Smart Home یک خانه به عنوان یک بستر ، استفاده از فناوری سیم کشی یکپارچه ، فناوری ارتباطات شبکه ، فناوری امنیتی ، فناوری کنترل خودکار ، فناوری صوتی و تصویری برای ادغام امکانات مربوط به زندگی در خانواده ، برنامه ریزی برای ساخت امکانات مسکونی کارآمد و سیستم مدیریت امور خانواده ، بهبود امنیت خانه ، راحتی ، راحتی ، هنر و تحقق محیط زیست و انرژی صرفه جویی در محیط زندگی است. بر اساس آخرین تعریف خانه هوشمند ، به ویژگی های فناوری Zigbee ، طراحی این سیستم ، لازم است که شامل یک سیستم کنترل خانه هوشمند (سیستم کنترل خانه (مرکزی) ، سیستم کنترل روشنایی خانگی ، سیستم های امنیتی خانگی) ، بر اساس پیوستن به سیستم سیم کشی خانگی ، سیستم شبکه خانگی ، سیستم موسیقی پس زمینه و سیستم کنترل محیط زیست خانواده است. با تأیید اینکه زندگی در اطلاعات زندگی می کند ، تمام سیستم لازم را به طور کامل نصب کرده است ، و سیستم خانگی که سیستم اختیاری از یک نوع را نصب کرده است و بالاتر از آن حداقل می تواند زندگی اطلاعاتی را در آن فراخوانی کند. بنابراین ، این سیستم را می توان خانه هوشمند نامید.
1. طرح طراحی سیستم
این سیستم از دستگاه های کنترل شده و دستگاه های کنترل از راه دور در خانه تشکیل شده است. در میان آنها ، دستگاه های کنترل شده در خانواده عمدتاً شامل رایانه ای هستند که می توانند به اینترنت ، مرکز کنترل ، گره نظارت و کنترل کننده لوازم خانگی که می توانند اضافه شوند ، دسترسی پیدا کنند. دستگاه های کنترل از راه دور عمدتاً از رایانه های از راه دور و تلفن های همراه تشکیل شده اند.
عملکردهای اصلی سیستم عبارتند از: 1) صفحه اول مرور صفحه وب ، مدیریت اطلاعات پس زمینه ؛ 2) کنترل سوئیچ لوازم خانگی خانگی ، امنیت و روشنایی از طریق اینترنت و تلفن همراه را تحقق بخشید. 3) از طریق ماژول RFID برای تحقق شناسایی کاربر ، به منظور تکمیل سوئیچ وضعیت امنیتی داخلی ، در صورت سرقت از طریق زنگ پیام کوتاه به کاربر. 4) از طریق نرم افزار سیستم مدیریت کنترل مرکزی برای تکمیل کنترل محلی و نمایش وضعیت روشنایی داخلی و لوازم خانگی. 5) ذخیره اطلاعات شخصی و ذخیره سازی وضعیت تجهیزات داخلی با استفاده از پایگاه داده تکمیل می شود. برای کاربران راحت است که از طریق سیستم کنترل و مدیریت مرکزی از وضعیت تجهیزات داخلی استفاده کنند.
2. طراحی سخت افزار سیستم
طراحی سخت افزار سیستم شامل طراحی مرکز کنترل ، گره نظارت و افزودن اختیاری کنترل کننده لوازم خانگی است (به عنوان نمونه کنترل کننده فن الکتریکی را در نظر بگیرید).
2.1 مرکز کنترل
کارکردهای اصلی مرکز کنترل به شرح زیر است: 1) برای ساختن یک شبکه Zigbee بی سیم ، تمام گره های نظارت را به شبکه اضافه کرده و تحقق تجهیزات جدید را تحقق بخشید. 2) شناسایی کاربر ، کاربر در خانه یا از طریق کارت کاربر برای دستیابی به سوئیچ امنیتی داخلی. 3) هنگامی که یک سارق وارد اتاق می شود ، یک پیام کوتاه برای کاربر برای زنگ هشدار ارسال کنید. کاربران همچنین می توانند امنیت داخلی ، روشنایی و لوازم خانگی را از طریق پیام های کوتاه کنترل کنند. 4) هنگامی که سیستم به تنهایی در حال کار است ، LCD وضعیت سیستم فعلی را نشان می دهد ، که برای کاربران راحت است. 5) وضعیت تجهیزات الکتریکی را ذخیره کرده و برای تحقق سیستم به صورت آنلاین به رایانه شخصی ارسال کنید.
این سخت افزار از تشخیص دسترسی/برخورد چندگانه (CSMA/CA) پشتیبانی می کند. ولتاژ عملیاتی 3.6 ولت 2.0 ولت منجر به مصرف کم مصرف سیستم می شود. با اتصال به ماژول هماهنگ کننده Zigbee در مرکز کنترل ، یک شبکه Zigbee Star بی سیم را در داخل خانه تنظیم کنید. و تمام گره های نظارت ، انتخاب شده برای اضافه کردن کنترل کننده لوازم خانگی به عنوان گره ترمینال در شبکه برای پیوستن به شبکه ، به منظور تحقق کنترل شبکه بی سیم Zigbee از امنیت داخلی و لوازم خانگی.
2.2 گره های نظارت
توابع گره نظارت به شرح زیر است: 1) تشخیص سیگنال بدن انسان ، زنگ صدا و زنگ هنگام حمله سارقان. 2) کنترل روشنایی ، حالت کنترل به کنترل اتوماتیک و کنترل دستی تقسیم می شود ، کنترل اتوماتیک با توجه به استحکام نور داخلی ، به طور خودکار روشن/خاموش است ، کنترل روشنایی کنترل دستی از طریق سیستم کنترل مرکزی ، (3) اطلاعات زنگ هشدار و سایر اطلاعات ارسال شده به مرکز کنترل و دریافت دستورات کنترل از مرکز کنترل برای تکمیل کنترل تجهیزات.
حالت تشخیص مایکروویو مادون قرمز رایج ترین روش در تشخیص سیگنال بدن انسان است. پروب مادون قرمز پیرو الکتریک RE200B است و دستگاه تقویت BISS0001 است. RE200B با ولتاژ 3-10 ولت نیرو می یابد و دارای عنصر مادون قرمز حساس به پیروالکتریک است. هنگامی که این عنصر نور مادون قرمز را دریافت می کند ، اثر فوتوالکتریک در قطب های هر عنصر رخ می دهد و بار آن جمع می شود. BISS0001 یک ASIC هیبریدی دیجیتال آنالوگ است که از تقویت کننده عملیاتی ، مقایسه ولتاژ ، کنترل کننده حالت ، تایمر زمان تأخیر و تایمر زمان مسدود کننده تشکیل شده است. همراه با RE200B و چند مؤلفه ، سوئیچ مادون قرمز Pyroelectric منفعل می تواند تشکیل شود. ماژول ANT-G100 برای سنسور مایکروویو استفاده شد ، فرکانس مرکز 10 گیگاهرتز و حداکثر زمان تأسیس 6μs بود. همراه با ماژول مادون قرمز پیرو الکتریک ، می توان میزان خطای تشخیص هدف را به طور مؤثر کاهش داد.
ماژول کنترل نور عمدتاً از مقاومت حساس به نور و رله کنترل نور تشکیل شده است. مقاومت حساس به نور را به صورت سری با مقاومت قابل تنظیم 10 K Ω وصل کنید ، سپس انتهای دیگر مقاومت حساس نور را به زمین وصل کنید و انتهای دیگر مقاومت قابل تنظیم را به سطح بالا وصل کنید. مقدار ولتاژ دو نقطه اتصال مقاومت از طریق مبدل آنالوگ به دیجیتال SCM به دست می آید تا مشخص شود که آیا نور جریان روشن است یا خیر. مقاومت قابل تنظیم را می توان توسط کاربر تنظیم کرد تا هنگام روشن شدن نور ، شدت نور را برآورده کند. سوئیچ های روشنایی داخلی توسط رله ها کنترل می شوند. فقط یک درگاه ورودی/خروجی قابل دستیابی است.
2.3 کنترل کننده لوازم خانگی اضافه شده را انتخاب کنید
برای دستیابی به کنترل دستگاه ، به عنوان نمونه به عنوان نمونه ، کنترل لوازم خانگی را به طور عمده با توجه به عملکرد دستگاه برای دستیابی به کنترل دستگاه انتخاب کنید. کنترل فن مرکز کنترل است که دستورالعمل های کنترل فن رایانه ای ارسال شده از طریق اجرای شبکه Zigbee به کنترل کننده فن الکتریکی ارسال می شود ، شماره شناسایی لوازم مختلف متفاوت است ، به عنوان مثال ، مفاد این شماره شناسایی فن 122 ، شماره شناسایی تلویزیون با رنگ داخلی 123 است ، بنابراین متوجه تشخیص مرکز کنترل لوازم خانگی مختلف می شود. برای همان کد دستورالعمل ، لوازم خانگی مختلف عملکردهای مختلفی را انجام می دهند. شکل 4 ترکیب لوازم خانگی انتخاب شده برای افزودن را نشان می دهد.
3. طراحی نرم افزار سیستم
طراحی نرم افزار سیستم به طور عمده شامل شش قسمت است که شامل طراحی صفحه وب کنترل از راه دور ، طراحی سیستم کنترل مرکزی ، مرکز کنترل کنترل کننده اصلی برنامه ATMEGAL28 ، طراحی برنامه هماهنگ کننده CC2430 ، طراحی برنامه گره CC2430 ، CC2430 را انتخاب کنید تا طراحی برنامه را اضافه کنید.
3.1 طراحی برنامه هماهنگ کننده Zigbee
هماهنگ کننده ابتدا اولیه سازی لایه برنامه را تکمیل می کند ، حالت لایه برنامه را تنظیم می کند و حالت را به حالت بیکار دریافت می کند ، سپس وقفه های جهانی را روشن می کند و درگاه I/O را آغاز می کند. سپس هماهنگ کننده ساخت یک شبکه ستاره بی سیم را شروع می کند. در پروتکل ، هماهنگ کننده به طور خودکار باند 2.4 گیگاهرتز را انتخاب می کند ، حداکثر تعداد بیت در ثانیه 62 500 است ، پانید پیش فرض 0 1347 ، حداکثر عمق پشته 5 ، حداکثر تعداد بایت در هر ارسال 93 است و نرخ پورت سریال 57 600 بیت/ثانیه است. تایمر SL0W 10 وقفه در ثانیه ایجاد می کند. پس از تأسیس شبکه Zigbee با موفقیت ، هماهنگ کننده آدرس خود را به MCU مرکز کنترل ارسال می کند. در اینجا ، مرکز کنترل MCU هماهنگ کننده Zigbee را به عنوان عضو گره نظارت مشخص می کند و آدرس مشخص شده آن 0 است. این برنامه وارد حلقه اصلی می شود. اول ، تعیین کنید که آیا داده های جدید ارسال شده توسط گره ترمینال وجود دارد ، در صورت وجود ، داده ها مستقیماً به MCU مرکز کنترل منتقل می شوند. تعیین کنید که آیا MCU مرکز کنترل دارای دستورالعمل ارسال شده است ، در این صورت ، دستورالعمل ها را به گره ترمینال Zigbee مربوطه ارسال کنید. قضاوت کنید که آیا امنیت باز است ، خواه سارق وجود داشته باشد ، اگر چنین است ، اطلاعات زنگ خطر را به MCU مرکز کنترل ارسال کنید. قضاوت کنید که آیا نور در حالت کنترل اتوماتیک قرار دارد ، اگر چنین است ، مبدل آنالوگ به دیجیتال را برای نمونه گیری روشن کنید ، مقدار نمونه برداری کلید روشن یا خاموش کردن نور است ، اگر حالت نور تغییر کند ، اطلاعات حالت جدید به مرکز کنترل MC-U منتقل می شود.
3.2 برنامه نویسی گره ترمینال زیگبی
گره ترمینال Zigbee به گره Zigbee بی سیم که توسط هماهنگ کننده Zigbee کنترل می شود ، اشاره دارد. در سیستم ، عمدتا گره نظارت و افزودن اختیاری کنترل کننده لوازم خانگی خانگی است. اولیه سازی گره های ترمینال Zigbee همچنین شامل اولیه سازی لایه های کاربردی ، وقفه های باز و شروع درگاه های I/O است. سپس سعی کنید به شبکه Zigbee بپیوندید. توجه به این نکته حائز اهمیت است که فقط گره های انتهایی با تنظیم هماهنگ کننده ZigBee مجاز به پیوستن به شبکه هستند. اگر گره ترمینال Zigbee نتواند به شبکه بپیوندد ، هر دو ثانیه دوباره امتحان می شود تا اینکه با موفقیت به شبکه بپیوندد. پس از پیوستن به شبکه با موفقیت ، گره ترمینال ZI-GBEE اطلاعات ثبت نام خود را به هماهنگ کننده Zigbee ارسال می کند ، که سپس آن را به MCU از مرکز کنترل ارسال می کند تا ثبت نام گره ترمینال Zigbee را تکمیل کند. اگر گره ترمینال Zigbee یک گره نظارت باشد ، می تواند کنترل روشنایی و امنیت را تحقق بخشد. این برنامه شبیه به هماهنگ کننده Zigbee است ، به جز این که گره نظارت باید داده ها را به هماهنگ کننده Zigbee ارسال کند ، و سپس هماهنگ کننده Zigbee داده ها را به MCU مرکز کنترل ارسال می کند. اگر گره ترمینال Zigbee یک کنترل کننده فن برقی باشد ، فقط نیاز به دریافت داده های رایانه فوقانی بدون بارگذاری حالت دارد ، بنابراین کنترل آن می تواند مستقیماً در قطع اطلاعات بی سیم دریافت شود. در داده های بی سیم دریافت کننده قطع ، تمام گره های ترمینال دستورالعمل های کنترل دریافت شده را به پارامترهای کنترل خود گره ترجمه می کنند و دستورالعمل های بی سیم دریافت شده را در برنامه اصلی گره پردازش نمی کنند.
4 اشکال زدایی آنلاین
دستورالعمل فزاینده برای کد دستورالعمل تجهیزات ثابت صادر شده توسط سیستم مدیریت کنترل مرکزی از طریق پورت سریال رایانه و از طریق رابط دو خط ، به MCU از مرکز کنترل ارسال می شود و سپس توسط هماهنگ کننده به گره ترمینال زیگبی ارسال می شود. هنگامی که گره ترمینال داده ها را دریافت می کند ، داده ها دوباره از طریق پورت سریال به رایانه ارسال می شوند. در این رایانه ، داده های دریافت شده توسط گره ترمینال Zigbee با داده های ارسال شده توسط مرکز کنترل مقایسه می شود. سیستم مدیریت کنترل مرکزی در هر ثانیه 2 دستورالعمل ارسال می کند. پس از 5 ساعت آزمایش ، نرم افزار آزمایش متوقف می شود که نشان می دهد تعداد کل بسته های دریافت شده 36000 بسته است. نتایج آزمایش نرم افزار تست انتقال داده های چند پروتکل در شکل 6 نشان داده شده است. تعداد بسته های صحیح 36 000 ، تعداد بسته های اشتباه 0 و میزان دقت 100 ٪ است.
از فناوری Zigbee برای تحقق شبکه داخلی خانه هوشمند استفاده می شود که مزایای کنترل از راه دور راحت ، افزودن انعطاف پذیر تجهیزات جدید و عملکرد کنترل قابل اعتماد را دارد. از فناوری RFTD برای تحقق شناسایی کاربر و بهبود امنیت سیستم استفاده می شود. از طریق دسترسی به ماژول GSM ، کنترل از راه دور و توابع زنگ هشدار محقق می شود.
زمان پست: ژانویه -06-2022