La maison intelligente est une maison en tant que plate-forme, utilisant la technologie de câblage intégrée, la technologie de communication en réseau, la technologie de sécurité, la technologie de contrôle automatique, la technologie audio et vidéo pour intégrer les installations liées à la vie domestique, le calendrier de construction d'installations résidentielles efficaces et le système de gestion des affaires familiales. , améliorez la sécurité, la commodité, le confort, le talent artistique de la maison et réalisez la protection de l'environnement et un environnement de vie économe en énergie.Sur la base de la dernière définition de la maison intelligente, reportez-vous aux caractéristiques de la technologie ZigBee, la conception de ce système, le nécessaire contient un système de maison intelligente (système de contrôle (central) de la maison intelligente, système de contrôle de l'éclairage domestique, systèmes de sécurité domestique), sur la base du système de câblage domestique, du système de réseau domestique, du système de musique de fond et du système de contrôle de l'environnement familial.Selon l'affirmation selon laquelle il vit dans l'intelligence, il a installé tous les systèmes nécessaires uniquement, et le système domestique qui a installé un système optionnel d'un type ou plus peut au moins appeler l'intelligence. Par conséquent, ce système peut être appelé maison intelligente.
1. Schéma de conception du système
Le système est composé d'appareils contrôlés et d'appareils télécommandés dans la maison.Parmi eux, les appareils contrôlés de la famille comprennent principalement l'ordinateur pouvant accéder à Internet, le centre de contrôle, le nœud de surveillance et le contrôleur d'appareils électroménagers qui peuvent être ajoutés.Les appareils de contrôle à distance sont principalement composés d'ordinateurs distants et de téléphones mobiles.
Les principales fonctions du système sont : 1) la première page de navigation sur la page Web, la gestion des informations de base ;2) Réaliser le contrôle des commutateurs des appareils électroménagers intérieurs, de la sécurité et de l'éclairage via Internet et le téléphone mobile ;3) Grâce au module RFID pour réaliser l'identification de l'utilisateur, afin de compléter le commutateur d'état de sécurité intérieure, en cas de vol via une alarme SMS à l'utilisateur ;4) Grâce au logiciel du système de gestion de contrôle central pour compléter le contrôle local et l'affichage de l'état de l'éclairage intérieur et des appareils électroménagers ;5) Le stockage des informations personnelles et le stockage de l'état de l'équipement intérieur sont complétés à l'aide de la base de données.Il est pratique pour les utilisateurs d'interroger l'état de l'équipement intérieur via le système central de contrôle et de gestion.
2. Conception du matériel système
La conception matérielle du système comprend la conception du centre de contrôle, du nœud de surveillance et l'ajout facultatif du contrôleur d'appareil électroménager (prenons l'exemple du contrôleur de ventilateur électrique).
2.1 Le centre de contrôle
Les principales fonctions du centre de contrôle sont les suivantes : 1) Construire un réseau ZigBee sans fil, ajouter tous les nœuds de surveillance au réseau et réaliser la réception de nouveaux équipements ;2) identification de l'utilisateur, l'utilisateur à la maison ou via la carte utilisateur pour réaliser un commutateur de sécurité intérieure ;3) Lorsqu'un cambrioleur s'introduit dans la pièce, envoyez un court message à l'utilisateur pour l'alarmer.Les utilisateurs peuvent également contrôler la sécurité intérieure, l'éclairage et les appareils électroménagers via des messages courts ;4) Lorsque le système fonctionne seul, l'écran LCD affiche l'état actuel du système, ce qui est pratique pour les utilisateurs ;5) Stockez l'état de l'équipement électrique et envoyez-le au PC pour réaliser le système en ligne.
Le matériel prend en charge la détection d'accès multiple/de collision Carrier sense (CSMA/CA).La tension de fonctionnement de 2,0 ~ 3,6 V favorise une faible consommation d'énergie du système.Configurez un réseau étoile ZigBee sans fil à l'intérieur en vous connectant au module coordinateur ZigBee dans le centre de contrôle.Et tous les nœuds de surveillance, sélectionnés pour ajouter le contrôleur d'appareil électroménager comme nœud terminal dans le réseau pour rejoindre le réseau, afin de réaliser le contrôle réseau sans fil ZigBee de la sécurité intérieure et des appareils électroménagers.
2.2 Nœuds de surveillance
Les fonctions du nœud de surveillance sont les suivantes : 1) détection du signal du corps humain, alarme sonore et lumineuse en cas d'invasion par des voleurs ;2) contrôle de l'éclairage, le mode de contrôle est divisé en contrôle automatique et contrôle manuel, le contrôle automatique allume/éteint automatiquement la lumière en fonction de la force de la lumière intérieure, le contrôle manuel de l'éclairage se fait via le système de contrôle central, (3) le des informations d'alarme et d'autres informations envoyées au centre de contrôle, et reçoit des commandes de contrôle du centre de contrôle pour terminer le contrôle de l'équipement.
Le mode de détection infrarouge et micro-ondes est le moyen le plus courant de détection des signaux du corps humain.La sonde infrarouge pyroélectrique est RE200B et le dispositif d'amplification est BISS0001.Le RE200B est alimenté par une tension de 3 à 10 V et possède un élément infrarouge pyroélectrique à double sensibilité intégré.Lorsque l’élément reçoit de la lumière infrarouge, l’effet photoélectrique se produit aux pôles de chaque élément et la charge s’accumule.BISS0001 est un asIC hybride numérique-analogique composé d'un amplificateur opérationnel, d'un comparateur de tension, d'un contrôleur d'état, d'un temporisateur et d'un temporisateur de blocage.Avec le RE200B et quelques composants, le commutateur infrarouge pyroélectrique passif peut être formé.Le module Ant-g100 a été utilisé pour le capteur micro-ondes, la fréquence centrale était de 10 GHz et le temps d'établissement maximum était de 6 μs.Combiné avec un module infrarouge pyroélectrique, le taux d'erreur de détection de cible peut être efficacement réduit.
Le module de contrôle de la lumière est principalement composé d'une résistance photosensible et d'un relais de contrôle de la lumière.Connectez la résistance photosensible en série avec la résistance réglable de 10 K ω, puis connectez l'autre extrémité de la résistance photosensible à la terre, et connectez l'autre extrémité de la résistance réglable au niveau haut.La valeur de tension des deux points de connexion de résistance est obtenue via le convertisseur analogique-numérique SCM pour déterminer si le voyant actuel est allumé.La résistance réglable peut être ajustée par l'utilisateur pour répondre à l'intensité lumineuse lorsque la lumière est juste allumée.Les interrupteurs d'éclairage intérieur sont contrôlés par des relais.Un seul port d'entrée/sortie peut être réalisé.
2.3 Sélectionnez le contrôleur d'appareil électroménager ajouté
Choisissez d'ajouter le contrôle des appareils électroménagers principalement en fonction de la fonction de l'appareil pour réaliser le contrôle de l'appareil, ici au ventilateur électrique à titre d'exemple.Le contrôle du ventilateur est le centre de contrôle qui sera des instructions de contrôle du ventilateur du PC envoyées au contrôleur de ventilateur électrique via la mise en œuvre du réseau ZigBee, le numéro d'identification des différents appareils est différent, par exemple, les dispositions de cet accord, le numéro d'identification du ventilateur est 122, le numéro d'identification du téléviseur couleur domestique est 123, réalisant ainsi la reconnaissance de différents centres de contrôle d'appareils électroménagers.Pour le même code d’instruction, différents appareils électroménagers remplissent des fonctions différentes.La figure 4 montre la composition des appareils électroménagers sélectionnés pour l'ajout.
3. Conception du logiciel système
La conception du logiciel système comprend principalement six parties, qui sont la conception de pages Web de contrôle à distance, la conception du système de gestion de contrôle central, la conception du programme ATMegal28 du contrôleur principal du centre de contrôle, la conception du programme du coordinateur CC2430, la conception du programme du nœud de surveillance CC2430, la conception du programme d'ajout de périphérique sélectionné CC2430.
3.1 Conception du programme du coordinateur ZigBee
Le coordinateur termine d'abord l'initialisation de la couche application, définit l'état de la couche application et l'état de réception sur inactif, puis active les interruptions globales et initialise le port d'E/S.Le coordinateur commence alors à construire un réseau étoile sans fil.Dans le protocole, le coordinateur sélectionne automatiquement la bande 2,4 GHz, le nombre maximum de bits par seconde est de 62 500, le PANID par défaut est 0×1347, la profondeur de pile maximale est de 5, le nombre maximum d'octets par envoi est de 93 et le débit en bauds du port série est de 57 600 bit/s.Le SL0W TIMER génère 10 interruptions par seconde.Une fois le réseau ZigBee établi avec succès, le coordinateur envoie son adresse au MCU du centre de contrôle.Ici, le MCU du centre de contrôle identifie le coordinateur ZigBee en tant que membre du nœud de surveillance et son adresse identifiée est 0. Le programme entre dans la boucle principale.Tout d'abord, déterminez s'il y a de nouvelles données envoyées par le nœud terminal, si c'est le cas, les données sont directement transmises au MCU du centre de contrôle ;Déterminez si le MCU du centre de contrôle a envoyé des instructions, si tel est le cas, envoyez les instructions au nœud terminal ZigBee correspondant ;Déterminez si la sécurité est ouverte, s'il y a un cambrioleur, si c'est le cas, envoyez les informations d'alarme au MCU du centre de contrôle ;Déterminez si la lumière est en état de contrôle automatique, si c'est le cas, allumez le convertisseur analogique-numérique pour l'échantillonnage, la valeur d'échantillonnage est la clé pour allumer ou éteindre la lumière, si l'état de la lumière change, les nouvelles informations d'état sont transmis au centre de contrôle MC-U.
3.2 Programmation du nœud de terminal ZigBee
Le nœud terminal ZigBee fait référence au nœud ZigBee sans fil contrôlé par le coordinateur ZigBee.Dans le système, il s'agit principalement du nœud de surveillance et de l'ajout facultatif d'un contrôleur d'appareil électroménager.L'initialisation des nœuds terminaux ZigBee comprend également l'initialisation de la couche application, l'ouverture des interruptions et l'initialisation des ports d'E/S.Essayez ensuite de rejoindre le réseau ZigBee.Il est important de noter que seuls les nœuds finaux avec une configuration de coordinateur ZigBee sont autorisés à rejoindre le réseau.Si le nœud du terminal ZigBee ne parvient pas à rejoindre le réseau, il réessayera toutes les deux secondes jusqu'à ce qu'il rejoigne le réseau avec succès.Après avoir rejoint le réseau avec succès, le nœud terminal ZI-Gbee envoie ses informations d'enregistrement au coordinateur ZigBee, qui les transmet ensuite au MCU du centre de contrôle pour terminer l'enregistrement du nœud terminal ZigBee.Si le nœud terminal ZigBee est un nœud de surveillance, il peut réaliser le contrôle de l'éclairage et de la sécurité.Le programme est similaire au coordinateur ZigBee, sauf que le nœud de surveillance doit envoyer des données au coordinateur ZigBee, puis le coordinateur ZigBee envoie des données au MCU du centre de contrôle.Si le nœud terminal ZigBee est un contrôleur de ventilateur électrique, il lui suffit de recevoir les données de l'ordinateur supérieur sans télécharger l'état, de sorte que son contrôle peut être directement complété lors de l'interruption de la réception des données sans fil.Lors d'une interruption de réception de données sans fil, tous les nœuds terminaux traduisent les instructions de commande reçues en paramètres de commande du nœud lui-même et ne traitent pas les instructions sans fil reçues dans le programme principal du nœud.
4 Débogage en ligne
L'instruction croissante pour le code d'instruction de l'équipement fixe émis par le système de gestion de contrôle central est envoyée au MCU du centre de contrôle via le port série de l'ordinateur, et au coordinateur via l'interface à deux lignes, puis au terminal ZigBee. nœud par le coordinateur.Lorsque le nœud terminal reçoit les données, les données sont à nouveau envoyées au PC via le port série.Sur ce PC, les données reçues par le nœud terminal ZigBee sont comparées aux données envoyées par le centre de contrôle.Le système central de gestion du contrôle envoie 2 instructions chaque seconde.Après 5 heures de test, le logiciel de test s'arrête lorsqu'il indique que le nombre total de paquets reçus est de 36 000 paquets.Les résultats des tests du logiciel de test de transmission de données multiprotocoles sont présentés dans la figure 6. Le nombre de paquets corrects est de 36 000, le nombre de paquets incorrects est de 0 et le taux de précision est de 100 %.
La technologie ZigBee est utilisée pour réaliser le réseau interne de la maison intelligente, qui présente les avantages d'une télécommande pratique, de l'ajout flexible de nouveaux équipements et de performances de contrôle fiables.La technologie RFTD est utilisée pour réaliser l’identification des utilisateurs et améliorer la sécurité du système.Grâce à l'accès au module GSM, les fonctions de télécommande et d'alarme sont réalisées.
Heure de publication : 06 janvier 2022