El hogar inteligente es una casa como plataforma, el uso de tecnología de cableado integrado, 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 del hogar, cronograma para construir instalaciones residenciales eficientes y un sistema de gestión de asuntos familiares. , mejorar la seguridad del hogar, la conveniencia, el confort, el arte y lograr la protección del medio ambiente y el entorno de vida que ahorra energía.Según la última definición de hogar inteligente, consulte las características de la tecnología ZigBee, el diseño de este sistema, lo necesario que contiene un sistema de hogar inteligente (sistema de control (central) de hogar inteligente, sistema de control de iluminación del hogar, sistemas de seguridad del hogar), sobre la base de la unión del sistema de cableado doméstico, el sistema de red doméstica, el sistema de música de fondo y el sistema de control del entorno familiar.Según la afirmación de que vive en la inteligencia, instaló completamente solo todos los sistemas necesarios, y el sistema doméstico que instaló un sistema opcional de un tipo o superior al menos puede llamar vida inteligente. Por lo tanto, este sistema puede llamarse hogar inteligente.
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 de la familia incluyen principalmente la computadora con acceso 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 principales funciones del sistema son: 1) la página principal de navegación de la página web, gestión de información de fondo;2) Realizar el control de interruptores de electrodomésticos, seguridad e iluminación de interiores a través de Internet y teléfonos móviles;3) A través del módulo RFID para realizar la identificación del usuario, a fin de completar el cambio de estado de seguridad interior, en caso de robo mediante alarma por SMS al usuario;4) A través del software del sistema de gestión de control central para completar el control local y la visualización del estado de la iluminación interior y los electrodomésticos;5) El almacenamiento de información personal y el almacenamiento del estado del equipo interior se completan utilizando la base de datos.Es conveniente para los usuarios consultar el estado del equipo interior a través del sistema central de control y gestión.
2. Diseño del 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 electrodomésticos (tome el controlador del ventilador eléctrico como ejemplo).
2.1 El Centro de Control
Las funciones principales del centro de control son las siguientes: 1) Construir una red ZigBee inalámbrica, 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 el interruptor de seguridad interior;3) Cuando un ladrón entre en la habitación, envíe un mensaje corto al usuario para alertar.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 pantalla LCD muestra el estado actual del sistema, lo cual es conveniente para los usuarios;5) Almacenar el estado del equipo eléctrico y enviarlo a la PC para realizar el sistema en línea.
El hardware admite acceso múltiple por detección de operador/detección de colisiones (CSMA/CA).El voltaje de funcionamiento de 2,0 ~ 3,6 V favorece un bajo consumo de energía del sistema.Configure una red inalámbrica en estrella ZigBee en interiores conectándose al módulo coordinador ZigBee en el centro de control.Y todos los nodos de monitoreo, seleccionados para agregar el controlador de electrodomésticos como nodo terminal en la red para unirse a la red, a fin de realizar el control de red inalámbrico ZigBee de seguridad interior y electrodomésticos.
2.2 Nodos de monitoreo
Las funciones del nodo de monitoreo son las siguientes: 1) detección de señales del cuerpo humano, alarma sonora y luminosa cuando los ladrones invaden;2) control de iluminación, el modo de control se divide en control automático y control manual, el control automático enciende/apaga la luz automáticamente de acuerdo con la intensidad de la luz interior, el control de iluminación de control manual se realiza a través del sistema de control central, (3) el 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 infrarrojos más microondas es la forma más común de 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 piroeléctrico de doble sensibilidad incorporado.Cuando el elemento reciba luz infrarroja, se producirá el efecto fotoeléctrico en los polos de cada elemento y se acumulará la carga.BISS0001 es un asIC híbrido digital-analógico compuesto por amplificador operacional, comparador de voltaje, controlador de estado, temporizador de retardo y temporizador de bloqueo.Junto con RE200B y algunos componentes, se puede formar el interruptor infrarrojo piroeléctrico pasivo.Se utilizó el módulo Ant-g100 para el sensor de microondas, la frecuencia central fue de 10 GHz y el tiempo de establecimiento máximo fue de 6 μs.Combinado con un módulo infrarrojo piroeléctrico, la tasa de error en la detección de objetivos se puede reducir de manera efectiva.
El módulo de control de luz se compone principalmente de una resistencia fotosensible y un 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 a tierra y conecte el otro extremo de la resistencia ajustable al nivel alto.El valor de voltaje de los dos puntos de conexión de resistencia se obtiene a través del convertidor analógico a digital SCM para determinar si la luz actual está encendida.El usuario puede ajustar la resistencia ajustable para alcanzar la intensidad de la luz cuando la luz recién se enciende.Los interruptores de iluminación interior están controlados por relés.Sólo se puede lograr un puerto de entrada/salida.
2.3 Seleccione el controlador de electrodomésticos agregado
Elija agregar el control de los electrodomésticos principalmente de acuerdo con la función del dispositivo para lograr el control del dispositivo, aquí el ventilador eléctrico como ejemplo.El control del ventilador es el centro de control, las instrucciones de control del ventilador de la PC se envían al controlador del ventilador eléctrico a través de la implementación de la red ZigBee, el número de identificación de diferentes electrodomésticos es diferente, por ejemplo, las disposiciones de este acuerdo son el número de identificación del ventilador 122, el número de identificación del televisor en color doméstico. es 123, logrando así el reconocimiento de diferentes centros de control de electrodomésticos.Para el mismo código de instrucción, diferentes electrodomésticos realizan diferentes funciones.La Figura 4 muestra la composición de los electrodomésticos seleccionados para su adición.
3. Diseño del software del sistema
El diseño del software del sistema incluye principalmente seis partes, que son el diseño de la página web de control remoto, el diseño del sistema de gestión de control central, el diseño del programa ATMegal28 del controlador principal del centro de control, el diseño del programa del coordinador CC2430, el diseño del programa del nodo de monitoreo CC2430 y el diseño del programa de adición selecta del CC2430.
3.1 Diseño del programa Coordinador ZigBee
El coordinador primero completa la inicialización de la capa de aplicación, establece el estado de la capa de aplicación y el estado de recepción en inactivo, luego activa las interrupciones globales e inicializa el puerto de E/S.Luego, el coordinador comienza a construir una red inalámbrica en estrella.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 pila es 5, el número máximo de bytes por envío es 93 y La velocidad en baudios del puerto serie es de 57 600 bit/s.El SL0W TIMER genera 10 interrupciones por segundo.Una vez establecida con éxito la red ZigBee, el coordinador envía su dirección a la MCU del centro de control.Aquí, la MCU del centro de control identifica al Coordinador 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 los hay, los datos se transmiten directamente a la MCU del centro de control;Determine si la MCU del centro de control tiene instrucciones enviadas; de ser así, envíe las instrucciones al nodo terminal ZigBee correspondiente;Juzgue si la seguridad está abierta, si hay un ladrón y, de ser así, envíe la información de la alarma a la 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 encender o apagar la luz, si el estado de la luz cambia, la nueva información del estado es transmitido al centro de control MC-U.
3.2 Programación del nodo terminal ZigBee
El nodo terminal ZigBee se refiere al nodo ZigBee inalámbrico controlado por el coordinador ZigBee.En el sistema, se encuentra principalmente el nodo de monitoreo y la adición opcional de un controlador de electrodomésticos.La inicialización de los nodos terminales ZigBee también incluye la inicialización de la capa de aplicación, la apertura de interrupciones y la inicialización de puertos de E/S.Luego intenta unirte a la red ZigBee.Es importante tener en cuenta que sólo los nodos finales con la configuración del coordinador ZigBee pueden unirse a la red.Si el nodo terminal ZigBee no logra unirse a la red, lo intentará nuevamente cada dos segundos hasta que se una exitosamente a la red.Después de unirse exitosamente a la red, el nodo terminal ZI-Gbee envía su información de registro al Coordinador ZigBee, que luego la reenvía a la 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 iluminación y seguridad.El programa es similar al coordinador ZigBee, excepto que el nodo de monitoreo necesita enviar datos al coordinador ZigBee, y luego el coordinador ZigBee envía datos a la 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 se puede completar directamente en la interrupción de la recepción de datos inalámbricos.En la interrupción de la recepción de datos inalámbricos, todos los nodos terminales traducen las instrucciones de control recibidas en los parámetros de control del propio nodo y no procesan las instrucciones inalámbricas recibidas en el programa principal del nodo.
4 Depuración en línea
La instrucción creciente para el código de instrucción del equipo fijo emitido por el sistema de gestión de control central se envía a la 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 terminal ZigBee. nodo por el coordinador.Cuando el nodo terminal recibe los datos, los datos se envían nuevamente a la PC a través del puerto serie.En esta PC, los datos recibidos por el nodo terminal ZigBee se comparan 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 36.000 paquetes.Los resultados de la prueba del software de prueba de transmisión de datos multiprotocolo se muestran en la Figura 6. La cantidad de paquetes correctos es 36 000, la cantidad de paquetes incorrectos es 0 y la tasa de precisión es del 100%.
La tecnología ZigBee se utiliza para realizar la conexión en red interna de un hogar inteligente, que tiene las ventajas de un control remoto conveniente, la incorporación 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.
Hora de publicación: 06-ene-2022