Smart home minangka omah minangka platform, nggunakake teknologi kabel terpadu, teknologi komunikasi jaringan, teknologi keamanan, teknologi kontrol otomatis, teknologi audio lan video kanggo nggabungake fasilitas sing gegandhengan karo urip kluwarga, jadwal kanggo mbangun fasilitas omah sing efisien lan sistem manajemen urusan kulawarga. , nambah keamanan omah, penak, comfort, kesenian, lan éling pangayoman lingkungan lan energi nyimpen lingkungan urip. Adhedhasar definisi paling anyar babagan omah cerdas, deleng karakteristik teknologi ZigBee, desain sistem iki, sing dibutuhake ngemot sistem omah cerdas (sistem kontrol omah cerdas (tengah), sistem kontrol lampu rumah tangga, sistem keamanan omah), adhedhasar sistem wiring kluwarga, sistem jaringan omah, sistem musik latar mburi lan sistem kontrol lingkungan kulawarga. Ing affirmation sing urip ing Intelligence, diinstal kabeh sistem perlu rampung mung, lan sistem kluwarga sing diinstal sistem opsional siji lan ndhuwur paling bisa nelpon Intelligence urip ing. Mulane, sistem iki bisa disebut ngarep cerdas.
1. Skema Desain Sistem
Sistem kasebut dumadi saka piranti sing dikontrol lan piranti remot kontrol ing omah. Ing antarane, piranti sing dikontrol ing kulawarga utamane kalebu komputer sing bisa ngakses Internet, pusat kontrol, simpul pemantauan lan pengontrol peralatan rumah tangga sing bisa ditambahake. Piranti kontrol remot utamane dumadi saka komputer remot lan telpon seluler.
Fungsi utama sistem yaiku: 1) kaca ngarep browsing kaca web, manajemen informasi latar mburi; 2) Mujudake kontrol switch peralatan rumah tangga njero ruangan, keamanan lan cahya liwat Internet lan ponsel; 3) Liwat modul RFID kanggo mujudake identifikasi pangguna, supaya bisa ngrampungake ngalih status keamanan njero ruangan, ing kasus nyolong liwat weker SMS menyang pangguna; 4) Liwat piranti lunak sistem manajemen kontrol pusat kanggo ngrampungake kontrol lokal lan tampilan status lampu njero ruangan lan peralatan rumah tangga; 5) Panyimpenan informasi pribadhi lan panyimpenan status peralatan njero ruangan rampung kanthi nggunakake database. Iku trep kanggo pangguna kanggo takon status peralatan njero ruangan liwat kontrol tengah lan sistem manajemen.
2. Sistem Hardware Design
Desain hardware sistem kalebu desain pusat kontrol, simpul ngawasi lan tambahan opsional saka controller piranti ngarep (njupuk controller penggemar listrik minangka conto).
2.1 Pusat Kontrol
Fungsi utama pusat kontrol kaya ing ngisor iki: 1) Kanggo mbangun jaringan ZigBee nirkabel, nambah kabeh simpul ngawasi menyang jaringan, lan éling resepsi peralatan anyar; 2) identifikasi pangguna, pangguna ing omah utawa bali liwat kertu pangguna kanggo entuk switch keamanan njero ruangan; 3) Nalika maling mlebu kamar, ngirim pesen singkat kanggo pangguna kanggo weker. Pangguna uga bisa ngontrol keamanan njero ruangan, lampu lan peralatan omah liwat pesen singkat; 4) Nalika sistem mlaku piyambak, LCD nampilake status sistem saiki, kang trep kanggo pangguna kanggo ndeleng; 5) Simpen negara peralatan electrical lan ngirim menyang PC kanggo mujudaken sistem online.
Hardware ndhukung Carrier sense multiple access/Collision detection (CSMA/CA). Tegangan operasi saka 2.0 ~ 3.6V kondusif kanggo konsumsi daya kurang saka sistem. Nggawe jaringan bintang ZigBee nirkabel ing jero ruangan kanthi nyambungake menyang modul koordinator ZigBee ing pusat kontrol. Lan kabeh kelenjar ngawasi, dipilih kanggo nambah controller piranti ngarep minangka simpul terminal ing jaringan kanggo nggabungake jaringan, supaya minangka kanggo éling kontrol jaringan ZigBee nirkabel keamanan njero ruangan lan Perkakas ngarep.
2.2 Node Monitoring
Fungsi simpul pemantauan yaiku: 1) deteksi sinyal awak manungsa, weker swara lan cahya nalika maling nyerang; 2) kontrol cahya, mode kontrol dipérang dadi kontrol otomatis lan kontrol manual, kontrol otomatis on/off lampu kanthi otomatis miturut kekuatan cahya njero ruangan, kontrol manual kontrol cahya liwat sistem kontrol tengah, (3) ing informasi weker lan informasi liyane dikirim menyang pusat kontrol, lan nampa printah kontrol saka pusat kontrol kanggo lengkap kontrol peralatan.
Mode deteksi gelombang mikro lan inframerah minangka cara sing paling umum kanggo deteksi sinyal awak manungsa. Probe infra merah pyroelectric yaiku RE200B, lan piranti amplifikasi yaiku BISS0001. RE200B didhukung dening voltase 3-10 V lan nduweni unsur infra merah sensitif dual pyroelectric sing dibangun. Nalika unsur nampa cahya infra merah, efek fotolistrik bakal kelakon ing kutub saben unsur lan muatan bakal nglumpukake. BISS0001 minangka asIC hibrida digital-analog sing kasusun saka amplifier operasional, komparator voltase, pengontrol negara, wektu tundha lan wektu pamblokiran. Bebarengan karo RE200B lan sawetara komponen, saklar infra merah pyroelectric pasif bisa dibentuk. Modul Ant-g100 digunakake kanggo sensor gelombang mikro, frekuensi tengah yaiku 10 GHz, lan wektu panyiapan maksimal yaiku 6μs. Digabungake karo modul inframerah pyroelectric, tingkat kesalahan deteksi target bisa dikurangi kanthi efektif.
Modul kontrol cahya utamane dumadi saka resistor fotosensitif lan relay kontrol cahya. Sambungake resistor fotosensitif ing seri karo resistor luwes 10 K ω, banjur sambungake ujung liyane saka resistor fotosensitif menyang lemah, lan sambungake ujung liyane saka resistor sing bisa diatur menyang tingkat dhuwur. Nilai voltase saka loro titik sambungan resistance dipikolehi liwat SCM analog-to-digital converter kanggo nemtokake apa cahya saiki urip. Resistance sing bisa diatur bisa diatur dening pangguna kanggo nyukupi intensitas cahya nalika lampu mung diuripake. Ngalih lampu njero ruangan dikontrol dening relay. Mung siji port input/output bisa digayuh.
2.3 Pilih Added Home Appliance Controller
Pilih kanggo nambah kontrol Perkakas kluwarga utamané miturut fungsi piranti kanggo entuk kontrol piranti, kene kanggo penggemar listrik minangka conto. Kontrol penggemar minangka pusat kontrol bakal dadi instruksi kontrol penggemar PC sing dikirim menyang pengontrol penggemar listrik liwat implementasi jaringan ZigBee, nomer identifikasi peralatan beda beda, contone, pranata nomer identifikasi penggemar persetujuan iki yaiku 122, nomer identifikasi TV warna domestik. punika 123, mangkono sadhar pangenalan saka pusat kontrol peralatan ngarep electrical beda. Kanggo kode instruksi sing padha, piranti omah sing beda nindakake fungsi sing beda. Gambar 4 nuduhake komposisi peralatan rumah tangga sing dipilih kanggo tambahan.
3. Desain piranti lunak sistem
Desain piranti lunak sistem utamane kalebu enem bagean, yaiku desain kaca web remot kontrol, desain sistem manajemen kontrol pusat, desain program pengontrol utama pusat kontrol ATMegal28, desain program koordinator CC2430, desain program simpul pemantauan CC2430, CC2430 pilih nambah desain program piranti.
3.1 Desain program Koordinator ZigBee
Koordinator pisanan ngrampungake initialization lapisan aplikasi, nyetel negara lapisan aplikasi lan nampa status meneng, banjur nguripake interrupts global lan initializes port I / O. Koordinator banjur miwiti mbangun jaringan bintang nirkabel. Ing protokol kasebut, koordinator kanthi otomatis milih pita 2,4 GHz, jumlah maksimum bit per detik yaiku 62 500, PANID standar yaiku 0 × 1347, ambane tumpukan maksimum yaiku 5, jumlah maksimum bita saben kirim yaiku 93, lan baud rate port serial punika 57 600 dicokot / s. SL0W TIMER ngasilake 10 interupsi per detik. Sawise jaringan ZigBee kasil digawe, koordinator ngirim alamat menyang MCU pusat kontrol. Ing kene, pusat kontrol MCU ngenali Koordinator ZigBee minangka anggota simpul ngawasi, lan alamat sing diidentifikasi yaiku 0. Program kasebut mlebu ing daur ulang utama. Pisanan, nemtokake manawa ana data anyar sing dikirim dening simpul terminal, yen ana, data kasebut langsung dikirim menyang MCU pusat kontrol; Nemtokake manawa MCU pusat kontrol duwe instruksi sing dikirim, yen ya, kirim instruksi menyang simpul terminal ZigBee sing cocog; Ngadili manawa keamanan mbukak, apa ana maling, yen mangkono, kirim informasi weker menyang MCU pusat kontrol; Ngadili manawa cahya ana ing negara kontrol otomatis, yen mangkono, nguripake konverter analog-kanggo-digital kanggo sampling, nilai sampling minangka kunci kanggo nguripake utawa mateni lampu, yen owah-owahan negara cahya, informasi negara anyar dikirim menyang pusat kontrol MC-U.
3.2 Pemrograman Node Terminal ZigBee
Node terminal ZigBee nuduhake simpul ZigBee nirkabel sing dikontrol dening koordinator ZigBee. Ing sistem kasebut, utamane simpul ngawasi lan tambahan opsional saka pengontrol peralatan rumah tangga. Inisialisasi simpul terminal ZigBee uga kalebu inisialisasi lapisan aplikasi, interupsi pambuka, lan wiwitan port I/O. Banjur coba gabung karo jaringan ZigBee. Wigati dimangerteni manawa mung simpul pungkasan kanthi persiyapan koordinator ZigBee sing diidini gabung karo jaringan kasebut. Yen simpul terminal ZigBee gagal gabung karo jaringan, bakal nyoba maneh saben rong detik nganti kasil gabung karo jaringan. Sawise gabung karo jaringan kanthi sukses, simpul terminal ZI-Gbee ngirim informasi registrasi menyang Koordinator ZigBee, sing banjur diterusake menyang MCU pusat kontrol kanggo ngrampungake registrasi simpul terminal ZigBee. Yen simpul terminal ZigBee minangka simpul ngawasi, bisa nyadari kontrol cahya lan keamanan. Program kasebut padha karo koordinator ZigBee, kajaba simpul ngawasi kudu ngirim data menyang koordinator ZigBee, banjur Koordinator ZigBee ngirim data menyang MCU pusat kontrol. Yen simpul terminal ZigBee minangka pengontrol penggemar listrik, mung kudu nampa data saka komputer ndhuwur tanpa ngunggah negara, supaya kontrol kasebut bisa langsung rampung nalika gangguan nampa data nirkabel. Ing data nirkabel sing nampa gangguan, kabeh simpul terminal nerjemahake instruksi kontrol sing ditampa menyang paramèter kontrol simpul kasebut dhewe, lan ora ngolah instruksi nirkabel sing ditampa ing program utama simpul kasebut.
4 Debugging online
Tambah instruksi kanggo kode instruksi peralatan tetep sing ditanggepi dening sistem manajemen kontrol pusat dikirim menyang MCU pusat kontrol liwat port serial komputer, lan menyang koordinator liwat antarmuka rong baris, banjur menyang terminal ZigBee. node dening koordinator. Nalika simpul terminal nampa data, data dikirim menyang PC liwat port serial maneh. Ing PC iki, data sing ditampa dening simpul terminal ZigBee dibandhingake karo data sing dikirim dening pusat kontrol. Sistem manajemen kontrol pusat ngirim 2 instruksi saben detik. Sawise 5 jam tes, piranti lunak tes mandheg nalika nuduhake yen total paket sing ditampa yaiku 36.000 paket. Asil tes piranti lunak uji coba transmisi data multi-protokol ditampilake ing Gambar 6. Jumlah paket sing bener yaiku 36 000, jumlah paket sing salah yaiku 0, lan tingkat akurasi 100%.
Teknologi ZigBee digunakake kanggo mujudake jaringan internal omah sing cerdas, sing nduweni kaluwihan saka remot kontrol sing trep, tambahan fleksibel saka peralatan anyar lan kinerja kontrol sing dipercaya. Teknologi RFTD digunakake kanggo mujudake identifikasi pangguna lan nambah keamanan sistem. Liwat akses modul GSM, remot kontrol lan fungsi weker sing temen maujud.
Wektu kirim: Jan-06-2022