Το Smart Home είναι ένα σπίτι ως πλατφόρμα, η χρήση ολοκληρωμένης τεχνολογίας καλωδίωσης, η τεχνολογία επικοινωνίας δικτύου, η τεχνολογία ασφαλείας, η τεχνολογία αυτόματου ελέγχου, η τεχνολογία ήχου και βίντεο για την ενσωμάτωση των εγκαταστάσεων που σχετίζονται με τη ζωή των νοικοκυριών, το χρονοδιάγραμμα για την οικοδόμηση αποτελεσματικών εγκαταστάσεων κατοικιών και διαχείρισης οικογενειακών υποθέσεων, βελτιώνουν την ασφάλεια στο σπίτι, την ευκολία, την άνεση, την τέχνη και την υλοποίηση του περιβάλλοντος προστασίας του περιβάλλοντος και εξοικονόμησης ενέργειας. Με βάση τον τελευταίο ορισμό του Smart Home, ανατρέξτε στα χαρακτηριστικά της τεχνολογίας Zigbee, στο σχεδιασμό αυτού του συστήματος, το απαραίτητο σε ένα σύστημα ελέγχου Smart Home (Smart Home), σύστημα ελέγχου φωτισμού οικιακής χρήσης, συστήματα οικιακής ασφάλειας). Σχετικά με την επιβεβαίωση που ζει σε νοημοσύνη, εγκατέστησε όλο το απαραίτητο σύστημα μόνο μόνο και το οικιακό σύστημα που εγκατέστησε προαιρετικό σύστημα ενός είδους και πάνω από τουλάχιστον μπορεί να καλέσει τη ζωή του. Ως εκ τούτου, αυτό το σύστημα μπορεί να ονομαστεί έξυπνο σπίτι.
1 Σχέδιο σχεδίασης συστήματος
Το σύστημα αποτελείται από ελεγχόμενες συσκευές και συσκευές τηλεχειρισμού στο σπίτι. Μεταξύ αυτών, οι ελεγχόμενες συσκευές στην οικογένεια περιλαμβάνουν κυρίως τον υπολογιστή που μπορεί να έχει πρόσβαση στο Διαδίκτυο, στο κέντρο ελέγχου, στον κόμβο παρακολούθησης και στον ελεγκτή των οικιακών συσκευών που μπορούν να προστεθούν. Οι συσκευές τηλεχειρισμού αποτελούνται κυρίως από απομακρυσμένους υπολογιστές και κινητά τηλέφωνα.
Οι κύριες λειτουργίες του συστήματος είναι: 1) η πρώτη σελίδα της περιήγησης στην ιστοσελίδα, η διαχείριση πληροφοριών φόντου, 2) να πραγματοποιήσετε τον έλεγχο διακόπτη των εσωτερικών οικιακών συσκευών, την ασφάλεια και τον φωτισμό μέσω του Διαδικτύου και του κινητού τηλεφώνου. 3) μέσω της μονάδας RFID για την πραγματοποίηση της ταυτότητας των χρηστών, έτσι ώστε να ολοκληρωθεί ο διακόπτης κατάστασης ασφαλείας εσωτερικού χώρου, σε περίπτωση κλοπής μέσω συναγερμού SMS στον χρήστη. 4) μέσω του λογισμικού του κεντρικού συστήματος διαχείρισης ελέγχου για την ολοκλήρωση της τοπικής απεικόνισης ελέγχου και κατάστασης του εσωτερικού φωτισμού και των οικιακών συσκευών. 5) Η αποθήκευση προσωπικών πληροφοριών και η αποθήκευση του εσωτερικού εξοπλισμού ολοκληρώθηκαν χρησιμοποιώντας τη βάση δεδομένων. Είναι βολικό για τους χρήστες να αναζητούν την κατάσταση του εσωτερικού εξοπλισμού μέσω του κεντρικού συστήματος ελέγχου και διαχείρισης.
2. Σχεδιασμός υλικού συστήματος
Ο σχεδιασμός υλικού του συστήματος περιλαμβάνει το σχεδιασμό του κέντρου ελέγχου, τον κόμβο παρακολούθησης και την προαιρετική προσθήκη του ελεγκτή οικιακής συσκευής (πάρτε τον ηλεκτρικό ελεγκτή ανεμιστήρα ως παράδειγμα).
2.1 Το κέντρο ελέγχου
Οι κύριες λειτουργίες του κέντρου ελέγχου είναι οι εξής: 1) για την οικοδόμηση ενός ασύρματου δικτύου Zigbee, προσθέστε όλους τους κόμβους παρακολούθησης στο δίκτυο και συνειδητοποιήστε την λήψη νέου εξοπλισμού. 2) ταυτοποίηση χρήστη, ο χρήστης στο σπίτι ή πίσω μέσω της κάρτας χρήστη για να επιτύχει διακόπτη ασφαλείας εσωτερικού χώρου. 3) Όταν ένας διαρρήκτης εισβάλλει στο δωμάτιο, στείλτε ένα σύντομο μήνυμα στον χρήστη σε συναγερμό. Οι χρήστες μπορούν επίσης να ελέγχουν την εσωτερική ασφάλεια, τις συσκευές φωτισμού και στο σπίτι μέσω σύντομων μηνυμάτων. 4) Όταν το σύστημα λειτουργεί μόνο του, η οθόνη LCD εμφανίζει την τρέχουσα κατάσταση του συστήματος, η οποία είναι βολική για τους χρήστες να βλέπουν. 5) Αποθηκεύστε την κατάσταση του ηλεκτρικού εξοπλισμού και στείλτε την στον υπολογιστή για να πραγματοποιήσετε το σύστημα στο διαδίκτυο.
Το υλικό υποστηρίζει την ανίχνευση πολλαπλής πρόσβασης/σύγκρουσης (CSMA/CA). Η τάση λειτουργίας του 2.0 ~ 3.6V ευνοεί την κατανάλωση χαμηλής ισχύος του συστήματος. Ρυθμίστε ένα ασύρματο δίκτυο αστέρων Zigbee σε εσωτερικούς χώρους συνδέοντας τη μονάδα συντονιστή ZigBee στο κέντρο ελέγχου. Και όλους τους κόμβους παρακολούθησης, που επιλέγονται για να προσθέσουν τον ελεγκτή οικιακής συσκευής ως τον κόμβο τερματικού στο δίκτυο για να συμμετάσχουν στο δίκτυο, έτσι ώστε να συνειδητοποιήσουν τον ασύρματο έλεγχο δικτύου ZigBee της εσωτερικής ασφάλειας και των οικιακών συσκευών.
2.2 Κόμβοι παρακολούθησης
Οι λειτουργίες του κόμβου παρακολούθησης είναι οι εξής: 1) Ανίχνευση σήματος ανθρώπινου σώματος, ήχος και ελαφρός συναγερμός όταν οι κλέφτες εισβάλλουν. 2) Έλεγχος φωτισμού, ο τρόπος ελέγχου χωρίζεται σε αυτόματο έλεγχο και χειροκίνητο έλεγχο, ο αυτόματος έλεγχος είναι ενεργοποιημένος/απενεργοποιείται αυτόματα ανάλογα με τη δύναμη του εσωτερικού φωτός, ο χειρωνακτικός έλεγχος φωτισμού είναι μέσω του κεντρικού συστήματος ελέγχου, (3) οι πληροφορίες συναγερμού και άλλες πληροφορίες που αποστέλλονται στο κέντρο ελέγχου και λαμβάνουν εντολές ελέγχου από το κέντρο ελέγχου για να ολοκληρωθεί ο έλεγχος του εξοπλισμού.
Η λειτουργία ανίχνευσης μικροκυμάτων υπέρ του μικροκυμάτων είναι ο πιο συνηθισμένος τρόπος στην ανίχνευση σήματος ανθρώπινου σώματος. Ο πυριηλεκτρικός ανιχνευτής υπέρυθρης ακτινοβολίας είναι RE200B και η συσκευή ενίσχυσης είναι BISS0001. Το RE200B τροφοδοτείται από τάση 3-10 V και διαθέτει ενσωματωμένο πυριωδικό υπέρυθρο στοιχείο ευαίσθητου διπλού ευαίσθητου. Όταν το στοιχείο λαμβάνει υπέρυθρο φως, το φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα θα εμφανιστεί στους πόλους κάθε στοιχείου και το φορτίο θα συσσωρευτεί. Το BISS0001 είναι ένα υβριδικό ASIC ψηφιακού αναλόγου που αποτελείται από επιχειρησιακό ενισχυτή, συγκριτή τάσης, ελεγκτή κατάστασης, χρονοδιακόπτη χρόνου καθυστέρησης και χρονοδιακόπτη χρόνου αποκλεισμού. Μαζί με το RE200B και μερικά συστατικά, μπορεί να σχηματιστεί ο παθητικός διακόπτης υπέρυθρων ηλεκτρικών υπέρυθρων. Η μονάδα ANT-G100 χρησιμοποιήθηκε για τον αισθητήρα μικροκυμάτων, η κεντρική συχνότητα ήταν 10 GHz και ο μέγιστος χρόνος εγκατάστασης ήταν 6μs. Σε συνδυασμό με την ενότητα υπέρυθρων πυρετών, ο ρυθμός σφάλματος της ανίχνευσης στόχου μπορεί να μειωθεί αποτελεσματικά.
Η μονάδα ελέγχου φωτός αποτελείται κυρίως από φωτοευαισθητικές αντιστάσεις και ρελέ ελέγχου φωτός. Συνδέστε τη φωτοευαίσθητη αντίσταση σε σειρά με την ρυθμιζόμενη αντίσταση των 10 K ω, στη συνέχεια συνδέστε το άλλο άκρο της φωτοευαίσθητης αντίστασης στο έδαφος και συνδέστε το άλλο άκρο της ρυθμιζόμενης αντίστασης στο υψηλό επίπεδο. Η τιμή τάσης των δύο σημείων σύνδεσης αντίστασης επιτυγχάνεται μέσω του μετατροπέα αναλογικού προς ψηφιακό SCM για να προσδιοριστεί εάν το τρέχον φως είναι ενεργοποιημένο. Η ρυθμιζόμενη αντίσταση μπορεί να ρυθμιστεί από το χρήστη για να ικανοποιήσει την ένταση του φωτός όταν το φως είναι μόλις ενεργοποιημένο. Οι διακόπτες εσωτερικού φωτισμού ελέγχονται με ρελέ. Μπορεί να επιτευχθεί μόνο μία θύρα εισόδου/εξόδου.
2.3 Επιλέξτε τον προστιθέμενο ελεγκτή οικιακής συσκευής
Επιλέξτε να προσθέσετε τον έλεγχο των οικιακών συσκευών κυρίως ανάλογα με τη λειτουργία της συσκευής για την επίτευξη ελέγχου συσκευών, εδώ στον ηλεκτρικό ανεμιστήρα ως παράδειγμα. Ο έλεγχος του ανεμιστήρα είναι το κέντρο ελέγχου θα είναι οι οδηγίες ελέγχου ανεμιστήρων PC που αποστέλλονται στον ελεγκτή ηλεκτρικού ανεμιστήρα μέσω της υλοποίησης του δικτύου ZigBee, διαφορετικός αριθμός αναγνώρισης συσκευών είναι διαφορετικός. Για τον ίδιο κωδικό εντολής, διαφορετικές συσκευές στο σπίτι εκτελούν διαφορετικές λειτουργίες. Το σχήμα 4 δείχνει τη σύνθεση των οικιακών συσκευών που επιλέχθηκαν για προσθήκη.
3. Σχεδιασμός λογισμικού συστήματος
Ο σχεδιασμός λογισμικού συστήματος περιλαμβάνει κυρίως έξι μέρη, τα οποία είναι σχεδιασμός ιστοσελίδας τηλεχειριστηρίου, σχεδιασμός προγράμματος διαχείρισης κεντρικού ελέγχου, ο κύριος ελεγκτής ATMEGAL28, σχεδιασμός προγράμματος CC2430, σχεδιασμός προγράμματος συντονιστή CC2430, σχεδιασμός προγράμματος CC2430 Select Program Design.
3.1 Σχεδιασμός προγράμματος συντονιστή Zigbee
Ο συντονιστής ολοκληρώνει πρώτα την αρχικοποίηση του επιπέδου εφαρμογής, ορίζει την κατάσταση του επιπέδου εφαρμογής και λαμβάνει κατάσταση σε αδράνεια και στη συνέχεια ενεργοποιεί τις παγκόσμιες διακοπές και αρχικοποιεί τη θύρα I/O. Ο συντονιστής αρχίζει στη συνέχεια να κατασκευάζει ένα ασύρματο δίκτυο αστέρων. Στο πρωτόκολλο, ο συντονιστής επιλέγει αυτόματα τη ζώνη των 2,4 GHz, ο μέγιστος αριθμός bits ανά δευτερόλεπτο είναι 62 500, το προεπιλεγμένο PANID είναι 0 × 1347, το μέγιστο βάθος στοίβας είναι 5, ο μέγιστος αριθμός bytes ανά αποστολή είναι 93 και ο ρυθμός BAUD Serial Port είναι 57 600 bit/s. Ο χρονοδιακόπτης SL0W παράγει 10 διακοπές ανά δευτερόλεπτο. Αφού εγκατασταθεί με επιτυχία το δίκτυο Zigbee, ο συντονιστής στέλνει τη διεύθυνσή του στο MCU του κέντρου ελέγχου. Εδώ, το κέντρο ελέγχου MCU προσδιορίζει τον συντονιστή Zigbee ως μέλος του κόμβου παρακολούθησης και η προσδιορισμένη διεύθυνση του είναι 0. Το πρόγραμμα εισέρχεται στον κύριο βρόχο. Πρώτον, καθορίστε εάν υπάρχουν νέα δεδομένα που αποστέλλονται από τον τερματικό κόμβο, εάν υπάρχουν, τα δεδομένα μεταδίδονται άμεσα στο MCU του κέντρου ελέγχου. Προσδιορίστε εάν το MCU του Κέντρου Ελέγχου έχει οδηγίες που αποστέλλονται, αν ναι, στείλτε τις οδηγίες στον αντίστοιχο τερματικό κόμβο ZigBee. Κρίνετε αν η ασφάλεια είναι ανοιχτή, αν υπάρχει διαρρήκτης, αν ναι, στείλτε τις πληροφορίες συναγερμού στο MCU του Κέντρου Ελέγχου. Κρίνοντας εάν το φως βρίσκεται σε αυτόματη κατάσταση ελέγχου, εάν ναι, ενεργοποιήστε τον αναλογικό προς ψηφιακό μετατροπέα για δειγματοληψία, η τιμή δειγματοληψίας είναι το κλειδί για να ενεργοποιήσετε ή να απενεργοποιήσετε το φως, εάν αλλάξει η κατάσταση φωτός, οι νέες πληροφορίες μεταδίδονται στο κέντρο ελέγχου MC-U.
3.2 Προγραμματισμός τερματικού κόμβου ZigBee
Ο τερματικός κόμβος Zigbee αναφέρεται στον ασύρματο κόμβο Zigbee που ελέγχεται από τον συντονιστή Zigbee. Στο σύστημα, είναι κυρίως ο κόμβος παρακολούθησης και η προαιρετική προσθήκη του ελεγκτή οικιακής συσκευής. Η αρχικοποίηση των τερματικών κόμβων ZigBee περιλαμβάνει επίσης την αρχικοποίηση του επιπέδου εφαρμογής, το άνοιγμα των διακοπών και την προετοιμασία των θυρών I/O. Στη συνέχεια, προσπαθήστε να συμμετάσχετε στο δίκτυο Zigbee. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι μόνο οι τερματικοί κόμβοι με τη ρύθμιση του συντονιστή Zigbee επιτρέπεται να συμμετάσχουν στο δίκτυο. Εάν ο τερματικός κόμβος Zigbee αποτύχει να συμμετάσχει στο δίκτυο, θα προσπαθήσει ξανά κάθε δύο δευτερόλεπτα μέχρι να συμμετάσχει με επιτυχία στο δίκτυο. Αφού συμμετείχε με επιτυχία στο δίκτυο, ο τερματικός κόμβος Zi-GBEE στέλνει τα στοιχεία εγγραφής του στον συντονιστή ZigBee, ο οποίος στη συνέχεια το προωθεί στο MCU του Κέντρου Ελέγχου για να ολοκληρώσει την καταχώριση του τερματικού κόμβου ZigBee. Εάν ο τερματικός κόμβος Zigbee είναι ένας κόμβος παρακολούθησης, μπορεί να συνειδητοποιήσει τον έλεγχο του φωτισμού και της ασφάλειας. Το πρόγραμμα είναι παρόμοιο με τον συντονιστή ZigBee, εκτός από το ότι ο κόμβος παρακολούθησης πρέπει να στείλει δεδομένα στον συντονιστή Zigbee και στη συνέχεια ο συντονιστής Zigbee στέλνει δεδομένα στο MCU του κέντρου ελέγχου. Εάν ο τερματικός κόμβος ZigBee είναι ένας ηλεκτρικός ελεγκτής ανεμιστήρα, χρειάζεται μόνο να λάβει τα δεδομένα του ανώτερου υπολογιστή χωρίς να μεταφορτώσει την κατάσταση, οπότε ο έλεγχος του μπορεί να ολοκληρωθεί άμεσα στη διακοπή της λήψης ασύρματων δεδομένων. Στα ασύρματα δεδομένα που λαμβάνουν διακοπή, όλοι οι τερματικοί κόμβοι μεταφράζουν τις ληφθείσες οδηγίες ελέγχου στις παραμέτρους ελέγχου του ίδιου του κόμβου και δεν επεξεργάζονται τις ληφθείσες ασύρματες οδηγίες στο κύριο πρόγραμμα του κόμβου.
4 online debugging
Η αυξανόμενη εντολή για τον κωδικό εντολής του σταθερού εξοπλισμού που εκδίδεται από το κεντρικό σύστημα διαχείρισης ελέγχου αποστέλλεται στο MCU του Κέντρου Ελέγχου μέσω της σειριακής θύρας του υπολογιστή και στον συντονιστή μέσω της διεπαφής δύο γραμμών και στη συνέχεια στον κόμβο του τερματικού Zigbee από τον συντονιστή. Όταν ο τερματικός κόμβος λαμβάνει τα δεδομένα, τα δεδομένα αποστέλλονται ξανά στον υπολογιστή μέσω της σειριακής θύρας. Σε αυτόν τον υπολογιστή, τα δεδομένα που λαμβάνονται από τον τερματικό κόμβο ZigBee συγκρίνονται με τα δεδομένα που αποστέλλονται από το κέντρο ελέγχου. Το κεντρικό σύστημα διαχείρισης ελέγχου στέλνει 2 οδηγίες κάθε δευτερόλεπτο. Μετά από 5 ώρες δοκιμών, το λογισμικό δοκιμών σταματάει όταν δείχνει ότι ο συνολικός αριθμός των ελήφθων πακέτων είναι 36.000 πακέτα. Τα αποτελέσματα των δοκιμών του λογισμικού δοκιμών μετάδοσης δεδομένων πολλαπλών προ-πρωτόκολλο παρουσιάζονται στο σχήμα 6. Ο αριθμός των σωστών πακέτων είναι 36 000, ο αριθμός των λανθασμένων πακέτων είναι 0 και το ποσοστό ακρίβειας είναι 100%.
Η τεχνολογία ZigBee χρησιμοποιείται για την υλοποίηση της εσωτερικής δικτύωσης του Smart Home, η οποία έχει τα πλεονεκτήματα του βολικού τηλεχειριστηρίου, την ευέλικτη προσθήκη νέου εξοπλισμού και την αξιόπιστη απόδοση ελέγχου. Η τεχνολογία RFTD χρησιμοποιείται για την υλοποίηση της ταυτότητας των χρηστών και τη βελτίωση της ασφάλειας του συστήματος. Μέσω της πρόσβασης της μονάδας GSM, πραγματοποιούνται οι λειτουργίες τηλεχειρισμού και συναγερμού.
Χρόνος δημοσίευσης: Ιαν-06-2022