專(zhuān)利名稱(chēng)：智能家居控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及智能家居，具體涉及智能家居控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
智能家居又稱(chēng)智能住宅，它具有融合了自動(dòng)化控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)于一體的網(wǎng)絡(luò)化智能化家居控制系統(tǒng)，利用綜合布線(xiàn)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將與家居生活有關(guān)的設(shè)備進(jìn)行集成，從而給用戶(hù)帶來(lái)最大程度的高效、便利、舒適與安全。目前流行的智能家居技術(shù)協(xié)議主要有RS232/485串行通信技術(shù)、電力載波技術(shù)、無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)等，上述各種技術(shù)都有其相應(yīng)的優(yōu)缺點(diǎn)，總體來(lái)說(shuō)是定位偏高，用戶(hù)群是中上 檔次的人群，而這些人群畢竟是少數(shù)，因此，急需要一種低成本的智能家居控制系統(tǒng)，讓智能家居進(jìn)入更多的尋常百姓家。另外，目前的智能家居控制系統(tǒng)普遍采用IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，由于現(xiàn)有家庭的寬帶還不是很穩(wěn)定，如果是出現(xiàn)斷電或者斷網(wǎng)的情況就會(huì)造成控制系統(tǒng)失靈。再有，現(xiàn)有的智能家居控制系統(tǒng)或者采用有線(xiàn)組網(wǎng)方式或者采用無(wú)線(xiàn)方式組網(wǎng)，有線(xiàn)組網(wǎng)方式的優(yōu)點(diǎn)是連接穩(wěn)定，信息交換速率和效率高，但是需要布置專(zhuān)用電纜，布線(xiàn)麻煩，安裝維護(hù)成本高，增減設(shè)備需要重新布線(xiàn)，可移動(dòng)性差且影響美觀(guān)。雖然目前有線(xiàn)傳輸中，PLC(電力載波通訊)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是開(kāi)發(fā)成本還是較高。在無(wú)線(xiàn)傳輸中的方式中，包含315MHz免執(zhí)照頻段、藍(lán)牙技術(shù)和ZigBee技術(shù)，其中315MHz免執(zhí)照頻段通信易受干擾，而藍(lán)牙技術(shù)和ZigBee技術(shù)成本高，且協(xié)議開(kāi)銷(xiāo)大。因此，現(xiàn)有智能家居控制系統(tǒng)的組網(wǎng)方式，布線(xiàn)麻煩，安裝維護(hù)成本高，可移動(dòng)性差，成本較高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是解決智能家居控制系統(tǒng)成本較高，且穩(wěn)定性不高、不便于舊房的改造的問(wèn)題。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是提供一種智能家居控制系統(tǒng)，包括一個(gè)主控機(jī)和多個(gè)分別內(nèi)置于家居墻壁電源插座中的從節(jié)點(diǎn)以及與用戶(hù)手機(jī)匹配的GSM模塊，所述主控機(jī)和所述從節(jié)點(diǎn)通過(guò)nRF24L01P無(wú)線(xiàn)模塊組建成無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，所述從節(jié)點(diǎn)通過(guò)繼電器控制電源插座的電源輸出狀態(tài)，所述GSM模塊與所述用戶(hù)手機(jī)之間通過(guò)短消息交互所述電源輸出狀態(tài)。上述方案中，所述主控機(jī)和所述從節(jié)點(diǎn)均采用STC89C52RC單片機(jī)作為控制芯片，并通過(guò)I/o 口模擬SPI接口分別連接所述nRF24L01P無(wú)線(xiàn)模塊。上述方案中，所述從節(jié)點(diǎn)的I/O接口上連接有上拉電阻，所述上拉電阻連接所述繼電器。上述方案中，所述GSM模塊采用simcom公司的SM300模塊。本實(shí)用新型，采用nRF24101P無(wú)線(xiàn)射頻芯片，具有體積小，低功耗、抗干擾能力強(qiáng)以及成本低等優(yōu)勢(shì)，可以放進(jìn)普通的86盒插座中，并且可以采用電池供電，讓普通家庭無(wú)需花費(fèi)較大有費(fèi)用和改造就可以感受到智能家居帶來(lái)的便捷。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型中nRF24L01P的接口示意圖；圖3為本實(shí)用新型中nRF24L01P的操作流程；圖4為本實(shí)用新型中SIM300模塊與單片機(jī)的通信流程。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作出詳細(xì)的說(shuō)明。如圖I所示，本實(shí)用新型包括一個(gè)主控機(jī)和多個(gè)分別內(nèi)置于家居墻壁電源插座中的從節(jié)點(diǎn)以及與用戶(hù)手機(jī)匹配的GSM模塊。GSM模塊采用的是simcom公司的SM300模塊，SM300模塊廣泛用于手機(jī)、PDA等無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)阮I(lǐng)域，是采用60Pin板連接器的雙頻GSM/GPRS模塊解決方案，具有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化接口且功耗低，可通過(guò)GSM/GPRS 850/900/1800/ 1900MHz通信網(wǎng)絡(luò)傳輸語(yǔ)音、短信、數(shù)據(jù)和傳真。另外，硬件上接口簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的外圍電路，軟件上只要懂串口傳輸，參照AT指令就可進(jìn)行操作，與TC35、MC35模塊相比最大的優(yōu)勢(shì)就是它是內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議的GPRS模塊，可以連接英特網(wǎng)進(jìn)行GPRS的開(kāi)發(fā)。主控機(jī)和從節(jié)點(diǎn)均采用STC89C52RC單片機(jī)作為控制芯片，并通過(guò)挪威NORDIC公司的2. 4GHz無(wú)線(xiàn)模塊nRF24L01P(射頻收發(fā)器件)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互以組建無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。nRF24L01P是一款高性能的2. 4G無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，采用GFSK調(diào)制，工作在2400-2483M的國(guó)際通用ISM頻段，最高調(diào)制速率可達(dá)2MBPS，并且能耗很低，在2Mbit/s速率下OdBm輸出時(shí)的峰值電流11mA，掉電模式下的功耗400nA，待機(jī)模式下的功耗32uA，具有130us的快速切換和喚醒時(shí)間。同時(shí)nRF24L01P集成了所有與RF協(xié)議相關(guān)的高速信號(hào)處理部分，如自動(dòng)重發(fā)丟失數(shù)據(jù)包和自動(dòng)產(chǎn)生應(yīng)答信號(hào)等。另外，nRF24L0IP是SPI接口器件，其上的SPI接口可以利用單片機(jī)的硬件SPI 口連接或用單片機(jī)的I/O 口進(jìn)行模擬，內(nèi)部有FIFO可以與各種高低速微處理器接口，便于使用低成本單片機(jī)。nRF24L01P的接口如圖2所示，CE為模式控制端與STC89C52RC單片機(jī)的P15連接，CSN為片選端(低電平有效)與STC89C52RC單片機(jī)的P17連接，SCK為控制時(shí)鐘線(xiàn)(SPI時(shí)鐘)與STC89C52RC單片機(jī)的P16連接，MOSI為主出從入數(shù)據(jù)線(xiàn)與P32連接，MISO為主入從出數(shù)據(jù)線(xiàn)與STC89C52RC單片機(jī)的P12連接，IRQ為中斷信號(hào)與STC89C52RC單片機(jī)的P13連接。在本實(shí)施例中，主控機(jī)通過(guò)I/O 口模擬SPI接口連接主控機(jī)nRF24L01P，從節(jié)點(diǎn)也通過(guò)I/o 口模擬SPI接口與從節(jié)點(diǎn)nRF24L01P連接，從而構(gòu)成星型結(jié)構(gòu)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。主控機(jī)接收處理各從節(jié)點(diǎn)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)并通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制各從節(jié)點(diǎn)，同時(shí)主控機(jī)還通過(guò)I/O 口 P30、P31和GND與SM300模塊的GTX、GRX和GND相連，通過(guò)SM300模塊提供的用戶(hù)短信控制接口實(shí)現(xiàn)用戶(hù)遠(yuǎn)程控制，主控機(jī)接收來(lái)自GSM模塊的數(shù)據(jù)并處理，然后把反饋信息通過(guò)GSM模塊把信息告知用戶(hù)。使用戶(hù)及時(shí)了解被控設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)。例如，用戶(hù)可以通過(guò)手機(jī)發(fā)送短消息，控制某一個(gè)用電器的開(kāi)關(guān)，可以通過(guò)短消息查詢(xún)某一個(gè)或所有用電器的狀態(tài)，并且，當(dāng)某一個(gè)用電器出現(xiàn)異常時(shí)，可以通過(guò)短消息發(fā)送到用戶(hù)手機(jī)上。具體實(shí)現(xiàn)方式為SM300模塊通過(guò)數(shù)據(jù)口以串行方式接收指令并向外輸出數(shù)據(jù)，單片機(jī)上的Rx，Tx以及GND分別與SM300模塊上的Tx，Rx和GND相連，具體互相通信流程如圖4所示。本實(shí)用新型以主控機(jī)為中心，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管理和控制方便，網(wǎng)絡(luò)延遲時(shí)間短，數(shù)據(jù)傳輸誤差低，可靠性強(qiáng)。從節(jié)點(diǎn)的I/O 口上設(shè)有上拉電阻，上拉電阻連接繼電器，以保證有足夠的電流來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器，繼電器用于控制家居墻壁電源插座的電源通斷，從而控制相應(yīng)的用電器。nRF24L01P可選擇的收發(fā)模式有ShockBurst收發(fā)模式、增強(qiáng)型ShockBurst收發(fā)模式和直接收發(fā)模式。本實(shí)施例中采用的是增強(qiáng)型ShockBurst收發(fā)模式，在此模式下 nRF24L01P使用內(nèi)嵌的雙向鏈接協(xié)議，發(fā)送時(shí)自動(dòng)生成前導(dǎo)碼和CRC校驗(yàn)碼、并等待應(yīng)答信號(hào)，接收到數(shù)據(jù)時(shí)校驗(yàn)數(shù)據(jù)并發(fā)送應(yīng)答信號(hào)，若數(shù)據(jù)丟失，發(fā)送端沒(méi)接收到應(yīng)答信號(hào)，則通過(guò)重發(fā)功能將數(shù)據(jù)恢復(fù)。nRF24L01P具體的操作流程如圖3所示，在對(duì)nRF24L01P進(jìn)行讀寫(xiě)操作前，應(yīng)先將nRF24L01P模式置為待機(jī)模式，然后才可通過(guò)SPI 口對(duì)nRF24L01P進(jìn)行操作。本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)I、利用nRF24L01P射頻芯片進(jìn)行組網(wǎng)，具有低功耗，低成本的優(yōu)勢(shì)，符合當(dāng)前社會(huì)節(jié)能減排的要求；2、從節(jié)點(diǎn)體積較小，可以將其放置在86電盒中，在低成本的前提下，便于普通家居進(jìn)行改造變成智能家居，無(wú)需另外鋪設(shè)線(xiàn)路以及更換無(wú)線(xiàn)插座。舊物改造，符合綠色環(huán)保的主流。3、整套設(shè)備成本低，主控機(jī)的成本還不到150元，從節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)的造價(jià)更是低于50元/個(gè)。本實(shí)用新型不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人應(yīng)該得知在本實(shí)用新型的啟示下作出的結(jié)構(gòu)變化，凡是與本實(shí)用新型具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.智能家居控制系統(tǒng)，包括一個(gè)主控機(jī)和多個(gè)分別內(nèi)置于家居墻壁電源插座中的從節(jié)點(diǎn)，其特征在于，還包括與用戶(hù)手機(jī)匹配的GSM模塊，所述主控機(jī)和所述從節(jié)點(diǎn)通過(guò)nRF24L01P無(wú)線(xiàn)模塊組建成無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，所述從節(jié)點(diǎn)通過(guò)繼電器控制電源插座的電源輸出狀態(tài)，所述GSM模塊與所述用戶(hù)手機(jī)之間通過(guò)短消息交互所述電源輸出狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求I所述的智能家居控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主控機(jī)和所述從節(jié)點(diǎn)均采用STC89C52RC單片機(jī)作為控制芯片，并通過(guò)I/O 口模擬SPI接口分別連接所述nRF24L01P無(wú)線(xiàn)模塊。
3.如權(quán)利要求I所述的智能家居控制系統(tǒng)，其特征在于，所述從節(jié)點(diǎn)的I/O接口上連接有上拉電阻，所述上拉電阻連接所述繼電器。
4.如權(quán)利要求I所述的智能家居控制系統(tǒng),其特征在于,所述GSM模塊采用simcom公司的SM300模塊。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種智能家居控制系統(tǒng)，包括一個(gè)主控機(jī)和多個(gè)分別內(nèi)置于家居墻壁電源插座中的從節(jié)點(diǎn)以及與用戶(hù)手機(jī)匹配的GSM模塊，所述主控機(jī)和所述從節(jié)點(diǎn)通過(guò)nRF24L01P無(wú)線(xiàn)模塊組建成無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，所述從節(jié)點(diǎn)通過(guò)繼電器控制電源插座的電源輸出狀態(tài)，所述GSM模塊與所述用戶(hù)手機(jī)之間通過(guò)短消息交互所述電源輸出狀態(tài)。本實(shí)用新型，采用nRF24l01P無(wú)線(xiàn)射頻芯片，具有體積小，低功耗、抗干擾能力強(qiáng)以及成本低等優(yōu)勢(shì)，可以放進(jìn)普通的86盒插座中，并且可以采用電池供電，讓普通家庭無(wú)需花費(fèi)較大有費(fèi)用和改造就可以感受到智能家居帶來(lái)的便捷。
文檔編號(hào)G05B19/418GK202472400SQ201220109570
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月21日
發(fā)明者鄭魏平 申請(qǐng)人:鄭魏平