專利名稱：基于嵌入式技術(shù)與無線技術(shù)的智能家居裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種智能家居領(lǐng)域，具體涉及一種基于嵌入式技術(shù)與無線技術(shù)的智能家居裝置。
背景技術(shù)：
世界上第一幢智能建筑1984年在美國出現(xiàn)后，美國、加拿大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經(jīng)濟比較發(fā)達(dá)的國家先后提出了各種智能家居方案。在智能家居發(fā)展過程中，美國一直處于領(lǐng)先水平。1994年，國家科委立項資助，由建設(shè)部批準(zhǔn)深圳澎柏房地產(chǎn)有限公司開發(fā)的“創(chuàng)世紀(jì)濱?；▓@小區(qū)”列為國家重點科技攻關(guān)項目1995年《2000年小康型城鄉(xiāng)住宅產(chǎn)業(yè)工程》的“智能化住宅小區(qū)試點工程”正式啟動。1997年，建設(shè)部組織有關(guān)單位制定了 《全國住宅小區(qū)智能化系統(tǒng)示范工程建設(shè)要點與技術(shù)導(dǎo)則》(試行稿)，對住宅小區(qū)設(shè)計規(guī)定了基本要求?，F(xiàn)在，在上海、北京、大連、成都等城市，已先后建成不同規(guī)模、不同標(biāo)準(zhǔn)的智能化住宅小區(qū)。國內(nèi)智能家居產(chǎn)品的研發(fā)從上世紀(jì)九十年代后期才起步，起步較晚，在整體水平上參差不齊，軟件功能較差，升級能力差，系統(tǒng)也不易維護。當(dāng)前的智能家居產(chǎn)品大都基于有線通信技術(shù)，系統(tǒng)成本高，設(shè)計周期長，維護不方便，較難適應(yīng)當(dāng)前的發(fā)展形勢，基于無線通信技術(shù)的智能家居系統(tǒng)目前還處于試驗階段。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種基于嵌入式技術(shù)、短距離無線通信和GSM技術(shù)的低成本、符合我國普通居民家庭都能承受的智能家居裝置。上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)基于嵌入式技術(shù)與無線技術(shù)的智能家居裝置，其組成包括中央控制器，所述的中央控制器連接家庭通信網(wǎng)絡(luò)單元、家庭安全防范單元、家庭自動化單元和家庭文化單元， 所述的終端數(shù)據(jù)采集單元包括傳感器，所述的傳感器連接調(diào)理電路，所述的調(diào)理電路連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接計算機接口。所述的基于嵌入式技術(shù)與無線技術(shù)的智能家居裝置，所述的中央控制器包括數(shù)據(jù)采集主控制器，所述的數(shù)據(jù)采集主控制器連接全球移動通訊系統(tǒng)GSM，所述的全球移動通訊系統(tǒng)GSM連接手機短消息器GSMSMS，所述的手機短消息器GSMSMS連接手機，所述的數(shù)據(jù)采集主控制器連接一組終端數(shù)據(jù)采集單元。所述的基于嵌入式技術(shù)與無線技術(shù)的智能家居裝置，所述的家庭通信網(wǎng)絡(luò)單元包括電話線、有限線纜、電力線和無線通信；所述的家庭自動化單元包括家用遙控器、照明器和遠(yuǎn)程抄表器；所述的家庭安全防范單元包括溫度檢測器、防盜報警器、室內(nèi)外視頻監(jiān)視器和火災(zāi)跑水煤氣報警器。有益效果1.本實用新型對現(xiàn)今存在的問題作出了改進，重點在于降低智能家居構(gòu)建成本，使智能化家居逐步走入普通居民的家庭。本實用新型是新興的朝陽行業(yè)，在未來會有飛速的發(fā)展，結(jié)合我國國情，從經(jīng)濟、 實用、技術(shù)發(fā)展、功能等方面都適宜。本實用新型由數(shù)據(jù)采集器、終端節(jié)點、GSM模塊等部分組成，數(shù)據(jù)采集器通過GSM 模塊與用戶的手機進行通信，通過無線發(fā)射收發(fā)模塊與終端節(jié)點進行通信、控制命令傳輸和信息反饋。本系統(tǒng)選擇單片機作控制器，數(shù)據(jù)處理能力較強，設(shè)備運轉(zhuǎn)可靠和成本降低， 使智能家居系統(tǒng)進入平常百姓家。


附圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2是本產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)圖。附圖3是本產(chǎn)品的數(shù)據(jù)采集單元電路連接圖。附圖4是本產(chǎn)品的數(shù)據(jù)采集器模塊電路原理圖。附圖5是本產(chǎn)品的無線通信模塊電路原理圖。附圖6是本產(chǎn)品的防盜數(shù)據(jù)采集電路。附圖7是是本產(chǎn)品的火災(zāi)、煙霧數(shù)據(jù)采集電路。附圖8是是本產(chǎn)品的漏、跑水?dāng)?shù)據(jù)采集電路。附圖9是是本產(chǎn)品的家電遠(yuǎn)程控制電路。附圖10是本產(chǎn)品的直流轉(zhuǎn)換器MAX1676電路圖。附圖11是本產(chǎn)品的模數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器TLC0831與單片機的接口電路圖。根據(jù)電子線路制圖規(guī)定，相同標(biāo)號的線路之間具有連接關(guān)系。
具體實施方式
實施例1 一種基于嵌入式技術(shù)與無線技術(shù)的智能家居裝置，其組成包括中央控制器1， 所述的中央控制器1連接的家庭通信網(wǎng)絡(luò)單元2、家庭安全防范單元3、家庭自動化單元4 和家庭文化單元5。所述的終端數(shù)據(jù)采集單元10包括傳感器11，所述的傳感器11連接調(diào)理電路12，所述的調(diào)理電路12連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路13，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路13連接計算機接口 14。連接關(guān)系如附圖所示。實施例2 實施例1所述的基于嵌入式技術(shù)與無線技術(shù)的智能家居裝置，所述的中央控制器包括數(shù)據(jù)采集主控制器6，所述的數(shù)據(jù)采集主控制器6連接全球移動通訊系統(tǒng)GSM7，所述的全球移動通訊系統(tǒng)GSM7連接手機短消息器GSMSMS8，所述的手機短消息器GSMSMS連接手機 9，所述的數(shù)據(jù)采集主控制器6連接一組終端數(shù)據(jù)采集單元10。連接關(guān)系如附圖所示。實施例3:實施例1述的基于嵌入式技術(shù)與無線技術(shù)的智能家居裝置，所述的家庭通信網(wǎng)絡(luò)單元包括電話線、有限線纜、電力線和無線通信；所述的家庭自動化單元包括家用遙控器、 照明器和遠(yuǎn)程抄表器；所述的家庭安全防范單元包括溫度檢測器、防盜報警器、室內(nèi)外視頻監(jiān)視器和火災(zāi)跑水煤氣報警器，所述的家庭文化單元包括網(wǎng)上醫(yī)療、網(wǎng)上信息、網(wǎng)上教育和網(wǎng)上娛樂的端口按鈕。實施例4
4[0034]以上所述的基于嵌入式技術(shù)與無線技術(shù)的智能家居裝置，工作過程中，首先由數(shù)據(jù)采集器里的主機采集傳感器數(shù)據(jù)，判斷是否發(fā)生異常情況，如果發(fā)生異常情況，則通過 GSM模塊向用戶發(fā)送相應(yīng)的報警信息。如果數(shù)據(jù)采集器無異常情況，則數(shù)據(jù)采集器里的主機通過無線模塊按順序向各終端節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)采集命令，終端節(jié)點進行數(shù)據(jù)采集，將采集結(jié)果發(fā)送回數(shù)據(jù)采集器里的主機，數(shù)據(jù)采集器里的主機判斷終端節(jié)點是否發(fā)生異常，并進行相應(yīng)處理。此外，用戶還可通過手機發(fā)送短信息進行訪問系統(tǒng)，當(dāng)用戶接收到報警信息時， 可以根據(jù)報警的種類向數(shù)據(jù)采集器里的主機發(fā)送短信息，對各被控量實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，數(shù)據(jù)采集器里的主機提取短信息并譯碼后進行相應(yīng)的操作。終端節(jié)點控制器需要完成兩個方面的工作，一方面它通過I/O接口讀取外部設(shè)備的狀態(tài)信息，另一方面它通過無線接口響應(yīng)上層控制器發(fā)送的查詢請求，回送當(dāng)前狀態(tài)信息。其主控制芯片使用愛特梅爾Atmel公司的節(jié)能型51系列AT89S51，工作電壓為5V。設(shè)計上使用單片機內(nèi)部串口連接nRF401通信模塊，P1.0至？1.2依次作為111^401的控制端片選輸入端CS、PWR_UP和TXEN。實施例5 以上所述的基于嵌入式技術(shù)與無線技術(shù)的智能家居裝置，所述的產(chǎn)品中可以包括磁控防盜報警；火警、煙警、跑水、氣體泄漏報警；遠(yuǎn)程控制各類家用電器通斷；一鍵急救； 水表、煤氣表、電表抄送功能；GSM遠(yuǎn)程報警等外接傳感器和硬件設(shè)備。本系統(tǒng)硬件主要由數(shù)據(jù)采集器與終端節(jié)點兩大部分組成。系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集器由處理能力較強、硬件資源較為豐富的高級單片機Winbond公司的W77E58、GSM模塊、無線傳輸模塊等組成。終端節(jié)點由單片機AT89S51、終端數(shù)據(jù)采集單元電路、家用電器控制電路、無線傳輸模塊等組成。單片機W77E58內(nèi)含兩個增強型串口和32KB大容量Flash存儲器，自帶看門狗。 指令集與51系列單片機完全兼容，非常適合在智能化監(jiān)控系統(tǒng)中使用。W77E58的管腳定義和函數(shù)設(shè)置都和8052兼容，并提供4個8位的I/O 口，3個16位的計數(shù)器以及全雙工的串口和中斷源。W77E58最高工作頻率可達(dá)40MHz，完成一條指令最快只需要4個機器周期， 這使得在使用同樣的晶振條件下比標(biāo)準(zhǔn)8052處理器有著更高的處理速度。W77E58的靜態(tài) CMOS設(shè)計使得它能夠工作在更低的晶振頻率，更加節(jié)省能源。此外，W77E58片內(nèi)含32KB的 E2PR0M，為設(shè)計者提供了更大的片內(nèi)程序存儲器空間。W77E58共提供了 12個內(nèi)外部中斷， 兩級優(yōu)先級，可以適應(yīng)更多的需求。本系統(tǒng)中，主要利用了 W77E58的雙串口的特點，將各個終端采集到的數(shù)據(jù)匯總到數(shù)據(jù)采集器的主機。單片機AT89S51是一個通用的低功率，高速8位CMOS單片機，其功能函數(shù)和管腳定義都和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的8051兼容。作為標(biāo)準(zhǔn)的51系列單片機，AT89S51提供了 4KB的E2PR0M， 128KB片內(nèi)RAM，32個I/O 口，看門狗時鐘電路，兩個數(shù)據(jù)指針，2個16位的計數(shù)器，5個中斷源，2個優(yōu)先級和一個全雙工的UART串口。無線傳輸模塊riRF401 本系統(tǒng)中的無線通信部分，主要通信模塊使用的是挪威 Nordic公司推出的nRF401無線通信芯片。該芯片使用了 433 MHz ISM頻段，是真正的單片UHF(Ultra High Frequence)無線收發(fā)一體芯片，它在一個20引腳的芯片中集成了高頻發(fā)射、高頻接收、PLL(Phase Locked Logic)合成、FSK調(diào)制、FSK解調(diào)、多頻道切換等諸多功能，具有性能優(yōu)異、功耗低、使用方便等特點。不同于其他的RF單片芯片，nRF401通過單片機串口直接與MCU通信，而無需對數(shù)據(jù)進行曼徹斯特編碼，這使得nRF401的外圍元件很少， 只包括一個基準(zhǔn)晶振和幾個無源器件，沒有調(diào)試部件，給研制和生產(chǎn)都帶來了極大的方便。模塊利用手機短消息系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)傳輸，是目前各種利用電臺作無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦硐胩娲a(chǎn)品。GSMSMS模塊可廣泛用于遙控、遙測、工業(yè)數(shù)據(jù)采集、防盜報警、交通運輸監(jiān)控管理、廣告信息發(fā)布等場合。由于GSMSMS模塊不受地域限制，將其應(yīng)用于GSM系統(tǒng)是非常理想的設(shè)計方案。另外，GSMSMS模塊使用方便，可以直接跟單片機的UART 口相接，并且生產(chǎn)商可以提供詳細(xì)的GSMSMS模塊通信協(xié)議及相關(guān)調(diào)試軟件，只要根據(jù)協(xié)議操作即可。實施例6 以上所述的基于嵌入式技術(shù)與無線技術(shù)的智能家居裝置，在數(shù)據(jù)采集器模塊中使用W77E58作為主機控制芯片；終端節(jié)點的控制器使用AT89S51，nRF401通信電路作為一個獨立的模塊單獨制板，通過插針與控制器相連。數(shù)據(jù)采集器模塊中使用W77E58的 PI. 2>1. 6作為nRF401控制與數(shù)據(jù)信號通過雙排針與nRF401模塊相連，Pl. 7作為總報警器電路控制端。終端節(jié)點控制器需要完成兩個方面的工作，一方面它通過I/O接口讀取外部設(shè)備的狀態(tài)信息，另一方面它通過無線接口響應(yīng)上層控制器發(fā)送的查詢請求，回送當(dāng)前狀態(tài)信息。其主控制芯片使用Atmel公司的節(jié)能型51系列AT89S51，工作電壓為5V。設(shè)計上使用單片機內(nèi)部串口連接nRF401通信模塊，Pl. 0至Pl. 2依次作為nRF401的控制端CS、 PWR_UP 和 TXEN。外部信號接口共有 5 個，分別為 Lpause，Wpause, Ppause, INTl 和 INTO， 通過光電耦合器件TLPS21連接單片機的Pl. 5、Pl. 6、Pl. 7、INTl和INTO引腳。此外，為了保存采集到的部分?jǐn)?shù)據(jù)和設(shè)置，單片機系統(tǒng)中還使用了串行E2PR0M保存數(shù)據(jù)，該芯片使用 SPI (Serial Peripheral Interface)總線，單片機的Pl. 3和Pl. 4分別作為時鐘控制端 SCL和數(shù)據(jù)傳送端SDA。數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計本系統(tǒng)中，主要是利用了 W77E58雙串口的特點，其中串口 0與GSMSMS相連，串口 1則負(fù)責(zé)連接nRF401通信模塊，使用無線通信與各個無線終端節(jié)點通信。
權(quán)利要求1.一種基于嵌入式技術(shù)與無線技術(shù)的智能家居裝置，其組成包括中央控制器，其特征是所述的中央控制器連接家庭通信網(wǎng)絡(luò)單元、家庭安全防范單元、家庭自動化單元和家庭文化單元，所述的終端數(shù)據(jù)采集單元包括傳感器，所述的傳感器連接調(diào)理電路，所述的調(diào)理電路連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接計算機接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于嵌入式技術(shù)與無線技術(shù)的智能家居裝置，其特征是所述的中央控制器包括數(shù)據(jù)采集主控制器，所述的數(shù)據(jù)采集主控制器連接全球移動通訊系統(tǒng) GSM,所述的全球移動通訊系統(tǒng)GSM連接手機短消息器GSMSMS，所述的手機短消息器GSMSMS 連接手機，所述的數(shù)據(jù)采集主控制器連接一組終端數(shù)據(jù)采集單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于嵌入式技術(shù)與無線技術(shù)的智能家居裝置，其特征是所述的家庭通信網(wǎng)絡(luò)單元包括電話線、有限線纜、電力線和無線通信；所述的家庭自動化單元包括家用遙控器、照明器和遠(yuǎn)程抄表器；所述的家庭安全防范單元包括溫度檢測器、防盜報警器、室內(nèi)外視頻監(jiān)視器和火災(zāi)跑水煤氣報警器。
專利摘要基于嵌入式技術(shù)與無線技術(shù)的智能家居裝置。世界上第一幢智能建筑1984年在美國出現(xiàn)后，美國、加拿大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經(jīng)濟比較發(fā)達(dá)的國家先后提出了各種智能家居方案。在智能家居發(fā)展過程中，美國一直處于領(lǐng)先水平。一種基于嵌入式技術(shù)與無線技術(shù)的智能家居裝置，其組成包括:中央控制器(1)，所述的中央控制器連接家庭通信網(wǎng)絡(luò)單元(2)、家庭安全防范單元(3)、家庭自動化單元(4)、家庭文化單元(5)，所述的終端數(shù)據(jù)采集單元包括傳感器，所述的傳感器連接調(diào)理電路，所述的調(diào)理電路連接模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路連接計算機接口。本實用新型用于無線控制的智能家居。
文檔編號H04W4/14GK201994954SQ20112004476
公開日2011年9月28日 申請日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者戚本志 申請人:戚本志