлять управление освещением и безопасностью. Программа аналогична координатору ZigBee, за исключением того, что узлу мониторинга необходимо отправить данные координатору ZigBee, а затем Координатор ZigBee отправляет данные в MCU центра управления. Если терминальный узел ZigBee представляет собой контроллер электрического вентилятора, ему необходимо только получать данные верхнего компьютера без загрузки состояния, поэтому его управление может быть завершено непосредственно при прерывании приема беспроводных данных. При прерывании приема беспроводных данных все терминальные узлы переводят полученные инструкции управления в параметры управления самого узла и не обрабатывают полученные беспроводные инструкции в основной программе узла.
4 Онлайн-отладка
Инструкция возрастания кода инструкции стационарного оборудования, выданная центральной системой управления, отправляется в MCU центра управления через последовательный порт компьютера, а также в координатор через двухлинейный интерфейс, а затем на терминал ZigBee. узел координатором. Когда терминальный узел получает данные, данные снова отправляются на ПК через последовательный порт. На этом ПК данные, полученные терминальным узлом ZigBee, сравниваются с данными, отправленными центром управления. Центральная система управления посылает 2 инструкции каждую секунду. После 5 часов тестирования программное обеспечение для тестирования останавливается, когда показывает, что общее количество полученных пакетов составляет 36 000 пакетов. Результаты тестирования программного обеспечения для тестирования многопротокольной передачи данных показаны на рисунке 6. Количество правильных пакетов — 36 000, количество ошибочных пакетов — 0, точность — 100%.
Технология ZigBee используется для реализации внутренней сети умного дома, которая обладает преимуществами удобного дистанционного управления, гибкого добавления нового оборудования и надежной работы управления. Технология RFTD используется для идентификации пользователя и повышения безопасности системы. Благодаря доступу к модулю GSM реализованы функции дистанционного управления и сигнализации.
Время публикации: 06 января 2022 г.