Smart Home is een huis als platform, het gebruik van geïntegreerde bedradingstechnologie, netwerkcommunicatietechnologie, beveiligingstechnologie, automatische besturingstechnologie, audio- en videotechnologie om de huishoudelijke voorzieningen te integreren, een planning voor het bouwen van efficiënte woonvoorzieningen en een beheersysteem voor familiezaken , het verbeteren van de huisveiligheid, het gemak, het comfort, het kunstenaarschap en het realiseren van milieubescherming en een energiebesparende leefomgeving. Gebaseerd op de nieuwste definitie van smart home, raadpleeg de kenmerken van de ZigBee-technologie, het ontwerp van dit systeem, het noodzakelijke bevat een smart home-systeem (smart home (centraal) besturingssysteem, huishoudelijk verlichtingscontrolesysteem, huisbeveiligingssystemen), op basis van het aangesloten huishoudelijke bedradingssysteem, het thuisnetwerksysteem, het achtergrondmuzieksysteem en het familieomgevingscontrolesysteem. Op basis van de bevestiging dat intelligentie leeft, installeert het alleen alle noodzakelijke systemen volledig, en het huishoudelijke systeem dat optionele systemen van één soort en hoger installeert, kan op zijn minst intelligentie oproepen. Daarom kan dit systeem een intelligent huis worden genoemd.
1. Systeemontwerpschema
Het systeem bestaat uit bestuurde apparaten en afstandsbedieningen in huis. Tot de gecontroleerde apparaten in het gezin behoren voornamelijk de computer die toegang heeft tot internet, het controlecentrum, het monitoringknooppunt en de controller van huishoudelijke apparaten die kunnen worden toegevoegd. Afstandsbedieningsapparaten bestaan voornamelijk uit externe computers en mobiele telefoons.
De belangrijkste functies van het systeem zijn: 1) het surfen op de voorpagina van de webpagina, het beheer van achtergrondinformatie; 2) Realiseren van schakelbediening van huishoudelijke apparaten, beveiliging en verlichting binnenshuis via internet en mobiele telefoon; 3) Via de RFID-module om gebruikersidentificatie te realiseren, om de schakelaar voor de binnenbeveiligingsstatus te voltooien, in geval van diefstal via een sms-alarm naar de gebruiker; 4) Via de centrale besturingsbeheersysteemsoftware om de lokale besturing en statusweergave van binnenverlichting en huishoudelijke apparaten te voltooien; 5) De opslag van persoonlijke informatie en de statusopslag van binnenapparatuur worden voltooid met behulp van de database. Het is handig voor gebruikers om de status van de binnenapparatuur op te vragen via het centrale controle- en beheersysteem.
2. Systeemhardwareontwerp
Het hardwareontwerp van het systeem omvat het ontwerp van het controlecentrum, het monitoringknooppunt en de optionele toevoeging van de controller voor huishoudelijke apparaten (neem als voorbeeld de elektrische ventilatorcontroller).
2.1 Het controlecentrum
De belangrijkste functies van het controlecentrum zijn als volgt: 1) Een draadloos ZigBee-netwerk bouwen, alle monitoringknooppunten aan het netwerk toevoegen en de ontvangst van nieuwe apparatuur realiseren; 2) gebruikersidentificatie, de gebruiker thuis of terug via de gebruikerskaart om de veiligheidsschakelaar binnenshuis te bereiken; 3) Wanneer een inbreker de kamer binnendringt, stuur dan een kort bericht naar de gebruiker om alarm te slaan. Gebruikers kunnen ook de binnenbeveiliging, verlichting en huishoudelijke apparaten bedienen via korte berichten; 4) Wanneer het systeem alleen draait, geeft het LCD-scherm de huidige systeemstatus weer, wat handig is voor gebruikers om te bekijken; 5) Bewaar de status van de elektrische apparatuur en stuur deze naar de pc om het systeem online te realiseren.
De hardware ondersteunt Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection (CSMA/CA). De bedrijfsspanning van 2,0 ~ 3,6 V is bevorderlijk voor een laag stroomverbruik van het systeem. Zet binnenshuis een draadloos ZigBee-sternetwerk op door verbinding te maken met de ZigBee-coördinatormodule in het controlecentrum. En alle monitoringknooppunten, geselecteerd om de controller voor huishoudelijke apparaten toe te voegen als eindknooppunt in het netwerk om zich bij het netwerk aan te sluiten, om de draadloze ZigBee-netwerkcontrole van binnenbeveiliging en huishoudelijke apparaten te realiseren.
2.2 Controleknooppunten
De functies van het bewakingsknooppunt zijn als volgt: 1) signaaldetectie van menselijk lichaam, geluids- en lichtalarm wanneer dieven binnendringen; 2) verlichtingsregeling, de bedieningsmodus is verdeeld in automatische bediening en handmatige bediening, automatische bediening is het licht automatisch aan/uit afhankelijk van de sterkte van het binnenlicht, handmatige bediening van de verlichting vindt plaats via het centrale besturingssysteem, (3) de alarminformatie en andere informatie die naar het controlecentrum wordt verzonden, en ontvangt besturingsopdrachten van het controlecentrum om de besturing van de apparatuur te voltooien.
Infrarood- en microgolfdetectiemodus is de meest gebruikelijke manier voor signaaldetectie van het menselijk lichaam. De pyro-elektrische infraroodsonde is RE200B en het versterkingsapparaat is BISS0001. RE200B wordt gevoed door een spanning van 3-10 V en heeft een ingebouwd pyro-elektrisch, dubbelgevoelig infraroodelement. Wanneer het element infraroodlicht ontvangt, zal het foto-elektrische effect optreden aan de polen van elk element en zal de lading zich ophopen. BISS0001 is een digitaal-analoge hybride asIC, bestaande uit een operationele versterker, spanningscomparator, statuscontroller, vertragingstijdtimer en blokkeertijdtimer. Samen met RE200B en een paar componenten kan de passieve pyro-elektrische infraroodschakelaar worden gevormd. De Ant-g100-module werd gebruikt voor de microgolfsensor, de middenfrequentie was 10 GHz en de maximale vestigingstijd was 6 μs. Gecombineerd met een pyro-elektrische infraroodmodule kan het foutenpercentage bij doeldetectie effectief worden verminderd.
De lichtregelmodule bestaat hoofdzakelijk uit een lichtgevoelige weerstand en een lichtregelrelais. Sluit de lichtgevoelige weerstand in serie aan met de instelbare weerstand van 10 K ω, sluit vervolgens het andere uiteinde van de lichtgevoelige weerstand aan op aarde en sluit het andere uiteinde van de instelbare weerstand aan op het hoge niveau. De spanningswaarde van de twee weerstandsaansluitpunten wordt verkregen via de SCM analoog-digitaalomzetter om te bepalen of het huidige lampje brandt. De instelbare weerstand kan door de gebruiker worden aangepast aan de lichtintensiteit wanneer het licht net is ingeschakeld. Schakelaars voor binnenverlichting worden bestuurd door relais. Er kan slechts één invoer-/uitvoerpoort worden gerealiseerd.
2.3 Selecteer de toegevoegde huishoudapparaatcontroller
Kies ervoor om de besturing van huishoudelijke apparaten voornamelijk toe te voegen op basis van de functie van het apparaat om apparaatbesturing te bereiken, hier als voorbeeld de elektrische ventilator. Fan control is het controlecentrum. PC-ventilatorbesturingsinstructies worden via ZigBee-netwerkimplementatie naar de elektrische ventilatorcontroller verzonden. Het identificatienummer van verschillende apparaten is anders, de bepalingen van deze overeenkomst, het ventilatoridentificatienummer is 122, het binnenlandse kleuren-tv-identificatienummer is 123, waardoor de herkenning van verschillende controlecentra voor elektrische huishoudelijke apparaten wordt gerealiseerd. Voor dezelfde instructiecode voeren verschillende huishoudelijke apparaten verschillende functies uit. Figuur 4 toont de samenstelling van de voor toevoeging geselecteerde huishoudelijke apparaten.
3. Ontwerp van systeemsoftware
Het ontwerp van de systeemsoftware omvat hoofdzakelijk zes delen, namelijk het ontwerp van de webpagina voor afstandsbediening, het ontwerp van het centrale controlebeheersysteem, het ATMegal28-programmaontwerp van de hoofdcontroller van het controlecentrum, het CC2430-coördinatorprogrammaontwerp, het CC2430-bewakingsknooppuntprogrammaontwerp en het CC2430-selectieprogramma voor het toevoegen van apparaatprogramma's.
3.1 ZigBee Coördinator programmaontwerp
De coördinator voltooit eerst de initialisatie van de applicatielaag, stelt de status van de applicatielaag en de ontvangststatus in op inactief, schakelt vervolgens globale interrupts in en initialiseert de I/O-poort. De coördinator begint dan met het bouwen van een draadloos sterrennetwerk. In het protocol selecteert de coördinator automatisch de 2,4 GHz-band, het maximale aantal bits per seconde is 62.500, de standaard PANID is 0×1347, de maximale stapeldiepte is 5, het maximale aantal bytes per verzending is 93, en de baudsnelheid van de seriële poort is 57.600 bit/s. De SL0W TIMER genereert 10 interrupts per seconde. Nadat het ZigBee-netwerk succesvol tot stand is gebracht, stuurt de coördinator zijn adres naar de MCU van het controlecentrum. Hier identificeert de MCU van het controlecentrum de ZigBee-coördinator als lid van het monitoringknooppunt, en het geïdentificeerde adres is 0. Het programma komt de hoofdlus binnen. Bepaal eerst of er nieuwe gegevens zijn verzonden door het terminalknooppunt. Als dat het geval is, worden de gegevens rechtstreeks naar de MCU van het controlecentrum verzonden; Bepaal of de MCU van het controlecentrum instructies heeft verzonden. Zo ja, stuur de instructies dan naar het overeenkomstige ZigBee-terminalknooppunt; Beoordeel of de beveiliging open is, of er een inbreker is, zo ja, stuur de alarminformatie naar de MCU van het controlecentrum; Beoordeel of het licht zich in de automatische besturingsstatus bevindt. Zo ja, schakel dan de analoog-naar-digitaal-omzetter in voor bemonstering. De bemonsteringswaarde is de sleutel om het licht in of uit te schakelen. Als de lichtstatus verandert, wordt de nieuwe statusinformatie weergegeven. verzonden naar het controlecentrum MC-U.
3.2 Programmeren van ZigBee-terminalknooppunten
ZigBee-terminalknooppunt verwijst naar het draadloze ZigBee-knooppunt dat wordt bestuurd door de ZigBee-coördinator. In het systeem is dit voornamelijk het monitoringknooppunt en de optionele toevoeging van een controller voor huishoudelijke apparaten. Initialisatie van ZigBee-terminalknooppunten omvat ook initialisatie van de applicatielaag, het openen van interrupts en het initialiseren van I/O-poorten. Probeer dan verbinding te maken met het ZigBee-netwerk. Het is belangrijk op te merken dat alleen eindknooppunten met een ZigBee-coördinatorconfiguratie lid mogen worden van het netwerk. Als het ZigBee-terminalknooppunt er niet in slaagt verbinding te maken met het netwerk, probeert het het elke twee seconden opnieuw totdat het succesvol verbinding maakt met het netwerk. Nadat het ZI-Gbee-terminalknooppunt succesvol op het netwerk is aangesloten, stuurt het zijn registratie-informatie naar de ZigBee-coördinator, die deze vervolgens doorstuurt naar de MCU van het controlecentrum om de registratie van het ZigBee-terminalknooppunt te voltooien. Als het ZigBee-terminalknooppunt een monitoringknooppunt is, kan het de besturing van verlichting en beveiliging realiseren. Het programma is vergelijkbaar met de ZigBee-coördinator, behalve dat het monitoringknooppunt gegevens naar de ZigBee-coördinator moet sturen, en vervolgens verzendt de ZigBee-coördinator gegevens naar de MCU van het controlecentrum. Als het ZigBee-terminalknooppunt een elektrische ventilatorcontroller is, hoeft het alleen de gegevens van de bovenste computer te ontvangen zonder de status te uploaden, zodat de besturing ervan direct kan worden voltooid tijdens de onderbreking van de draadloze gegevensontvangst. Bij onderbreking van de ontvangst van draadloze gegevens vertalen alle terminalknooppunten de ontvangen besturingsinstructies naar de besturingsparameters van het knooppunt zelf, en verwerken ze de ontvangen draadloze instructies niet in het hoofdprogramma van het knooppunt.
4 Online foutopsporing
De toenemende instructie voor de instructiecode van vaste apparatuur, uitgegeven door het centrale controlebeheersysteem, wordt via de seriële poort van de computer naar de MCU van het controlecentrum gestuurd, en naar de coördinator via de tweelijnsinterface en vervolgens naar de ZigBee-terminal knooppunt door de coördinator. Wanneer het terminalknooppunt de gegevens ontvangt, worden de gegevens via de seriële poort opnieuw naar de pc verzonden. Op deze pc worden de door het ZigBee-terminalknooppunt ontvangen gegevens vergeleken met de gegevens die door het controlecentrum worden verzonden. Het centrale controlebeheersysteem verzendt elke seconde 2 instructies. Na 5 uur testen stopt de testsoftware wanneer blijkt dat het totaal aantal ontvangen pakketten 36.000 pakketten bedraagt. De testresultaten van testsoftware voor datatransmissie met meerdere protocollen worden weergegeven in Figuur 6. Het aantal correcte pakketten is 36.000, het aantal verkeerde pakketten is 0 en de nauwkeurigheid is 100%.
ZigBee-technologie wordt gebruikt om de interne netwerken van smart home te realiseren, wat de voordelen heeft van gemakkelijke afstandsbediening, flexibele toevoeging van nieuwe apparatuur en betrouwbare besturingsprestaties. RFTD-technologie wordt gebruikt om gebruikersidentificatie te realiseren en de systeembeveiliging te verbeteren. Door de toegang van de GSM-module worden de afstandsbedienings- en alarmfuncties gerealiseerd.
Posttijd: 06-jan-2022