Smart Home es una casa como plataforma, el uso de tecnología de cableado integrada, tecnología de comunicación de red, tecnología de seguridad, tecnología de control automático, tecnología de audio y video para integrar las instalaciones relacionadas con la vida en el hogar, programar para construir instalaciones residenciales eficientes y un sistema de gestión de asuntos familiares, mejorar la seguridad del hogar, la conveniencia, la comodidad, el arte y realizar la protección del medio ambiente y el entorno de vida de ahorro de energía. Según la última definición de Home Smart Home, consulte las características de la tecnología Zigbee, el diseño de este sistema, lo necesario contiene un sistema de control Smart Home System (Smart Home (Central), sistema de control de iluminación doméstica, sistemas de seguridad del hogar), sobre la base de unirse al sistema de cableado doméstico, un sistema de redes domésticas, un sistema de control musical de fondo y un sistema de control de entorno familiar. En la afirmación que vive en la inteligencia, instaló todo el sistema necesario completamente solo, y el sistema doméstico que instaló un sistema opcional de un tipo y más al menos puede llamar vidas de inteligencia. Por lo tanto, este sistema puede llamarse Home Intelligent.
1. Esquema de diseño del sistema
El sistema está compuesto por dispositivos controlados y dispositivos de control remoto en el hogar. Entre ellos, los dispositivos controlados en la familia incluyen principalmente la computadora que puede acceder a Internet, el centro de control, el nodo de monitoreo y el controlador de electrodomésticos que se pueden agregar. Los dispositivos de control remoto se componen principalmente de computadoras remotas y teléfonos móviles.
Las funciones principales del sistema son: 1) la página principal de la navegación de la página web, la gestión de información de antecedentes; 2) realizar el control de interruptor de los electrodomésticos interiores, la seguridad y la iluminación a través de Internet y el teléfono móvil; 3) a través del módulo RFID para realizar la identificación del usuario, para completar el interruptor de estado de seguridad interior, en caso de robo a través de la alarma SMS al usuario; 4) a través del software del sistema de gestión de control central para completar el control local y la visualización de estado de iluminación interior y electrodomésticos; 5) El almacenamiento de información personal y el almacenamiento del estado del equipo interior se completan utilizando la base de datos. Es conveniente que los usuarios consulten el estado del equipo interior a través del sistema de control y gestión de control central.
2. Diseño de hardware del sistema
El diseño de hardware del sistema incluye el diseño del centro de control, el nodo de monitoreo y la adición opcional del controlador de dispositivos domésticos (tome el controlador de ventilador eléctrico como ejemplo).
2.1 El centro de control
Las funciones principales del centro de control son las siguientes: 1) para construir una red inalámbrica Zigbee, agregar todos los nodos de monitoreo a la red y realizar la recepción de nuevos equipos; 2) Identificación del usuario, el usuario en casa o de regreso a través de la tarjeta de usuario para lograr un interruptor de seguridad interior; 3) Cuando un ladrón se entromete en la habitación, envíe un mensaje corto al usuario para alarmar. Los usuarios también pueden controlar la seguridad interior, la iluminación y los electrodomésticos a través de mensajes cortos; 4) Cuando el sistema se ejecuta solo, la LCD muestra el estado del sistema actual, que es conveniente para que los usuarios las vean; 5) Almacene el estado de los equipos eléctricos y envíelo a PC para realizar el sistema en línea.
El hardware admite la detección de acceso/colisión múltiple de Sense Carrier (CSMA/CA). El voltaje operativo de 2.0 ~ 3.6V es propicio para el bajo consumo de energía del sistema. Configure una red inalámbrica Zigbee Star en interiores conectándose al módulo Coordinador Zigbee en el centro de control. Y todos los nodos de monitoreo, seleccionados para agregar el controlador de dispositivos domésticos como el nodo terminal en la red para unirse a la red, para realizar el control de red inalámbrico Zigbee de seguridad interior y electrodomésticos.
2.2 Monitoreo de nodos
Las funciones del nodo de monitoreo son las siguientes: 1) Detección de señal del cuerpo humano, alarma de sonido y luz cuando los ladrones invaden; 2) Control de iluminación, el modo de control se divide en control automático y control manual, el control automático está encendido/apagado automáticamente de acuerdo con la fuerza de la luz interior, el control de iluminación de control manual es a través del sistema de control central, (3) la información de alarma y otra información enviada al centro de control, y recibe comandos de control desde el centro de control para completar el control del equipo.
El modo de detección de microondas infrarrojos más es la forma más común en la detección de señales del cuerpo humano. La sonda infrarroja piroeléctrica es RE200B, y el dispositivo de amplificación es Biss0001. RE200B funciona con un voltaje de 3-10 V y tiene un elemento infrarrojo dual piroeléctrico incorporado. Cuando el elemento recibe luz infrarroja, el efecto fotoeléctrico ocurrirá en los polos de cada elemento y la carga se acumulará. Biss0001 es un ASIC híbrido digital-analógico compuesto por amplificador operacional, comparador de voltaje, controlador de estado, temporizador de tiempo de retraso y temporizador de tiempo de bloqueo. Junto con RE200B y algunos componentes, se puede formar el interruptor infrarrojo piroeléctrico pasivo. El módulo ANT-G100 se usó para el sensor de microondas, la frecuencia central era de 10 GHz y el tiempo de establecimiento máximo era de 6 μs. Combinado con el módulo infrarrojo piroeléctrico, la tasa de error de la detección de objetivos se puede reducir efectivamente.
El módulo de control de luz se compone principalmente de resistencia fotosensible y relé de control de luz. Conecte la resistencia fotosensible en serie con la resistencia ajustable de 10 k Ω, luego conecte el otro extremo de la resistencia fotosensible al suelo y conecte el otro extremo de la resistencia ajustable al alto nivel. El valor de voltaje de los dos puntos de conexión de resistencia se obtiene a través del convertidor analógico SCM a digital para determinar si la luz de corriente está encendida. El usuario puede ajustar la resistencia ajustable para cumplir con la intensidad de la luz cuando la luz se enciende. Los interruptores de iluminación interior están controlados por relés. Solo se puede lograr un puerto de entrada/salida.
2.3 Seleccione el controlador de aparato de inicio agregado
Elija agregar el control de los electrodomésticos principalmente de acuerdo con la función del dispositivo para lograr el control del dispositivo, aquí al ventilador eléctrico como ejemplo. El control del ventilador es que el centro de control será las instrucciones de control del ventilador de la PC enviada al controlador de ventilador eléctrico a través de la implementación de la red Zigbee, los diferentes dispositivos de identificación de aparatos son diferentes, por ejemplo, las disposiciones de este acuerdo de identificación de ventilador es 122, el número de identificación de TV en color nacional es 123, lo que realiza el reconocimiento de diferentes centros de control de electrodomésticos eléctricos. Para el mismo código de instrucción, diferentes electrodomésticos realizan diferentes funciones. La Figura 4 muestra la composición de los electrodomésticos seleccionados para la adición.
3. Diseño de software del sistema
El diseño del software del sistema incluye principalmente seis piezas, que son el diseño de la página web de control remoto, el diseño del sistema de gestión de control central, el control del programa de control principal del centro de control ATMEGAL28, diseño del programa de coordinadores CC2430, diseño del programa de nodos de monitoreo CC2430, CC2430 Seleccione el diseño del programa de dispositivos Agregar dispositivos.
3.1 Diseño del programa de coordinadores de Zigbee
El coordinador primero completa la inicialización de la capa de aplicación, establece el estado de la capa de aplicación y recibe el estado en inactivo, luego enciende las interrupciones globales e inicializa el puerto de E/S. El coordinador comienza a construir una red inalámbrica de estrellas. En el protocolo, el coordinador selecciona automáticamente la banda de 2.4 GHz, el número máximo de bits por segundo es 62 500, el panid predeterminado es 0 × 1347, la profundidad máxima de la pila es 5, el número máximo de bytes por envío es 93 y la tasa de puerto serial es 57 600 bit/s. El temporizador SL0W genera 10 interrupciones por segundo. Después de que la red Zigbee se establece con éxito, el Coordinador envía su dirección al MCU del Centro de Control. Aquí, el Centro de control MCU identifica al Coordinador de Zigbee como miembro del nodo de monitoreo, y su dirección identificada es 0. El programa ingresa al bucle principal. Primero, determine si hay nuevos datos enviados por el nodo terminal, si lo existe, los datos se transmiten directamente al MCU del centro de control; Determine si el MCU del centro de control tiene instrucciones enviadas, de ser así, envíe las instrucciones al nodo terminal Zigbee correspondiente; Juzgar si la seguridad está abierta, si hay un ladrón, si es así, envíe la información de alarma al MCU del Centro de Control; Juzgue si la luz está en estado de control automático, de ser así, encienda el convertidor analógico a digital para el muestreo, el valor de muestreo es la clave para activar o desactivar la luz, si el estado de la luz cambia, la nueva información de estado se transmite al centro de control MC-U.
3.2 Programación del nodo terminal Zigbee
El nodo terminal Zigbee se refiere al nodo inalámbrico Zigbee controlado por el coordinador Zigbee. En el sistema, es principalmente el nodo de monitoreo y la adición opcional del controlador de electrodomésticos. La inicialización de los nodos terminales Zigbee también incluye inicialización de la capa de aplicación, interrupciones de apertura e inicialización de puertos de E/S. Luego intente unirse a la red Zigbee. Es importante tener en cuenta que solo los nodos finales con la configuración del Coordinador Zigbee pueden unirse a la red. Si el nodo terminal Zigbee no se une a la red, se intentará nuevamente cada dos segundos hasta que se una con éxito a la red. Después de unirse con éxito a la red, el nodo terminal Zi-Gbee envía su información de registro al Coordinador Zigbee, que luego la reenvía al MCU del Centro de control para completar el registro del nodo terminal Zigbee. Si el nodo terminal Zigbee es un nodo de monitoreo, puede realizar el control de la iluminación y la seguridad. El programa es similar al Coordinador de Zigbee, excepto que el nodo de monitoreo debe enviar datos al Coordinador Zigbee, y luego el Coordinador Zigbee envía datos al MCU del Centro de Control. Si el nodo terminal Zigbee es un controlador de ventilador eléctrico, solo necesita recibir los datos de la computadora superior sin cargar el estado, por lo que su control puede completarse directamente en la interrupción de la recepción de datos inalámbricos. En los datos inalámbricos que reciben interrupción, todos los nodos de terminal traducen las instrucciones de control recibidas en los parámetros de control del nodo en sí, y no procesan las instrucciones inalámbricas recibidas en el programa principal del nodo.
4 depuración en línea
La creciente instrucción para el código de instrucción del equipo fijo emitido por el sistema de gestión de control central se envía a MCU del centro de control a través del puerto serie de la computadora, y al coordinador a través de la interfaz de dos líneas, y luego al nodo terminal Zigbee por el coordinador. Cuando el nodo terminal recibe los datos, los datos se envían a la PC a través del puerto serie nuevamente. En esta PC, los datos recibidos por el nodo terminal Zigbee se compara con los datos enviados por el centro de control. El sistema de gestión de control central envía 2 instrucciones cada segundo. Después de 5 horas de prueba, el software de prueba se detiene cuando muestra que el número total de paquetes recibidos es de 36,000 paquetes. Los resultados de la prueba del software de prueba de transmisión de datos multiprotocolos se muestran en la Figura 6. El número de paquetes correctos es de 36 000, el número de paquetes incorrectos es 0 y la tasa de precisión es del 100%.
La tecnología Zigbee se utiliza para realizar la red interna de Smart Home, que tiene las ventajas de un control remoto conveniente, la adición flexible de nuevos equipos y un rendimiento de control confiable. La tecnología RFTD se utiliza para realizar la identificación del usuario y mejorar la seguridad del sistema. A través del acceso al módulo GSM, se realizan las funciones de control remoto y alarma.
Tiempo de publicación: enero-06-2022