Inteligentny dom to dom jako platforma, wykorzystanie zintegrowanej technologii okablowania, technologii komunikacji sieciowej, technologii bezpieczeństwa, technologii automatycznego sterowania, technologii audio i wideo w celu zintegrowania udogodnień związanych z życiem domowym, harmonogramu budowy wydajnych obiektów mieszkalnych i systemu zarządzania sprawami rodzinnymi, poprawy bezpieczeństwa domu, wygody, komfortu, artyzmu i realizacji ochrony środowiska i energooszczędnego środowiska życia. Na podstawie najnowszej definicji inteligentnego domu, odnieś się do cech technologii ZigBee, projekt tego systemu, niezbędny w zawiera inteligentny system domowy (inteligentny system sterowania domem (centralny), system sterowania oświetleniem gospodarstwa domowego, systemy bezpieczeństwa domowego), na podstawie połączonego domowego systemu okablowania, domowego systemu sieciowego, systemu muzyki w tle i rodzinnego systemu sterowania środowiskiem. Na twierdzeniu, że mieszka w inteligencji, zainstalowano wszystkie niezbędne systemy całkowicie tylko, a domowy system, który zainstalował opcjonalny system jednego rodzaju i powyżej, przynajmniej może wywołać inteligencję mieszka w. Dlatego ten system można nazwać inteligentnym domem.
1. Schemat projektu systemu
System składa się z urządzeń kontrolowanych i urządzeń zdalnego sterowania w domu. Wśród nich urządzenia kontrolowane w rodzinie obejmują głównie komputer, który może uzyskać dostęp do Internetu, centrum sterowania, węzeł monitorujący i kontroler urządzeń gospodarstwa domowego, które można dodać. Urządzenia zdalnego sterowania składają się głównie ze zdalnych komputerów i telefonów komórkowych.
Główne funkcje systemu to: 1) strona główna przeglądania stron internetowych, zarządzanie informacjami w tle; 2) Realizacja sterowania przełącznikami urządzeń gospodarstwa domowego, zabezpieczeń i oświetlenia za pośrednictwem Internetu i telefonu komórkowego; 3) Poprzez moduł RFID w celu realizacji identyfikacji użytkownika, aby zakończyć przełączanie statusu zabezpieczeń wewnętrznych, w przypadku kradzieży za pośrednictwem alarmu SMS do użytkownika; 4) Poprzez oprogramowanie centralnego systemu zarządzania kontrolą w celu zakończenia lokalnego sterowania i wyświetlania statusu oświetlenia wewnętrznego i urządzeń gospodarstwa domowego; 5) Przechowywanie informacji osobistych i przechowywanie statusu urządzeń wewnętrznych jest realizowane za pomocą bazy danych. Użytkownicy mogą wygodnie sprawdzać status urządzeń wewnętrznych za pośrednictwem centralnego systemu sterowania i zarządzania.
2. Projektowanie sprzętu systemowego
Projekt sprzętowy systemu obejmuje projekt centrum sterowania, węzła monitorującego oraz opcjonalne dodanie sterownika urządzeń gospodarstwa domowego (na przykład sterownika wentylatora elektrycznego).
2.1 Centrum sterowania
Główne funkcje centrum sterowania są następujące: 1) Aby zbudować bezprzewodową sieć ZigBee, dodać wszystkie węzły monitorujące do sieci i zrealizować odbiór nowego sprzętu; 2) identyfikacja użytkownika, użytkownik w domu lub z powrotem przez kartę użytkownika, aby uzyskać wewnętrzny przełącznik bezpieczeństwa; 3) Gdy włamywacz włamuje się do pokoju, wyślij krótką wiadomość do użytkownika, aby zaalarmować. Użytkownicy mogą również kontrolować wewnętrzny system bezpieczeństwa, oświetlenie i urządzenia domowe za pomocą krótkich wiadomości; 4) Gdy system działa sam, wyświetlacz LCD wyświetla aktualny stan systemu, co jest wygodne dla użytkowników; 5) Przechowywanie stanu sprzętu elektrycznego i wysyłanie go do komputera w celu realizacji systemu online.
Sprzęt obsługuje Carrier sense multiple access/Collision detection (CSMA/CA). Napięcie robocze 2,0 ~ 3,6 V sprzyja niskiemu zużyciu energii przez system. Skonfiguruj bezprzewodową sieć ZigBee star w pomieszczeniach, łącząc się z modułem koordynatora ZigBee w centrum sterowania. I wszystkie węzły monitorujące, wybrane do dodania kontrolera urządzeń gospodarstwa domowego jako węzła końcowego w sieci, aby dołączyć do sieci, tak aby zrealizować bezprzewodową kontrolę sieci ZigBee zabezpieczeń wewnętrznych i urządzeń gospodarstwa domowego.
2.2 Węzły monitorujące
Funkcje węzła monitorującego są następujące: 1) wykrywanie sygnałów ciała człowieka, alarm dźwiękowy i świetlny w przypadku wtargnięcia złodziei; 2) sterowanie oświetleniem, tryb sterowania dzieli się na sterowanie automatyczne i sterowanie ręczne, sterowanie automatyczne włącza/wyłącza światło automatycznie w zależności od natężenia światła w pomieszczeniu, sterowanie ręczne oświetleniem odbywa się za pośrednictwem centralnego systemu sterowania, (3) informacje o alarmie i inne informacje są wysyłane do centrum sterowania i odbierane są polecenia sterujące z centrum sterowania w celu zakończenia sterowania sprzętem.
Tryb detekcji podczerwieni plus mikrofal jest najczęstszym sposobem wykrywania sygnałów z ludzkiego ciała. Piroelektryczna sonda podczerwieni to RE200B, a urządzenie wzmacniające to BISS0001. RE200B jest zasilany napięciem 3-10 V i ma wbudowany piroelektryczny element podczerwieni o podwójnej czułości. Gdy element odbiera światło podczerwone, efekt fotoelektryczny wystąpi na biegunach każdego elementu, a ładunek będzie się kumulował. BISS0001 to hybrydowy układ ASIC cyfrowo-analogowy składający się ze wzmacniacza operacyjnego, komparatora napięcia, kontrolera stanu, timera opóźnienia i timera blokowania. Wraz z RE200B i kilkoma komponentami można utworzyć pasywny piroelektryczny przełącznik podczerwieni. Moduł Ant-g100 został użyty do czujnika mikrofalowego, częstotliwość środkowa wynosiła 10 GHz, a maksymalny czas ustalania wynosił 6 μs. W połączeniu z modułem podczerwieni piroelektrycznej współczynnik błędów wykrywania celu można skutecznie zmniejszyć.
Moduł sterowania oświetleniem składa się głównie z rezystora światłoczułego i przekaźnika sterowania oświetleniem. Podłącz rezystor światłoczuły szeregowo z rezystorem regulowanym 10 K ω, a następnie podłącz drugi koniec rezystora światłoczułego do uziemienia i podłącz drugi koniec rezystora regulowanego do wysokiego poziomu. Wartość napięcia dwóch punktów połączenia rezystancji jest uzyskiwana za pomocą przetwornika analogowo-cyfrowego SCM w celu ustalenia, czy obecne światło jest włączone. Użytkownik może regulować rezystancję regulowaną, aby spełnić natężenie światła, gdy światło jest właśnie włączone. Przełączniki oświetlenia wewnętrznego są sterowane za pomocą przekaźników. Można uzyskać tylko jeden port wejścia/wyjścia.
2.3 Wybierz dodany kontroler urządzeń gospodarstwa domowego
Wybierz dodanie sterowania urządzeniami gospodarstwa domowego głównie zgodnie z funkcją urządzenia, aby osiągnąć kontrolę nad urządzeniem, tutaj do wentylatora elektrycznego jako przykład. Sterowanie wentylatorem to centrum sterowania, instrukcje sterowania wentylatorem komputera PC wysyłane do kontrolera wentylatora elektrycznego za pośrednictwem implementacji sieci ZigBee, różne numery identyfikacyjne urządzeń są różne, na przykład, postanowienia tej umowy numer identyfikacyjny wentylatora to 122, numer identyfikacyjny domowego telewizora kolorowego to 123, realizując w ten sposób rozpoznawanie różnych centrów sterowania urządzeniami elektrycznymi. Dla tego samego kodu instrukcji różne urządzenia gospodarstwa domowego wykonują różne funkcje. Rysunek 4 przedstawia skład urządzeń gospodarstwa domowego wybranych do dodania.
3. Projektowanie oprogramowania systemowego
Projekt oprogramowania systemu składa się głównie z sześciu części, którymi są: projekt strony internetowej zdalnego sterowania, projekt centralnego systemu zarządzania sterowaniem, projekt programu głównego kontrolera centrum sterowania ATMegal28, projekt programu koordynatora CC2430, projekt programu węzła monitorującego CC2430, projekt programu wybierania i dodawania urządzenia CC2430.
3.1 Projekt programu koordynatora ZigBee
Koordynator najpierw kończy inicjalizację warstwy aplikacji, ustawia stan warstwy aplikacji i stan odbioru na bezczynny, a następnie włącza przerwania globalne i inicjuje port I/O. Następnie koordynator rozpoczyna budowę sieci gwiazdy bezprzewodowej. W protokole koordynator automatycznie wybiera pasmo 2,4 GHz, maksymalna liczba bitów na sekundę wynosi 62 500, domyślny PANID wynosi 0×1347, maksymalna głębokość stosu wynosi 5, maksymalna liczba bajtów na wysłanie wynosi 93, a szybkość transmisji portu szeregowego wynosi 57 600 bitów/s. SL0W TIMER generuje 10 przerwań na sekundę. Po pomyślnym ustanowieniu sieci ZigBee koordynator wysyła swój adres do MCU centrum sterowania. Tutaj MCU centrum sterowania identyfikuje koordynatora ZigBee jako członka węzła monitorującego, a jego zidentyfikowany adres wynosi 0. Program wchodzi do pętli głównej. Najpierw określ, czy węzeł końcowy wysłał nowe dane; jeśli tak, dane są przesyłane bezpośrednio do MCU centrum sterowania; Określ, czy MCU centrum sterowania otrzymało instrukcje; jeśli tak, wyślij instrukcje do odpowiedniego węzła końcowego ZigBee; Oceń, czy zabezpieczenia są otwarte, czy jest włamywacz; jeśli tak, wyślij informacje o alarmie do MCU centrum sterowania; Oceń, czy światło znajduje się w stanie automatycznego sterowania; jeśli tak, włącz przetwornik analogowo-cyfrowy w celu próbkowania; wartość próbkowania jest kluczem do włączania lub wyłączania światła; jeśli stan światła ulegnie zmianie, nowe informacje o stanie są przesyłane do centrum sterowania MC-U.
3.2 Programowanie węzła terminala ZigBee
Węzeł terminala ZigBee odnosi się do bezprzewodowego węzła ZigBee kontrolowanego przez koordynatora ZigBee. W systemie jest to głównie węzeł monitorujący i opcjonalny dodatek kontrolera urządzeń gospodarstwa domowego. Inicjalizacja węzłów terminala ZigBee obejmuje również inicjalizację warstwy aplikacji, otwieranie przerwań i inicjalizację portów I/O. Następnie spróbuj dołączyć do sieci ZigBee. Ważne jest, aby pamiętać, że tylko węzły końcowe z skonfigurowanym koordynatorem ZigBee mogą dołączyć do sieci. Jeśli węzeł terminala ZigBee nie dołączy do sieci, będzie próbował ponownie co dwie sekundy, aż do pomyślnego dołączenia do sieci. Po pomyślnym dołączeniu do sieci węzeł terminala ZI-Gbee wysyła swoje informacje rejestracyjne do koordynatora ZigBee, który następnie przekazuje je do MCU centrum sterowania w celu ukończenia rejestracji węzła terminala ZigBee. Jeśli węzeł terminala ZigBee jest węzłem monitorującym, może realizować sterowanie oświetleniem i bezpieczeństwem. Program jest podobny do koordynatora ZigBee, z tą różnicą, że węzeł monitorujący musi wysłać dane do koordynatora ZigBee, a następnie koordynator ZigBee wysyła dane do MCU centrum sterowania. Jeśli węzeł końcowy ZigBee jest sterownikiem wentylatora elektrycznego, musi on jedynie odbierać dane z komputera nadrzędnego bez przesyłania stanu, dzięki czemu jego sterowanie może być bezpośrednio ukończone w przerwaniu odbioru danych bezprzewodowych. W przypadku przerwania odbioru danych bezprzewodowych wszystkie węzły końcowe tłumaczą otrzymane instrukcje sterujące na parametry sterujące samego węzła i nie przetwarzają otrzymanych instrukcji bezprzewodowych w programie głównym węzła.
4 Debugowanie online
Rosnąca instrukcja dla kodu instrukcji stałego sprzętu wydana przez centralny system zarządzania sterowaniem jest wysyłana do MCU centrum sterowania przez port szeregowy komputera i do koordynatora przez dwuliniowy interfejs, a następnie do węzła terminala ZigBee przez koordynatora. Gdy węzeł terminala odbiera dane, dane są ponownie wysyłane do komputera przez port szeregowy. Na tym komputerze dane otrzymane przez węzeł terminala ZigBee są porównywane z danymi wysłanymi przez centrum sterowania. Centralny system zarządzania sterowaniem wysyła 2 instrukcje co sekundę. Po 5 godzinach testowania oprogramowanie testujące zatrzymuje się, gdy pokazuje, że całkowita liczba odebranych pakietów wynosi 36 000 pakietów. Wyniki testów oprogramowania testującego transmisję danych wieloprotokołowych pokazano na rysunku 6. Liczba poprawnych pakietów wynosi 36 000, liczba błędnych pakietów wynosi 0, a współczynnik dokładności wynosi 100%.
Technologia ZigBee jest wykorzystywana do realizacji wewnętrznej sieci inteligentnego domu, która ma zalety wygodnego zdalnego sterowania, elastycznego dodawania nowego sprzętu i niezawodnej wydajności sterowania. Technologia RFTD jest wykorzystywana do realizacji identyfikacji użytkownika i poprawy bezpieczeństwa systemu. Poprzez dostęp do modułu GSM realizowane są funkcje zdalnego sterowania i alarmu.
Czas publikacji: 06-01-2022