Sistem rumah pintar berdasarkan MSP430
Sistem rumah pintar berdasarkan MSP430
0 Kata Pengantar
Dengan pesatnya perkembangan teknologi informasi digital dan teknologi jaringan, serta peningkatan terus-menerus dari standar kehidupan material orang, pekerjaan orang, kehidupan, komunikasi, dan informasi semakin erat terkait, dapat dikatakan bahwa masyarakat informasi secara bertahap mengubah gaya hidup dan kebiasaan kerja manusia. Pada saat yang sama, itu juga merupakan tantangan bagi rumah tradisional, dan rumah pintar muncul.
Atas dasar mempertahankan fungsi hidup tradisional, rumah pintar menyingkirkan mode pasif dan menjadi alat modern dengan kecerdasan aktif. Ini tidak hanya menyediakan berbagai fungsi pertukaran informasi, tetapi juga mengoptimalkan gaya hidup masyarakat dan lingkungan hidup, membantu orang untuk secara efektif mengatur waktu, menghemat berbagai sumber energi, dan mewujudkan peralatan rumah tangga (seperti pendingin udara, pemanas air, dll.) Kontrol, kontrol pencahayaan, dan dalam ruangan Remote control eksternal, kontrol otomatis tirai, kontrol waktu, dll.
1 Komposisi sistem
Artikel ini menggunakan mikroprosesor MSP430 sebagai intinya, menerapkan platform jaringan nirkabel ke rumah pintar, dan menyadari kontrol nirkabel dan kontrol cerdas rumah pintar. Rumah pintar berdasarkan platform jaringan nirkabel secara organik menggabungkan berbagai subsistem yang terkait dengan kehidupan rumah, seperti keamanan, kontrol pencahayaan, kontrol pemanas air tenaga surya, kontrol tirai, deteksi dan kontrol gas, deteksi suhu dan kelembaban dalam ruangan, dll., Dan mewujudkan kontrol cerdas dan Manajemen dapat dengan baik mewujudkan pengalaman kehidupan rumah baru yang "berorientasi pada orang".
Sistem ini menggunakan mikrokomputer single-chip seri MSP430 sebagai unit kontrol inti, dan menggunakan modul nirkabel CC1100 untuk membangun platform jaringan nirkabel. Ini terdiri dari dua bagian: bagian pertama adalah desain sirkuit periferal dari chip kontrol utama - terutama termasuk modul daya, layar kristal cair, operasi keyboard, dll; bagian kedua adalah desain modul perangkat simpul nirkabel - terutama termasuk pengukuran suhu air dan volume air dari pemanas air tenaga surya. Perangkat pasokan air otomatis, deteksi kualitas udara dalam ruangan, deteksi suhu dan kelembaban di setiap kamar, perangkat alarm, dll.
1.1 Modul manajemen daya
Persyaratan catu daya dari modul ini adalah 5V dan 3.3V. Modul nirkabel membutuhkan catu daya 3.3V. Kami didasarkan pada prinsip konsumsi daya yang rendah. Baik penstabil tegangan 5V dan 3.3V menggunakan regulator switching putus sekolah yang rendah. Tabung LM1117 dan LM1085, chip menghasilkan lebih sedikit panas dan memiliki fungsi yang stabil; layar LCD mengadopsi 12864, yang dapat dengan jelas menampilkan karakter, angka, huruf, simbol, dll. Bahasa Cina.
1.2 Desain sistem keamanan
Sistem keamanan cerdas dapat memonitor intrusi orang atau hewan, kualitas udara dalam ruangan, dll. Sensor inframerah piroelektrik (modul sensor inframerah manusia) digunakan untuk memantau sinar inframerah yang dipancarkan oleh manusia atau hewan. Modul ini menggunakan chip khusus BISS0001 inframerah untuk merancang modul sensor manusia. Keuntungan terbesarnya adalah kinerja yang stabil dan dapat diandalkan. Ukuran papan sirkuit modul adalah 33 × 28mm, diameter lensa sekitar 25mm, dan ketebalan modul 20mm, lebih kecil dan lebih mudah ditanamkan ke peralatan lain. Modul ini mengadopsi perangkat regulator tegangan konsumsi daya rendah 7133A-1, yang dapat memastikan pasokan tegangan operasi 3.3V yang stabil di bawah tegangan input lebar untuk memastikan operasi modul yang normal.
Sensor udara semikonduktor mendeteksi bau aneh polutan konsentrasi rendah di udara sempit, seperti polutan rokok konsentrasi rendah dan bau aneh lainnya di udara, dan memiliki sensitivitas tinggi terhadap H2, CO, dll. TGS2600 yang dikembangkan dan diproduksi oleh Perusahaan FIGARO Jepang dipilih sebagai sirkuit pengukur sensor. Sensor ini membutuhkan dua input tegangan: tegangan pemanas VH dan tegangan rangkaian VC. Tegangan pemanas VH diterapkan ke pemanas terintegrasi untuk menjaga sensor pada suhu penginderaan optimal yang spesifik. VC tegangan rangkaian dimuat untuk mengukur tegangan resistansi beban Vout secara seri dengan sensor gas. Sensor ini memiliki polaritas, sehingga tegangan rangkaian VC harus DC. Catu daya umum dapat digunakan untuk memasok VH dan VC secara bersamaan untuk memenuhi kebutuhan listrik sensor. Pilih RL dengan tahanan beban secara optimal untuk mengoptimalkan tegangan ambang alarm dan membuat konsumsi daya sensor semikonduktor kurang dari 15mW. Ketika tubuh target hadir, konsumsi daya sensor maksimum ketika RS dan RL sama.
1.3 Desain sistem pemantauan suhu dan kelembaban lingkungan
Sensor kelembaban HS1101 adalah elemen kapasitif yang dirancang berdasarkan proses yang unik, ditandai dengan interchangeability penuh dan tidak ada kalibrasi dalam lingkungan yang dikalibrasi, dehumidifikasi cepat di bawah saturasi jangka panjang, keandalan tinggi dan stabilitas jangka panjang, dapat digunakan untuk linearitas Tegangan atau rangkaian keluaran frekuensi, waktu respons yang cepat.
1.4 Struktur simpul nirkabel
Sistem ini mengadopsi modul nirkabel CC1100. Protokol paket data CC1100 telah dipadatkan dalam chip. Sangat mudah digunakan. Format paket datanya dapat dikonfigurasi oleh perangkat lunak. Format paket data dapat dihapus sesuai dengan situasi aktual Anda. Pengaturan kosakata sinkron dapat mewujudkan gangguan antara platform jaringan nirkabel, dan dapat mengatur alamat untuk memecahkan masalah gangguan sinyal antara node dalam platform jaringan nirkabel. Selain itu, gangguan sinyal eksternal ke sistem dapat diwujudkan dengan mengatur penyaringan alamat dan penyaringan panjang maksimum.Pemeriksaan CRC juga dapat meningkatkan akurasi informasi.
Mengadopsi struktur jaringan nirkabel bintang, jaringan bintang terdiri dari terminal kontrol dan beberapa terminal sensor. Prosesor dan chip nirkabel dipasang pada setiap terminal sensor, dan terminal kontrol utama memanggil terminal sensor lainnya dan terminal eksekusi dengan menyiarkan. Terminal sensor dan terminal eksekusi hanya akan menerima data ketika mereka menerima paket data yang cocok dengan alamat mereka. Dapat secara efektif menyelesaikan konflik jaringan.
2 Desain perangkat lunak sistem
Data yang dikumpulkan ditransmisikan ke stasiun kontrol utama secara nirkabel untuk transmisi dan kontrol data. Papan kontrol stasiun utama dapat mengontrol dan mengoperasikan setiap node. Misalnya, pemanas air surya pintar, melalui kontrol keyboard, LCD dapat dengan baik menampilkan suhu air dan volume air, dan dapat menilai apakah akan memasok air pada waktunya. Modul alarm piroelektrik mengadopsi perangkat pengatur tegangan konsumsi daya rendah 7133A-1, yang dapat memastikan pasokan tegangan kerja 3.3V yang stabil di bawah tegangan input lebar, dan memastikan pengoperasian modul yang normal. Seseorang mengeluarkan level tinggi sekitar 3V, dan tidak ada yang mengeluarkan level rendah 0V.
Perumusan dan jaringan protokol transmisi nirkabel:
Ada tujuh jenis instruksi dalam protokol: instruksi permintaan, instruksi respons ACK, instruksi operasi, instruksi pengembalian operasi, instruksi tidur, instruksi darurat, dan instruksi alamat aplikasi.
Perintah kueri digunakan oleh master untuk menanyakan status kerja setiap node dan menentukan status koneksi jaringan. Setelah menerima perintah ini, budak mengembalikan respons ACK dengan alamatnya sendiri.
Perintah respons digunakan untuk perintah respons setelah budak menerima perintah master query yang valid.
Instruksi operasi digunakan oleh master untuk mengirim budak untuk melakukan operasi apa pun setelah menentukan bahwa budak bekerja dengan benar.
Instruksi pengembalian operasi digunakan untuk mengembalikan data atau status operasi dari mesin.
Perintah sleep digunakan oleh tuan rumah untuk mengirim instruksi untuk membuat modul tidur. Perintah ini tidak dapat dikembalikan. Setelah menerima perintah ini, budak memasuki kondisi tidur dan menunggu permintaan valid berikutnya.
Permintaan instruksi alamat, instruksi ini perlu dikirim oleh budak di saluran darurat (saluran 2) untuk bergabung dengan simpul baru, untuk mengajukan permohonan alamat yang tersedia dari master. Setelah menerima perintah ini, tuan rumah mengembalikan alamat yang tidak dihuni.
Dalam protokol, setelah master node dinyalakan dan diinisialisasi, ia mulai menanyakan status kerja setiap node anak secara bergantian.Setelah menerima sinyal permintaan, node anak mengembalikan sinyal ACK terkait dengan alamatnya sendiri jika itu bekerja secara normal, dan master menerima budak ACK Setelah sinyal, kirim instruksi operasi, dan kemudian tunggu data kembalinya.Ketika serangkaian operasi pada node ini selesai, host mengirimkan instruksi sleep untuk membiarkan node memasuki mode sleep, mengurangi konsumsi daya sistem.
Setelah slave dinyalakan, ia memasuki keadaan tidak aktif dan menunggu tuan rumah untuk bangun. Setelah menerima perintah permintaan host, ia mengembalikan sinyal ACK, dan kemudian menunggu tuan rumah untuk mengirim perintah operasi. Jika ada data kembali setelah perintah dieksekusi, data perlu dikembalikan melalui perintah pengembalian operasi. Hanya kembalikan sedikit bendera keberhasilan operasi.
3 Kesimpulan
Desain ini mengimplementasikan sistem rumah pintar kecil, berdaya rendah, murah, sederhana dan fleksibel CC1100 digunakan sebagai simpul transmisi nirkabel untuk membangun struktur jaringan bintang untuk melengkapi komunikasi perangkat internal rumah.