Smart home is in hûs as platfoarm, it brûken fan yntegreare bedradingstechnology, netwurkkommunikaasjetechnology, befeiligingstechnology, automatyske kontrôletechnology, audio- en fideotechnology om de húshâldlike foarsjennings te yntegrearjen, planning te meitsjen foar it bouwen fan effisjinte wenfoarsjennings en in systeem foar it behear fan famyljesaken, it ferbetterjen fan de feiligens, it gemak, it komfort, de keunstnerskip fan 'e hûs, en it realisearjen fan miljeubeskerming en enerzjybesparjende wenomjouwing. Op basis fan 'e lêste definysje fan smart home, ferwize wy nei de skaaimerken fan' e ZigBee-technology, it ûntwerp fan dit systeem, omfettet it needsaaklike in smart home-systeem (smart home (sintraal) kontrôlesysteem, húshâldlik ferljochtingskontrôlesysteem, hûsfeiligenssystemen), op basis fan it kombinearjen fan it húshâldlike bedradingssysteem, thúsnetwurksysteem, eftergrûnmuzyksysteem en húshâldlike omjouwingskontrôlesysteem. Op basis fan 'e befêstiging dat yntelliginsje libbet, wurde allinich alle nedige systemen folslein ynstalleare, en it húshâldlike systeem dat op syn minst ien opsjoneel systeem fan ien soarte of heger ynstalleare kin, kin yntelliginsje libbet. Dêrom kin dit systeem in yntelliginte hûs neamd wurde.
1. Systeemûntwerpskema
It systeem bestiet út kontroleare apparaten en apparaten foar ôfstânsbetsjinning yn 'e hûs. Dêrûnder binne de kontroleare apparaten yn 'e húshâlding benammen de kompjûter dy't tagong hat ta it ynternet, it kontrôlesintrum, it tafersjochknooppunt en de controller fan húshâldlike apparaten dy't tafoege wurde kinne. Apparaten foar ôfstânsbetsjinning besteane benammen út kompjûters op ôfstân en mobile tillefoans.
De wichtichste funksjes fan it systeem binne: 1) it blêdzjen fan 'e foarside fan' e webside, behear fan eftergrûnynformaasje; 2) Realisearje skeakelkontrôle fan húshâldlike apparaten, feiligens en ferljochting fia ynternet en mobile tillefoan; 3) Troch de RFID-module om brûkersidentifikaasje te realisearjen, om de statuswikseling fan 'e befeiligingsstatus binnen te foltôgjen, yn gefal fan diefstal fia SMS-alarm nei de brûker; 4) Troch de software fan it sintrale kontrôlebehearsysteem om de lokale kontrôle en statuswerjefte fan binnenferljochting en húshâldlike apparaten te foltôgjen; 5) Opslach fan persoanlike ynformaasje en opslach fan 'e status fan binnenapparatuer wurde foltôge mei de database. It is handich foar brûkers om de status fan binnenapparatuer op te freegjen fia it sintrale kontrôle- en behearsysteem.
2. Systeemhardware-ûntwerp
It hardware-ûntwerp fan it systeem omfettet it ûntwerp fan it kontrôlesintrum, it monitoaringsknooppunt en de opsjonele tafoeging fan 'e controller foar húshâldlike apparaten (nim de elektryske fancontroller as foarbyld).
2.1 It Kontrôlesintrum
De wichtichste funksjes fan it kontrôlesintrum binne as folget: 1) Om in draadloos ZigBee-netwurk te bouwen, alle monitoringknooppunten ta te foegjen oan it netwurk, en de ûntfangst fan nije apparatuer te realisearjen; 2) brûkersidentifikaasje, de brûker thús of werom fia de brûkerskaart om in befeiligingswiksel foar binnen te berikken; 3) As in ynbrekker de keamer ynkomt, in koart berjocht nei de brûker stjoere om te alarmearjen. Brûkers kinne ek befeiliging, ferljochting en húshâldlike apparaten kontrolearje fia koarte berjochten; 4) As it systeem allinnich rint, toant it LCD-skerm de hjoeddeistige systeemstatus, wat handich is foar brûkers om te besjen; 5) Bewarje de status fan elektryske apparatuer en stjoer it nei de PC om it systeem online te meitsjen.
De hardware stipet Carrier sense multiple access/Collision detection (CSMA/CA). De wurkspanning fan 2.0 ~ 3.6V is geunstich foar in leech enerzjyferbrûk fan it systeem. Stel in draadloos ZigBee-stjernetwurk binnen op troch ferbining te meitsjen mei de ZigBee-koördinatormodule yn it kontrôlesintrum. En alle monitoringknooppunten, selektearre om de húshâldlike apparaatcontroller ta te foegjen as it terminalknooppunt yn it netwurk om mei te dwaan oan it netwurk, om de draadloze ZigBee-netwurkkontrôle fan binnenfeiligens en húshâldlike apparaten te realisearjen.
2.2 Monitoaringknooppunten
De funksjes fan it tafersjochknooppunt binne as folget: 1) deteksje fan minsklike lichemssinjalen, lûd- en ljochtalarm as dieven ynfalle; 2) ljochtkontrôle, de kontrôlemodus is ferdield yn automatyske kontrôle en hânmjittige kontrôle, automatyske kontrôle is oan/út it ljocht automatysk neffens de sterkte fan it binnenljocht, hânmjittige kontrôle ljochtkontrôle is fia it sintrale kontrôlesysteem, (3) de alarmynformaasje en oare ynformaasje wurdt nei it kontrôlesintrum stjoerd, en ûntfangt kontrôlekommando's fan it kontrôlesintrum om de apparatuerkontrôle te foltôgjen.
Ynfraread plus mikrogolfdeteksjemodus is de meast foarkommende manier yn sinjaaldeteksje fan it minsklik lichem. De pyroelektryske ynfrareadsonde is RE200B, en it fersterkingsapparaat is BISS0001. RE200B wurdt oandreaun troch in spanning fan 3-10 V en hat in ynboude pyroelektryske dûbelgefoelige ynfrareadelemint. As it elemint ynfraread ljocht ûntfangt, sil it fotoelektryske effekt foarkomme by de poalen fan elk elemint en sil de lading opstapelje. BISS0001 is in digitaal-analoge hybride asIC besteande út in operasjonele fersterker, spanningskomparator, tastânkontroller, fertragingstiidtimer en blokkeartiidtimer. Tegearre mei de RE200B en in pear komponinten kin de passive pyroelektryske ynfrareadskeakel foarme wurde. De Ant-g100-module waard brûkt foar mikrogolfsensor, de sintrumfrekwinsje wie 10 GHz, en de maksimale opsettiid wie 6 μs. Yn kombinaasje mei de pyroelektryske ynfrareadmodule kin de flaterfrekwinsje fan doeldeteksje effektyf fermindere wurde.
De ljochtkontrôlemodule bestiet benammen út in ljochtgefoelige wjerstân en in ljochtkontrôlerelais. Ferbine de ljochtgefoelige wjerstân yn searje mei de ferstelbere wjerstân fan 10 K ω, ferbine dan it oare ein fan 'e ljochtgefoelige wjerstân mei de grûn, en ferbine it oare ein fan 'e ferstelbere wjerstân mei it hege nivo. De spanningswearde fan 'e twa wjerstânsferbiningspunten wurdt krigen fia de SCM analoog-nei-digitale omrekkener om te bepalen oft it stroomljocht oan is. De ferstelbere wjerstân kin troch de brûker oanpast wurde om te foldwaan oan 'e ljochtintensiteit as it ljocht krekt oan is. Binnenferljochtingsskakelaars wurde regele troch relais. Der kin mar ien ynfier/útfierpoarte berikt wurde.
2.3 Selektearje de tafoege húshâldlike apparaatcontroller
Kies om de kontrôle fan húshâldlike apparaten ta te foegjen, benammen neffens de funksje fan it apparaat om apparaatkontrôle te berikken, hjir as foarbyld de elektryske ventilator. Ventilatorkontrôle is it kontrôlesintrum, wêrby't PC-ventilatorkontrôle-ynstruksjes nei de elektryske ventilatorcontroller stjoerd wurde fia de ZigBee-netwurkymplemintaasje, ferskillende apparatenidentifikaasjenûmers binne oars, bygelyks, de bepalingen fan dizze oerienkomst fan ventilatoridentifikaasjenûmer is 122, it identifikaasjenûmer fan húshâldlike kleurentelevyzje is 123, wêrtroch't de erkenning fan ferskate kontrôlesintrums foar elektryske húshâldlike apparaten realisearre wurdt. Foar deselde ynstruksjekoade fiere ferskillende húshâldlike apparaten ferskillende funksjes út. Figuer 4 lit de gearstalling sjen fan húshâldlike apparaten dy't selektearre binne om ta te foegjen.
3. Untwerp fan systeemsoftware
It ûntwerp fan 'e systeemsoftware omfettet benammen seis ûnderdielen, nammentlik ûntwerp fan 'e webside foar ôfstânsbetsjinning, ûntwerp fan it sintraal kontrôlebehearsysteem, ûntwerp fan it ATMegal28-programma foar de haadcontroller fan it kontrôlesintrum, ûntwerp fan it CC2430-koördinatorprogramma, ûntwerp fan it CC2430-monitoringknooppuntprogramma, en ûntwerp fan it CC2430-selektearjen fan it tafoegjen fan apparaten.
3.1 Untwerp fan it ZigBee-koördinatorprogramma
De koördinator foltôget earst de ynisjalisaasje fan 'e applikaasjelaach, stelt de steat fan 'e applikaasjelaach en de ûntfangststeat yn op idle, skeakelt dan globale ûnderbrekkingen yn en inisjalisearret de I/O-poarte. De koördinator begjint dan mei it bouwen fan in draadloos stjernetwurk. Yn it protokol selektearret de koördinator automatysk de 2.4 GHz-band, it maksimale oantal bits per sekonde is 62 500, de standert PANID is 0 × 1347, de maksimale stackdjipte is 5, it maksimale oantal bytes per ferstjoering is 93, en de baudrate fan 'e seriële poarte is 57 600 bit/s. De SL0W TIMER genereart 10 ûnderbrekkingen per sekonde. Nei't it ZigBee-netwurk mei súkses oprjochte is, stjoert de koördinator syn adres nei de MCU fan it kontrôlesintrum. Hjir identifisearret de MCU fan it kontrôlesintrum de ZigBee-koördinator as lid fan it monitoringknooppunt, en syn identifisearre adres is 0. It programma giet de haadloop yn. Earst wurdt bepaald oft der nije gegevens ferstjoerd binne troch it terminalknooppunt, as dat sa is, wurde de gegevens direkt oerdroegen nei de MCU fan it kontrôlesintrum; Bepale oft de MCU fan it kontrôlesintrum ynstruksjes hat dy't nei ûnderen stjoerd binne, as dat sa is, stjoer de ynstruksjes dan nei it oerienkommende ZigBee-terminalknooppunt; Beoardielje oft de befeiliging iepen is, oft der in ynbrekker is, as dat sa is, stjoer de alarmynformaasje nei de MCU fan it kontrôlesintrum; Beoardielje oft it ljocht yn automatyske kontrôletastân is, as dat sa is, skeakelje de analoog-nei-digitale converter yn foar sampling, de samplingwearde is de kaai om it ljocht oan of út te skeakeljen, as de ljochttastân feroaret, wurdt de nije tastânynformaasje oerbrocht nei it kontrôlesintrum MC-U.
3.2 ZigBee Terminal Node Programming
In ZigBee-terminalknooppunt ferwiist nei it draadloze ZigBee-knooppunt dat bestjoerd wurdt troch de ZigBee-koördinator. Yn it systeem is it benammen it monitorknooppunt en de opsjonele tafoeging fan in húshâldlike apparaatcontroller. De inisjalisaasje fan ZigBee-terminalknooppunten omfettet ek de inisjalisaasje fan 'e applikaasjelaach, it iepenjen fan ûnderbrekkingen en it inisjalisearjen fan I/O-poarten. Besykje dan om mei te dwaan oan it ZigBee-netwurk. It is wichtich om te notearjen dat allinich einknooppunten mei in ZigBee-koördinatorynstelling meidwaan meie oan it netwurk. As it ZigBee-terminalknooppunt net by it netwurk komt, sil it elke twa sekonden it opnij besykje oant it mei súkses by it netwurk komt. Nei it mei súkses ferbinen mei it netwurk stjoert it ZI-Gbee-terminalknooppunt syn registraasje-ynformaasje nei de ZigBee-koördinator, dy't it dan trochstjoert nei de MCU fan it kontrôlesintrum om de registraasje fan it ZigBee-terminalknooppunt te foltôgjen. As it ZigBee-terminalknooppunt in monitorknooppunt is, kin it de kontrôle fan ferljochting en feiligens realisearje. It programma is fergelykber mei de ZigBee-koördinator, útsein dat it monitoringknooppunt gegevens nei de ZigBee-koördinator stjoere moat, en dan stjoert de ZigBee-koördinator gegevens nei de MCU fan it kontrôlesintrum. As it ZigBee-terminalknooppunt in elektryske fancontroller is, hoecht it allinich de gegevens fan 'e boppeste kompjûter te ûntfangen sûnder de steat te uploaden, sadat de kontrôle direkt foltôge wurde kin by it ûnderbrekken fan draadloze gegevensûntfangst. By ûnderbrekking fan draadloze gegevensûntfangst oersette alle terminalknooppunten de ûntfongen kontrôle-ynstruksjes nei de kontrôleparameters fan it knooppunt sels, en ferwurkje de ûntfongen draadloze ynstruksjes net yn it haadprogramma fan it knooppunt.
4 Online debuggen
De tanimmende ynstruksje foar de ynstruksjekoade fan fêste apparatuer útjûn troch it sintrale kontrôlebehearsysteem wurdt nei de MCU fan it kontrôlesintrum stjoerd fia de seriële poarte fan 'e kompjûter, en nei de koördinator fia de twa-line-ynterface, en dan troch de koördinator nei it ZigBee-terminalknooppunt. As it terminalknooppunt de gegevens ûntfangt, wurde de gegevens opnij fia de seriële poarte nei de PC stjoerd. Op dizze PC wurde de gegevens dy't ûntfongen binne troch it ZigBee-terminalknooppunt fergelike mei de gegevens dy't ferstjoerd binne troch it kontrôlesintrum. It sintrale kontrôlebehearsysteem stjoert 2 ynstruksjes elke sekonde. Nei 5 oeren testen stoppet de testsoftware as it sjen lit dat it totale oantal ûntfongen pakketten 36.000 pakketten is. De testresultaten fan 'e multi-protokol gegevensoerdracht testsoftware wurde werjûn yn figuer 6. It oantal juste pakketten is 36.000, it oantal ferkearde pakketten is 0, en de krektens is 100%.
ZigBee-technology wurdt brûkt om it ynterne netwurkjen fan smart home te realisearjen, wat de foardielen hat fan handige ôfstânsbetsjinning, fleksibele tafoeging fan nije apparatuer en betroubere kontrôleprestaasjes. RFTD-technology wurdt brûkt om brûkersidentifikaasje te realisearjen en systeemfeiligens te ferbetterjen. Troch tagong ta de GSM-module wurde de ôfstânsbetsjinning- en alarmfunksjes realisearre.
Pleatsingstiid: 6 jannewaris 2022