La casa intelligente è una casa come piattaforma, l'uso della tecnologia di cablaggio integrato, della tecnologia di comunicazione di rete, della tecnologia di sicurezza, della tecnologia di controllo automatico, della tecnologia audio e video per integrare le strutture legate alla vita domestica, del programma per costruire strutture residenziali efficienti e un sistema di gestione degli affari familiari , migliorare la sicurezza domestica, la comodità, il comfort, l'abilità artistica e realizzare la protezione dell'ambiente e un ambiente di vita a risparmio energetico. Basato sull'ultima definizione di casa intelligente, fare riferimento alle caratteristiche della tecnologia ZigBee, alla progettazione di questo sistema, il necessario contiene un sistema di casa intelligente (sistema di controllo (centrale) della casa intelligente, sistema di controllo dell'illuminazione domestica, sistemi di sicurezza domestica), sulla base del sistema di cablaggio domestico, del sistema di rete domestica, del sistema di musica di sottofondo e del sistema di controllo dell'ambiente familiare. Sulla base dell'affermazione che vive nell'intelligenza, sono installati completamente solo tutti i sistemi necessari e il sistema domestico che ha installato un sistema opzionale di un tipo e superiore almeno può chiamare intelligenza. Pertanto, questo sistema può essere chiamato casa intelligente.
1. Schema di progettazione del sistema
Il sistema è composto da dispositivi controllati e dispositivi di controllo remoto nell'abitazione. Tra questi, i dispositivi controllati della famiglia includono principalmente il computer che può accedere a Internet, il centro di controllo, il nodo di monitoraggio e il controller degli elettrodomestici che possono essere aggiunti. I dispositivi di controllo remoto sono composti principalmente da computer remoti e telefoni cellulari.
Le principali funzionalità del sistema sono: 1) prima pagina di navigazione della pagina web, gestione delle informazioni di background; 2) Realizzare il controllo degli interruttori degli elettrodomestici interni, della sicurezza e dell'illuminazione tramite Internet e telefono cellulare; 3) Attraverso il modulo RFID per realizzare l'identificazione dell'utente, in modo da completare il cambio di stato della sicurezza interna, in caso di furto tramite allarme SMS all'utente; 4) Attraverso il software del sistema di gestione del controllo centrale per completare il controllo locale e la visualizzazione dello stato dell'illuminazione interna e degli elettrodomestici; 5) L'archiviazione delle informazioni personali e l'archiviazione dello stato delle apparecchiature interne vengono completate utilizzando il database. È conveniente per gli utenti interrogare lo stato delle apparecchiature interne attraverso il sistema di controllo e gestione centrale.
2. Progettazione dell'hardware del sistema
La progettazione hardware del sistema comprende la progettazione del centro di controllo, del nodo di monitoraggio e l'aggiunta opzionale del controller dell'elettrodomestico (prendiamo come esempio il controller del ventilatore elettrico).
2.1 Il Centro di Controllo
Le funzioni principali del centro di controllo sono le seguenti: 1) Costruire una rete ZigBee wireless, aggiungere tutti i nodi di monitoraggio alla rete e realizzare la ricezione di nuove apparecchiature; 2) identificazione dell'utente, l'utente a casa o sul retro tramite la tessera utente per ottenere l'interruttore di sicurezza interna; 3) Quando un ladro si intromette nella stanza, invia un breve messaggio all'utente per allarmarlo. Gli utenti possono anche controllare la sicurezza interna, l'illuminazione e gli elettrodomestici tramite brevi messaggi; 4) Quando il sistema funziona da solo, il display LCD visualizza lo stato corrente del sistema, che è comodo da visualizzare per gli utenti; 5) Memorizzare lo stato delle apparecchiature elettriche e inviarlo al PC per realizzare l'impianto on-line.
L'hardware supporta il rilevamento di accessi multipli/collisioni con rilevamento della portante (CSMA/CA). La tensione operativa di 2,0 ~ 3,6 V favorisce un basso consumo energetico del sistema. Configura una rete stellare ZigBee wireless all'interno collegandoti al modulo coordinatore ZigBee nel centro di controllo. E tutti i nodi di monitoraggio, selezionati per aggiungere il controller dell'elettrodomestico come nodo terminale nella rete per unirsi alla rete, in modo da realizzare il controllo della rete ZigBee wireless della sicurezza interna e degli elettrodomestici.
2.2 Nodi di monitoraggio
Le funzioni del nodo di monitoraggio sono le seguenti: 1) rilevamento del segnale del corpo umano, allarme sonoro e luminoso in caso di invasione dei ladri; 2) controllo dell'illuminazione, la modalità di controllo è divisa in controllo automatico e controllo manuale, il controllo automatico accende/spegne la luce automaticamente in base all'intensità della luce interna, il controllo manuale dell'illuminazione avviene attraverso il sistema di controllo centrale, (3) il informazioni sugli allarmi e altre informazioni inviate al centro di controllo e riceve comandi di controllo dal centro di controllo per completare il controllo dell'apparecchiatura.
La modalità di rilevamento a infrarossi e microonde è la modalità più comune per il rilevamento del segnale del corpo umano. La sonda piroelettrica a infrarossi è RE200B e il dispositivo di amplificazione è BISS0001. RE200B è alimentato da una tensione di 3-10 V e dispone di un elemento infrarosso piroelettrico a doppia sensibilità incorporato. Quando l'elemento riceve la luce infrarossa, l'effetto fotoelettrico si verificherà ai poli di ciascun elemento e la carica si accumulerà. BISS0001 è un asIC ibrido digitale-analogico composto da amplificatore operazionale, comparatore di tensione, controller di stato, timer di ritardo e timer di blocco. Insieme a RE200B e ad alcuni componenti è possibile realizzare l'interruttore piroelettrico passivo a infrarossi. Il modulo Ant-g100 è stato utilizzato per il sensore a microonde, la frequenza centrale era di 10 GHz e il tempo massimo di stabilizzazione era di 6μs. In combinazione con il modulo a infrarossi piroelettrico, il tasso di errore nel rilevamento del bersaglio può essere ridotto efficacemente.
Il modulo di controllo della luce è composto principalmente da un resistore fotosensibile e un relè di controllo della luce. Collegare il resistore fotosensibile in serie con il resistore regolabile da 10 K ω, quindi collegare l'altra estremità del resistore fotosensibile a terra e collegare l'altra estremità del resistore regolabile al livello alto. Il valore di tensione dei due punti di connessione della resistenza viene ottenuto tramite il convertitore analogico-digitale SCM per determinare se la luce corrente è accesa. La resistenza regolabile può essere regolata dall'utente per soddisfare l'intensità della luce quando la luce è appena accesa. Gli interruttori dell'illuminazione interna sono controllati da relè. È possibile ottenere una sola porta di ingresso/uscita.
2.3 Selezionare il controller dell'elettrodomestico aggiunto
Scegliere di aggiungere il controllo degli elettrodomestici principalmente in base alla funzione del dispositivo per ottenere il controllo del dispositivo, qui ad esempio il ventilatore elettrico. Il controllo della ventola è il centro di controllo e le istruzioni di controllo della ventola del PC verranno inviate al controller della ventola elettrica tramite l'implementazione della rete ZigBee, il numero di identificazione dei diversi apparecchi è diverso, ad esempio, le disposizioni di questo accordo il numero di identificazione della ventola è 122, il numero di identificazione della TV a colori domestica è 123, realizzando così il riconoscimento di diversi centri di controllo degli elettrodomestici. Per lo stesso codice di istruzione, diversi elettrodomestici svolgono funzioni diverse. La Figura 4 mostra la composizione degli elettrodomestici selezionati per l'aggiunta.
3. Progettazione del software di sistema
La progettazione del software di sistema comprende principalmente sei parti, ovvero progettazione della pagina Web di controllo remoto, progettazione del sistema di gestione del controllo centrale, progettazione del programma ATMegal28 del controller principale del centro di controllo, progettazione del programma del coordinatore CC2430, progettazione del programma del nodo di monitoraggio CC2430, progettazione del programma di selezione e aggiunta del dispositivo CC2430.
3.1 Progettazione del programma ZigBee Coordinator
Il coordinatore completa innanzitutto l'inizializzazione del livello dell'applicazione, imposta lo stato del livello dell'applicazione e lo stato di ricezione su inattivo, quindi attiva gli interrupt globali e inizializza la porta I/O. Il coordinatore inizia quindi a costruire una rete stellare wireless. Nel protocollo, il coordinatore seleziona automaticamente la banda a 2,4 GHz, il numero massimo di bit al secondo è 62 500, il PANID predefinito è 0×1347, la profondità massima dello stack è 5, il numero massimo di byte per invio è 93 e la velocità di trasmissione della porta seriale è di 57 600 bit/s. Il TIMER SL0W genera 10 interruzioni al secondo. Dopo che la rete ZigBee è stata stabilita con successo, il coordinatore invia il suo indirizzo all'MCU del centro di controllo. Qui, l'MCU del centro di controllo identifica lo ZigBee Coordinator come membro del nodo di monitoraggio e il suo indirizzo identificato è 0. Il programma entra nel ciclo principale. Innanzitutto, determinare se ci sono nuovi dati inviati dal nodo terminale, in caso affermativo, i dati vengono trasmessi direttamente all'MCU del centro di controllo; Determinare se l'MCU del centro di controllo ha istruzioni inviate e, in tal caso, inviare le istruzioni al nodo terminale ZigBee corrispondente; Giudica se la sicurezza è aperta, se c'è un ladro, in tal caso, invia le informazioni di allarme all'MCU del centro di controllo; Giudica se la luce è nello stato di controllo automatico, in tal caso, accendi il convertitore analogico-digitale per il campionamento, il valore di campionamento è la chiave per accendere o spegnere la luce, se lo stato della luce cambia, le informazioni sul nuovo stato sono trasmesso al centro di controllo MC-U.
3.2 Programmazione del nodo terminale ZigBee
Il nodo terminale ZigBee si riferisce al nodo ZigBee wireless controllato dal coordinatore ZigBee. Nel sistema si tratta principalmente del nodo di monitoraggio e dell'aggiunta opzionale del controller dell'elettrodomestico. L'inizializzazione dei nodi terminali ZigBee include anche l'inizializzazione del livello di applicazione, l'apertura degli interrupt e l'inizializzazione delle porte I/O. Quindi prova ad unirti alla rete ZigBee. È importante notare che solo i nodi finali con la configurazione del coordinatore ZigBee possono unirsi alla rete. Se il nodo terminale ZigBee non riesce a connettersi alla rete, riproverà ogni due secondi finché non si connetterà correttamente alla rete. Dopo essersi unito con successo alla rete, il nodo terminale ZI-Gbee invia le sue informazioni di registrazione al coordinatore ZigBee, che poi le inoltra all'MCU del centro di controllo per completare la registrazione del nodo terminale ZigBee. Se il nodo terminale ZigBee è un nodo di monitoraggio, può realizzare il controllo dell'illuminazione e della sicurezza. Il programma è simile al coordinatore ZigBee, tranne per il fatto che il nodo di monitoraggio deve inviare i dati al coordinatore ZigBee, quindi il coordinatore ZigBee invia i dati all'MCU del centro di controllo. Se il nodo terminale ZigBee è un controller per ventilatori elettrici, deve solo ricevere i dati del computer superiore senza caricare lo stato, quindi il suo controllo può essere completato direttamente nell'interruzione della ricezione dei dati wireless. Nell'interruzione della ricezione dei dati wireless, tutti i nodi terminali traducono le istruzioni di controllo ricevute nei parametri di controllo del nodo stesso e non elaborano le istruzioni wireless ricevute nel programma principale del nodo.
4 Debug in linea
L'istruzione crescente per il codice di istruzione delle apparecchiature fisse emessa dal sistema di gestione del controllo centrale viene inviata all'MCU del centro di controllo attraverso la porta seriale del computer, e al coordinatore attraverso l'interfaccia a due linee, e quindi al terminale ZigBee nodo da parte del coordinatore. Quando il nodo terminale riceve i dati, i dati vengono nuovamente inviati al PC tramite la porta seriale. Su questo PC i dati ricevuti dal nodo terminale ZigBee vengono confrontati con i dati inviati dal centro di controllo. Il sistema di gestione del controllo centrale invia 2 istruzioni ogni secondo. Dopo 5 ore di test, il software di test si interrompe quando mostra che il numero totale di pacchetti ricevuti è di 36.000 pacchetti. I risultati del test del software di test della trasmissione dati multiprotocollo sono mostrati nella Figura 6. Il numero di pacchetti corretti è 36.000, il numero di pacchetti errati è 0 e il tasso di precisione è 100%.
La tecnologia ZigBee viene utilizzata per realizzare la rete interna della casa intelligente, che presenta i vantaggi di un comodo controllo remoto, aggiunta flessibile di nuove apparecchiature e prestazioni di controllo affidabili. La tecnologia RFTD viene utilizzata per realizzare l'identificazione dell'utente e migliorare la sicurezza del sistema. Attraverso l'accesso al modulo GSM si realizzano le funzioni di controllo remoto e allarme.
Orario di pubblicazione: 06 gennaio 2022