Smart hem är ett hus som en plattform, användningen av integrerad ledningsteknik, nätverkskommunikationsteknik, säkerhetsteknik, automatisk styrteknik, ljud- och videoteknik för att integrera hushållslivsrelaterade anläggningar, schema för att bygga effektiva bostäder och familjeaffärer ledningssystem , förbättra hemmets säkerhet, bekvämlighet, komfort, artisteri och förverkliga miljöskydd och energibesparande livsmiljö. Baserat på den senaste definitionen av smarta hem, se egenskaperna hos ZigBee-tekniken, designen av detta system, det nödvändiga i innehåller ett smart hemsystem (smart hem (central) kontrollsystem, hushållsbelysning kontrollsystem, hemsäkerhetssystem), på grundval av anslöt sig till hushållsledningssystem, hemnätverkssystem, bakgrundsmusiksystem och familjemiljökontrollsystem. På bekräftelsen som lever i intelligens, installerade alla nödvändiga system helt bara, och hushållssystem som installerat valfritt system av ett slag och över åtminstone kan ringa intelligens bor i. Därför kan detta system kallas intelligent hem.
1. Systemdesignschema
Systemet är sammansatt av styrda enheter och fjärrstyrda enheter i hemmet. Bland dem inkluderar de kontrollerade enheterna i familjen främst datorn som kan komma åt Internet, kontrollcentret, övervakningsnoden och styrenheten för hushållsapparater som kan läggas till. Fjärrkontrollenheter består huvudsakligen av fjärrdatorer och mobiltelefoner.
Systemets huvudfunktioner är: 1) webbsidans framsida, hantering av bakgrundsinformation; 2) Förverkliga växelstyrning av hushållsapparater inomhus, säkerhet och belysning via Internet och mobiltelefon; 3) Genom RFID-modulen för att realisera användaridentifiering, för att slutföra omkopplaren för inomhussäkerhetsstatus, i händelse av stöld via SMS-larm till användaren; 4) Genom det centrala styrsystemets programvara för att slutföra lokal kontroll och statusvisning av inomhusbelysning och hushållsapparater; 5) Lagring av personlig information och lagring av status för inomhusutrustning slutförs med hjälp av databasen. Det är bekvämt för användare att fråga inomhusutrustningens status genom det centrala kontroll- och ledningssystemet.
2. Design av systemhårdvara
Systemets hårdvarudesign inkluderar designen av kontrollcentret, övervakningsnoden och det valfria tillägget av styrenheten för hushållsapparater (ta den elektriska fläktkontrollen som ett exempel).
2.1 Kontrollcentret
Kontrollcentrets huvudfunktioner är följande: 1) För att bygga ett trådlöst ZigBee-nätverk, lägg till alla övervakningsnoder till nätverket och realisera mottagningen av ny utrustning; 2) användaridentifiering, användaren hemma eller tillbaka genom användarkortet för att uppnå säkerhet inomhus switch; 3) När en inbrottstjuv gör intrång i rummet, skicka ett kort meddelande till användaren för att larma. Användare kan också kontrollera inomhussäkerhet, belysning och hushållsapparater genom korta meddelanden; 4) När systemet körs ensamt visar LCD-skärmen aktuell systemstatus, vilket är bekvämt för användare att se; 5) Lagra tillståndet för elektrisk utrustning och skicka den till PC för att realisera systemet online.
Hårdvaran stöder Carrier sense multipel åtkomst/kollisionsdetektion (CSMA/CA). Driftspänningen på 2,0 ~ 3,6V bidrar till låg strömförbrukning i systemet. Sätt upp ett trådlöst ZigBee-stjärnnätverk inomhus genom att ansluta till ZigBee-koordinatormodulen i kontrollcentret. Och alla övervakningsnoder, utvalda för att lägga till hushållsapparatens styrenhet som terminalnod i nätverket för att ansluta till nätverket, för att förverkliga den trådlösa ZigBee-nätverkskontrollen av inomhussäkerhet och hushållsapparater.
2.2 Övervakningsnoder
Övervakningsnodens funktioner är följande: 1) signaldetektering av människokroppen, ljud- och ljuslarm när tjuvar invaderar; 2) ljusstyrning, kontrollläget är uppdelat i automatisk styrning och manuell styrning, automatisk styrning tänds/släcks ljuset automatiskt enligt styrkan på inomhusljuset, manuell styrning av belysningen sker genom det centrala styrsystemet, (3) larminformation och annan information som skickas till kontrollcentralen, och tar emot kontrollkommandon från kontrollcentralen för att slutföra utrustningskontrollen.
Infrarött plus mikrovågsdetektionsläge är det vanligaste sättet för signaldetektering av människokroppar. Den pyroelektriska infraröda sonden är RE200B, och förstärkningsanordningen är BISS0001. RE200B drivs av 3-10 V spänning och har inbyggt pyroelektriskt dubbelkänsligt infrarött element. När elementet tar emot infrarött ljus kommer den fotoelektriska effekten att uppstå vid varje elements poler och laddningen kommer att ackumuleras. BISS0001 är en digital-analog hybrid asIC som består av operationsförstärkare, spänningsjämförare, tillståndskontroller, fördröjningstidstimer och blockeringstidstimer. Tillsammans med RE200B och ett fåtal komponenter kan den passiva pyroelektriska infraröda switchen bildas. Ant-g100-modulen användes för mikrovågssensor, mittfrekvensen var 10 GHz och den maximala etableringstiden var 6μs. I kombination med pyroelektrisk infraröd modul kan felfrekvensen för måldetektering effektivt reduceras.
Ljuskontrollmodulen består huvudsakligen av ljuskänsligt motstånd och ljusstyrningsrelä. Anslut det ljuskänsliga motståndet i serie med det justerbara motståndet på 10 K ω, anslut sedan den andra änden av det ljuskänsliga motståndet till jord och anslut den andra änden av det justerbara motståndet till den höga nivån. Spänningsvärdet för de två motståndsanslutningspunkterna erhålls genom SCM analog-till-digital-omvandlaren för att avgöra om strömlampan är tänd. Justerbart motstånd kan justeras av användaren för att möta ljusintensiteten när ljuset precis tänds. Strömbrytare för inomhusbelysning styrs av reläer. Endast en in-/utgångsport kan uppnås.
2.3 Välj den tillagda styrenheten för hushållsapparater
Välj att lägga till styrning av hushållsapparater främst efter enhetens funktion för att uppnå enhetsstyrning, här till den elektriska fläkten som ett exempel. Fläktstyrning är kontrollcentret kommer att vara PC-fläktstyrningsinstruktioner som skickas till den elektriska fläktstyrenheten genom ZigBee-nätverksimplementering, olika apparaters identifieringsnummer är olika, till exempel är bestämmelserna i detta avtal fläktens identifieringsnummer 122, den inhemska färg-TV:ns identifieringsnummer är 123, vilket förverkligar erkännandet av olika elektriska hushållsapparater kontrollcenter. För samma instruktionskod utför olika hushållsapparater olika funktioner. Figur 4 visar sammansättningen av hushållsapparater som valts för tillägg.
3. Design av systemprogramvara
Systemprogramvarudesignen innehåller huvudsakligen sex delar, som är design av fjärrkontrollwebbsidor, design av centralt styrsystem, kontrollcenterhuvudkontroll ATMegal28 programdesign, CC2430 koordinatorprogramdesign, CC2430 övervakningsnodprogramdesign, CC2430 välj lägg till enhetsprogramdesign.
3.1 ZigBee Coordinator programdesign
Koordinatorn slutför först initieringen av applikationslagret, ställer in applikationslagrets tillstånd och mottagningsläge till viloläge, slår sedan på globala avbrott och initierar I/O-porten. Koordinatorn börjar sedan bygga ett trådlöst stjärnnätverk. I protokollet väljer koordinatorn automatiskt 2,4 GHz-bandet, det maximala antalet bitar per sekund är 62 500, standard PANID är 0×1347, det maximala stackdjupet är 5, det maximala antalet byte per sändning är 93, och den seriella portens baudhastighet är 57 600 bit/s. SL0W TIMER genererar 10 avbrott per sekund. Efter att ZigBee-nätverket framgångsrikt har etablerats, skickar koordinatorn sin adress till MCU:n för kontrollcentret. Här identifierar kontrollcentralens MCU ZigBee-koordinatorn som en medlem av övervakningsnoden, och dess identifierade adress är 0. Programmet går in i huvudslingan. Bestäm först om det finns ny data som sänds av terminalnoden, om det finns överförs data direkt till MCU:n hos kontrollcentralen; Bestäm om styrcentralens MCU har instruktioner nedsända, i så fall skicka instruktionerna ner till motsvarande ZigBee-terminalnod; Bedöm om säkerheten är öppen, om det finns en inbrottstjuv, skicka i så fall larminformationen till kontrollcentralens MCU; Bedöm om lampan är i automatiskt kontrollläge, slå i så fall på analog-till-digital-omvandlaren för sampling, samplingsvärdet är nyckeln till att tända eller släcka ljuset, om ljustillståndet ändras är den nya statusinformationen sänds till kontrollcentralen MC-U.
3.2 ZigBee Terminal Node Programmering
ZigBee terminalnod hänvisar till den trådlösa ZigBee-noden som kontrolleras av ZigBee-koordinatorn. I systemet är det främst övervakningsnoden och det valfria tillägget av styrenhet för hushållsapparater. Initiering av ZigBee-terminalnoder inkluderar också initiering av applikationslager, öppningsavbrott och initialisering av I/O-portar. Försök sedan att gå med i ZigBee-nätverket. Det är viktigt att notera att endast slutnoder med ZigBee-koordinatorinställning tillåts ansluta sig till nätverket. Om ZigBee-terminalnoden misslyckas med att ansluta till nätverket kommer den att försöka igen varannan sekund tills den lyckas ansluta till nätverket. Efter att ha gått med i nätverket skickar ZI-Gbee-terminalnoden sin registreringsinformation till ZigBee-koordinatorn, som sedan vidarebefordrar den till MCU:n på kontrollcentralen för att slutföra registreringen av ZigBee-terminalnoden. Om ZigBee-terminalnoden är en övervakningsnod kan den förverkliga styrningen av belysning och säkerhet. Programmet liknar ZigBee-koordinatorn, förutom att övervakningsnoden behöver skicka data till ZigBee-koordinatorn, och sedan skickar ZigBee-koordinatorn data till MCU:n i kontrollcentret. Om ZigBee-terminalnoden är en elektrisk fläktstyrenhet behöver den bara ta emot data från den övre datorn utan att ladda upp tillståndet, så dess kontroll kan slutföras direkt i avbrott i trådlös datamottagning. Vid trådlös datamottagningsavbrott översätter alla terminalnoder de mottagna styrinstruktionerna till styrparametrarna för själva noden och behandlar inte de mottagna trådlösa instruktionerna i nodens huvudprogram.
4 Online-felsökning
Den ökande instruktionen för instruktionskoden för fast utrustning som utfärdats av det centrala kontrollhanteringssystemet skickas till MCU i kontrollcentret via datorns seriella port och till koordinatorn via tvåradsgränssnittet och sedan till ZigBee-terminalen nod av koordinatorn. När terminalnoden tar emot data skickas data till PC:n via serieporten igen. På denna PC jämförs data som tas emot av ZigBee-terminalnoden med data som skickas av kontrollcentralen. Det centrala styrsystemet skickar 2 instruktioner varje sekund. Efter 5 timmars testning stannar testprogramvaran när den visar att det totala antalet mottagna paket är 36 000 paket. Testresultaten för testprogram för multiprotokolldataöverföring visas i figur 6. Antalet korrekta paket är 36 000, antalet fel paket är 0 och noggrannhetsgraden är 100 %.
ZigBee-tekniken används för att realisera det interna nätverket i smarta hem, som har fördelarna med bekväm fjärrkontroll, flexibelt tillägg av ny utrustning och pålitlig kontrollprestanda. RFTD-teknik används för att förverkliga användaridentifiering och förbättra systemsäkerheten. Genom åtkomst av GSM-modulen realiseras fjärrkontrollen och larmfunktionerna.
Posttid: Jan-06-2022