Casa inteligente é uma casa como plataforma, o uso de tecnologia de fiação integrada, tecnologia de comunicação de rede, tecnologia de segurança, tecnologia de controle automático, tecnologia de áudio e vídeo para integrar as instalações relacionadas à vida doméstica, cronograma para construir instalações residenciais eficientes e sistema de gerenciamento de assuntos familiares , melhorar a segurança doméstica, conveniência, conforto, arte e obter proteção ambiental e ambiente de vida com economia de energia. Com base na última definição de casa inteligente, consulte as características da tecnologia ZigBee, design deste sistema, o necessário contém um sistema de casa inteligente (sistema de controle de casa inteligente (central), sistema de controle de iluminação doméstica, sistemas de segurança residencial), com base no sistema de fiação doméstica, sistema de rede doméstica, sistema de música de fundo e sistema de controle de ambiente familiar. Na afirmação de que vive na inteligência, instalou todo o sistema necessário completamente apenas, e o sistema doméstico que instalou sistema opcional de um tipo e superior pelo menos pode chamar a inteligência vive. Portanto, este sistema pode ser chamado de casa inteligente.
1. Esquema de Design do Sistema
O sistema é composto por dispositivos controlados e dispositivos de controle remoto em casa. Entre eles, os dispositivos controlados da família incluem principalmente o computador que pode acessar a Internet, a central de controle, o nó de monitoramento e o controlador de eletrodomésticos que podem ser adicionados. Os dispositivos de controle remoto são compostos principalmente por computadores remotos e telefones celulares.
As principais funções do sistema são: 1) a página inicial da navegação da página web, gerenciamento de informações básicas; 2) Realizar o controle de interruptores de eletrodomésticos internos, segurança e iluminação através da Internet e do telefone celular; 3) Através do módulo RFID para realizar a identificação do usuário, de forma a completar a troca de status de segurança interna, em caso de roubo através de alarme SMS para o usuário; 4) Através do software do sistema de gerenciamento de controle central para completar o controle local e exibição de status da iluminação interna e eletrodomésticos; 5) O armazenamento de informações pessoais e o armazenamento do status do equipamento interno são concluídos usando o banco de dados. É conveniente para os usuários consultar o status do equipamento interno por meio do sistema central de controle e gerenciamento.
2. Projeto de hardware do sistema
O projeto de hardware do sistema inclui o projeto do centro de controle, o nó de monitoramento e a adição opcional do controlador de eletrodomésticos (tome o controlador do ventilador elétrico como exemplo).
2.1 O Centro de Controle
As principais funções do centro de controle são as seguintes: 1) Construir uma rede ZigBee sem fio, adicionar todos os nós de monitoramento à rede e realizar a recepção de novos equipamentos; 2) identificação do usuário, o usuário em casa ou de volta através do cartão de usuário para obter interruptor de segurança interna; 3) Quando um ladrão invadir a sala, envie uma mensagem curta ao usuário para alarmar. Os usuários também podem controlar a segurança interna, a iluminação e os eletrodomésticos por meio de mensagens curtas; 4) Quando o sistema está funcionando sozinho, o LCD exibe o status atual do sistema, o que é conveniente para os usuários visualizarem; 5) Armazene o estado do equipamento elétrico e envie-o ao PC para realizar o sistema online.
O hardware suporta detecção de acesso múltiplo/detecção de colisão (CSMA/CA). A tensão operacional de 2,0 ~ 3,6 V conduz ao baixo consumo de energia do sistema. Configure uma rede estrela ZigBee sem fio em ambientes internos conectando-se ao módulo coordenador ZigBee no centro de controle. E todos os nós de monitoramento, selecionados para adicionar o controlador de eletrodomésticos como o nó terminal na rede para ingressar na rede, de modo a realizar o controle de rede ZigBee sem fio de segurança interna e eletrodomésticos.
2.2 Nós de monitoramento
As funções do nó de monitoramento são as seguintes: 1) detecção de sinais do corpo humano, alarme sonoro e luminoso quando ladrões invadem; 2) controle de iluminação, o modo de controle é dividido em controle automático e controle manual, o controle automático liga/desliga a luz automaticamente de acordo com a intensidade da luz interna, o controle manual de iluminação é feito através do sistema de controle central, (3) o informações de alarme e outras informações enviadas ao centro de controle, e recebe comandos de controle do centro de controle para completar o controle do equipamento.
O modo de detecção de infravermelho mais micro-ondas é a forma mais comum de detecção de sinal do corpo humano. A sonda infravermelha piroelétrica é RE200B e o dispositivo de amplificação é BISS0001. RE200B é alimentado por tensão de 3-10 V e possui elemento infravermelho piroelétrico de dupla sensibilidade integrado. Quando o elemento recebe luz infravermelha, o efeito fotoelétrico ocorrerá nos pólos de cada elemento e a carga se acumulará. BISS0001 é um asIC híbrido digital-analógico composto por amplificador operacional, comparador de tensão, controlador de estado, temporizador de atraso e temporizador de bloqueio. Juntamente com o RE200B e alguns componentes, o interruptor infravermelho piroelétrico passivo pode ser formado. O módulo Ant-g100 foi utilizado para sensor de micro-ondas, a frequência central foi de 10 GHz e o tempo máximo de estabelecimento foi de 6μs. Combinado com o módulo infravermelho piroelétrico, a taxa de erro na detecção do alvo pode ser efetivamente reduzida.
O módulo de controle de luz é composto principalmente por um resistor fotossensível e um relé de controle de luz. Conecte o resistor fotossensível em série com o resistor ajustável de 10 K ω, depois conecte a outra extremidade do resistor fotossensível ao solo e conecte a outra extremidade do resistor ajustável ao alto nível. O valor da tensão dos dois pontos de conexão da resistência é obtido através do conversor analógico-digital SCM para determinar se a luz atual está acesa. A resistência ajustável pode ser ajustada pelo usuário para atender à intensidade da luz quando a luz acaba de ser ligada. Os interruptores de iluminação interna são controlados por relés. Apenas uma porta de entrada/saída pode ser alcançada.
2.3 Selecione o controlador de eletrodomésticos adicionado
Opte por adicionar o controle dos eletrodomésticos principalmente de acordo com a função do aparelho para conseguir o controle do aparelho, aqui o ventilador elétrico como exemplo. O controle do ventilador é o centro de controle, as instruções de controle do ventilador do PC serão enviadas ao controlador do ventilador elétrico por meio da implementação da rede ZigBee, o número de identificação de diferentes aparelhos é diferente, por exemplo, as disposições deste acordo, o número de identificação do ventilador é 122, o número de identificação da TV em cores doméstica é 123, realizando assim o reconhecimento de diferentes centros de controle de eletrodomésticos. Para o mesmo código de instrução, diferentes eletrodomésticos executam funções diferentes. A Figura 4 mostra a composição dos eletrodomésticos selecionados para adição.
3. Projeto de software do sistema
O design do software do sistema inclui principalmente seis partes, que são design de página da web de controle remoto, design de sistema de gerenciamento de controle central, design de programa ATMegal28 do controlador principal do centro de controle, design de programa de coordenador CC2430, design de programa de nó de monitoramento CC2430, design de programa de dispositivo de adição de seleção CC2430.
3.1 Projeto do programa Coordenador ZigBee
O coordenador primeiro conclui a inicialização da camada de aplicação, define o estado da camada de aplicação e o estado de recebimento como inativos, depois ativa as interrupções globais e inicializa a porta de E/S. O coordenador então começa a construir uma rede em estrela sem fio. No protocolo, o coordenador seleciona automaticamente a banda de 2,4 GHz, o número máximo de bits por segundo é 62.500, o PANID padrão é 0×1347, a profundidade máxima da pilha é 5, o número máximo de bytes por envio é 93 e a taxa de transmissão da porta serial é de 57.600 bits/s. O SL0W TIMER gera 10 interrupções por segundo. Após o estabelecimento bem-sucedido da rede ZigBee, o coordenador envia seu endereço para o MCU do centro de controle. Aqui, o MCU do centro de controle identifica o Coordenador ZigBee como um membro do nó de monitoramento e seu endereço identificado é 0. O programa entra no loop principal. Primeiro, determine se há novos dados enviados pelo nó terminal, se houver, os dados são transmitidos diretamente para o MCU do centro de controle; Determine se o MCU do centro de controle possui instruções enviadas; em caso afirmativo, envie as instruções para o nó terminal ZigBee correspondente; Julgue se a segurança está aberta, se há ladrão, em caso afirmativo, envie as informações do alarme para o MCU da central de controle; Julgue se a luz está no estado de controle automático, em caso afirmativo, ligue o conversor analógico-digital para amostragem, o valor da amostragem é a chave para ligar ou desligar a luz, se o estado da luz mudar, a nova informação do estado é transmitido ao centro de controle MC-U.
3.2 Programação do nó terminal ZigBee
O nó terminal ZigBee refere-se ao nó ZigBee sem fio controlado pelo coordenador ZigBee. No sistema, é principalmente o nó de monitoramento e a adição opcional de controlador de eletrodomésticos. A inicialização dos nós terminais ZigBee também inclui a inicialização da camada de aplicação, abertura de interrupções e inicialização de portas de E/S. Em seguida, tente entrar na rede ZigBee. É importante observar que apenas nós finais com configuração de coordenador ZigBee podem ingressar na rede. Se o nó terminal ZigBee não conseguir ingressar na rede, ele tentará novamente a cada dois segundos até ingressar na rede com sucesso. Após ingressar na rede com sucesso, o nó terminal ZI-Gbee envia suas informações de registro para o Coordenador ZigBee, que então as encaminha para o MCU do centro de controle para completar o registro do nó terminal ZigBee. Se o nó terminal ZigBee for um nó de monitoramento, ele poderá realizar o controle de iluminação e segurança. O programa é semelhante ao coordenador ZigBee, exceto que o nó de monitoramento precisa enviar dados ao coordenador ZigBee, e então o coordenador ZigBee envia os dados para o MCU do centro de controle. Se o nó terminal ZigBee for um controlador de ventilador elétrico, ele só precisa receber os dados do computador superior sem carregar o estado, para que seu controle possa ser concluído diretamente na interrupção do recebimento de dados sem fio. Na interrupção do recebimento de dados sem fio, todos os nós terminais traduzem as instruções de controle recebidas nos parâmetros de controle do próprio nó e não processam as instruções sem fio recebidas no programa principal do nó.
4 Depuração Online
A instrução crescente para o código de instrução do equipamento fixo emitido pelo sistema de gerenciamento de controle central é enviada ao MCU do centro de controle através da porta serial do computador, e ao coordenador através da interface de duas linhas, e depois para o terminal ZigBee nó pelo coordenador. Quando o nó terminal recebe os dados, os dados são enviados novamente ao PC através da porta serial. Neste PC, os dados recebidos pelo nó terminal ZigBee são comparados com os dados enviados pelo centro de controle. O sistema de gerenciamento de controle central envia 2 instruções por segundo. Após 5 horas de teste, o software de teste para quando mostra que o número total de pacotes recebidos é de 36.000 pacotes. Os resultados do teste do software de teste de transmissão de dados multiprotocolo são mostrados na Figura 6. O número de pacotes corretos é 36.000, o número de pacotes errados é 0 e a taxa de precisão é de 100%.
A tecnologia ZigBee é usada para realizar a rede interna de uma casa inteligente, que tem as vantagens de controle remoto conveniente, adição flexível de novos equipamentos e desempenho de controle confiável. A tecnologia RFTD é usada para identificar o usuário e melhorar a segurança do sistema. Através do acesso ao módulo GSM, são realizadas as funções de controle remoto e alarme.
Horário da postagem: 06/01/2022