專(zhuān)利名稱(chēng)：智能家居中央控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
智能家居中央控制器
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種智能家居中央控制器，尤其涉及一種基于GPRS和ZigBee的 嵌入式智能家居中央控制器。
背景技術(shù)：
在目前生活中，智能家居控制平臺(tái)主要基于家用PC機(jī)為控制器，用戶可通過(guò)網(wǎng)頁(yè) 瀏覽器來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控功能，利用計(jì)算機(jī)并行接口連接多個(gè)保持繼電器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭電器的 控制。PC的數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，傳輸數(shù)據(jù)量大，基于PC操作系統(tǒng)的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)方便，通用性 強(qiáng)。但由于PC機(jī)平臺(tái)的體積和功耗都比較大，不便于攜帶和隨時(shí)隨地控制，并且系統(tǒng)的穩(wěn) 定性差，容易受到病毒攻擊，因此不利于長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作，無(wú)法滿足人們的操作需要及效率 要求。

實(shí)用新型內(nèi)容為了滿足人們對(duì)生活簡(jiǎn)單化、家居智能化的要求和解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題， 本實(shí)用新型提供一種以高性能嵌入式微處理器為核心，通過(guò)基于GPRS和ZigBee (ZigBee技 術(shù)是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本和可靠性高的雙向微功率網(wǎng)格式無(wú)線網(wǎng)絡(luò) 通信技術(shù)。)的嵌入式操作系統(tǒng)的移植和應(yīng)用程序的定制，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制、監(jiān)視 或管理功能的智能家居中央控制器。本實(shí)用新型解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供一種智能家居中央控 制器，其包括嵌入式控制器模塊、輸入輸出模塊、GPRS模塊、ZigBee模塊和終端監(jiān)控模塊。 嵌入式控制器模塊是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，采用ARM32位RISC處理器加外圍電路開(kāi)發(fā)板構(gòu) 建嵌入式平臺(tái)，完成整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)度及控制；由輸入輸出模塊連接鍵盤(pán)及液晶顯示屏，實(shí)現(xiàn) 家庭內(nèi)部的輸入控制和輸出顯示，同時(shí)可以實(shí)時(shí)顯示家居環(huán)境狀態(tài)和接收短消息的相關(guān)情 況，同時(shí)通過(guò)RS232串行通信接口與GPRS模塊及ZigBee模塊連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳輸； GPRS模塊用于通過(guò)SMS協(xié)議可實(shí)現(xiàn)短信息收發(fā)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控；ZigBee模 塊用于構(gòu)建家庭內(nèi)部短距離無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，主節(jié)點(diǎn)與ARM控制器連接，從節(jié)點(diǎn)與終端設(shè)備 連接，實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備終端的數(shù)據(jù)收發(fā)和狀態(tài)監(jiān)控；終端監(jiān)控模塊用于在各個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)的 I/O 口擴(kuò)展控制電路，實(shí)現(xiàn)各種功能，包括了燈光控制、開(kāi)關(guān)控制、溫度檢測(cè)和安防檢測(cè)等。本實(shí)用新型智能家居中央控制器的進(jìn)一步技術(shù)方案是嵌入式控制器模塊主控制 器部分選擇集成了電源接口，時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、存儲(chǔ)器電路等外圍器件組成的嵌入式平 臺(tái)MAGICARM2200構(gòu)建嵌入式主控制器開(kāi)發(fā)板，此開(kāi)發(fā)板上帶有豐富的存儲(chǔ)資源，同時(shí)具有 CF卡接口、LAN接口、Modem接口，PS/2接口，USB接口以及5. 2英寸彩色點(diǎn)陣圖形液晶屏， 方便以后擴(kuò)展升級(jí)和二次開(kāi)發(fā)。本實(shí)用新型智能家居中央控制器的進(jìn)一步技術(shù)方案是嵌入式控制器模塊采用主 芯片為L(zhǎng)PC2210芯片的ARM32位RISC處理器，以嵌入式安裝在主控制器開(kāi)發(fā)板上，LPC2210 是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和嵌入式16/32位ARM7TDMI-STM CPU的微處理器，該處理器主要特征有多個(gè)串行通信接口 包括2個(gè)同步串行接口(SPI)、2個(gè)16C550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)異步串行接 口(UART)和高速I(mǎi)2C接口，多達(dá)76個(gè)通用I/O 口(可承受5V電壓)，片內(nèi)晶振頻率范圍 1 30MHz，通過(guò)鎖相環(huán)(PLL)可實(shí)現(xiàn)CPU最大的操作頻率為60MHz，通過(guò)該處理器完成對(duì)整 個(gè)系統(tǒng)的核心控制。本實(shí)用新型智能家居中央控制器的進(jìn)一步技術(shù)方案是輸入輸出模塊的通信接 口，采用ARM處理器的UARTO串口與ZigBee模塊之間數(shù)據(jù)通信，UARTl串口與GPRS模塊通 信，采用鍵盤(pán)控制和液晶屏顯示來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的輸入輸出控制操作。本實(shí)用新型智能家居中央控制器的進(jìn)一步技術(shù)方案是GPRS模塊通過(guò)SMS協(xié)議可 實(shí)現(xiàn)短信息收發(fā)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控。本實(shí)用新型智能家居中央控制器的進(jìn)一步技術(shù)方案是=ZigBee模塊采用CCM30 作為控制芯片，其內(nèi)部集成一個(gè)增強(qiáng)型8051MCU內(nèi)核和一個(gè)符合IEEE802. 15. 4規(guī)范的 2. 4GHz無(wú)線收發(fā)器，用于組建家庭內(nèi)部短距離無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)ARM處理器的UARTO串口 與ZigBee模塊之間數(shù)據(jù)通信，控制終端監(jiān)控模塊實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備終端的數(shù)據(jù)收發(fā)和狀態(tài)監(jiān) 控。本實(shí)用新型智能家居中央控制器的進(jìn)一步技術(shù)方案是終端監(jiān)控模塊包含溫度檢 測(cè)電路、家電控制電路和安防檢測(cè)電路。本實(shí)用新型智能家居中央控制器的進(jìn)一步技術(shù)方案是終端監(jiān)控模塊一方面負(fù)責(zé) 接收主節(jié)點(diǎn)ZigBee模塊的指令并控制家電設(shè)備，另一方面負(fù)責(zé)檢測(cè)家居環(huán)境溫度、安防情 況等并向主節(jié)點(diǎn)回發(fā)數(shù)據(jù)。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型智能家居中央控制器的有益效果是本實(shí)用新型智 能家居中央控制器以高性能嵌入式微處理器為核心，通過(guò)基于GPRS和ZigBee的嵌入式操 作系統(tǒng)的移植和應(yīng)用程序的定制，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線控制、監(jiān) 視或管理功能，從而提高了操作使用效率，更增強(qiáng)了操作的任意性和實(shí)用性。

圖1是本實(shí)用新型的智能家居中央控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的智能家居中央控制器的ZigBee模塊CCM30控制芯片結(jié)構(gòu)示 意圖。圖3是本實(shí)用新型的智能家居中央控制器的溫度檢測(cè)電路圖。圖4是本實(shí)用新型的智能家居中央控制器的家電控制電路圖。圖5是本實(shí)用新型的智能家居中央控制器的安防檢測(cè)電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1，是本實(shí)用新型的智能家居中央控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。以控制核心ARM 處理器加外圍電路開(kāi)發(fā)板構(gòu)建嵌入式平臺(tái)，完成整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)度及控制；通過(guò)連接鍵盤(pán)及 液晶顯示屏，實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部的輸入控制和輸出顯示，同時(shí)可以實(shí)時(shí)顯示家居環(huán)境狀態(tài)；通過(guò) RS232串行通信接口與GPRS模塊及ZigBee模塊連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳輸；GPRS模塊通過(guò) SMS協(xié)議可實(shí)現(xiàn)短信息收發(fā)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控；ZigBee模塊構(gòu)建家庭內(nèi)部短距離無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，主節(jié)點(diǎn)ZigBee模塊與ARM控制器連接，從節(jié)點(diǎn)ZigBee節(jié)點(diǎn)與終端設(shè)備 連接，實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備終端的無(wú)線數(shù)據(jù)收發(fā)和狀態(tài)監(jiān)控；終端監(jiān)控模塊在各個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)的 I/O 口擴(kuò)展控制電路，實(shí)現(xiàn)各種功能，包括了燈光控制、開(kāi)關(guān)控制、溫度檢測(cè)和安防檢測(cè)等。請(qǐng)參閱圖2，ZigBee模塊CCM30控制芯片內(nèi)部集成一個(gè)增強(qiáng)型8051MCU內(nèi)核、一 個(gè)符合IEEE802. 15.4規(guī)范的2. 4GHz無(wú)線收發(fā)器和串行通信接口及I/O接口。該模塊的串 行通信接口 1與ARM處理器的UARTO串口相連接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，完成定制功能指令。圖3是本實(shí)用新型的智能家居中央控制器的溫度檢測(cè)電路圖。該電路溫度系統(tǒng)采 集元件選用單總線數(shù)字溫度傳感器DS18B20，其引腳有3個(gè)數(shù)據(jù)端DQ，電源端VCC，接地端 GND，DQ腳與ZigBee節(jié)點(diǎn)I/O 口相連，I/O 口連接P0. 6 口，直接從I/O 口取電，同時(shí)必須在 溫度轉(zhuǎn)換期間給DQ線提供一個(gè)強(qiáng)上拉高電平。圖4是本實(shí)用新型的智能家居中央控制器的家電控制電路圖。該家電控制電路 系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了 5路輸出的開(kāi)關(guān)控制電路，ZigBee節(jié)點(diǎn)的I/O連接引腳設(shè)置為Pl. 1、Pl. 4、 Pl. 5、P1. 6、P1. 7?？刂品绞讲捎美^電器的開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)與電器或插座連接，可用于控制電燈、空 調(diào)、熱水器、窗簾等各種常見(jiàn)的家電設(shè)備。圖5是本實(shí)用新型的智能家居中央控制器的安防檢測(cè)電路圖。該安防檢測(cè)電路系 統(tǒng)采用RE200B型被動(dòng)式熱釋電紅外傳感器(PIR)作為安防檢測(cè)裝置，它能以非接觸形式檢 測(cè)出人體輻射的紅外光波，并將其轉(zhuǎn)化為微弱的電信號(hào)。RE200B有三個(gè)引腳電源端(D)、 信號(hào)端(S)、接地端(G)。紅外傳感器直接檢測(cè)距離小于lm，在其上方增加一個(gè)菲涅爾透鏡 聚焦，可使其檢測(cè)距離達(dá)到8m左右。RE200B的輸出電壓為毫伏級(jí)，若直接輸入到ZigBee節(jié)點(diǎn)的I/O不能識(shí)別為電平信 號(hào)，必須先濾波，放大和比較后再輸出。系統(tǒng)采用BIS0001芯片設(shè)計(jì)放大電路，芯片內(nèi)部具 有2級(jí)運(yùn)算放大器和1個(gè)電壓比較器，并且可以通過(guò)引腳連接器件設(shè)置檢測(cè)封鎖時(shí)間、延 時(shí)時(shí)間和重復(fù)觸發(fā)模式。RE200B的S端連接BIS0001的IIN+引腳，作為第一級(jí)運(yùn)放的輸入 端，檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)內(nèi)部電路處理后，從芯片VO引腳輸出。當(dāng)沒(méi)有檢測(cè)異常時(shí)，VO引腳輸出低 電平，當(dāng)檢測(cè)到紅外光波時(shí)，會(huì)輸出一個(gè)持續(xù)時(shí)間可調(diào)的電平信號(hào)，ZigBee節(jié)點(diǎn)與P0. 7引 腳連接。本實(shí)用新型智能家居中央控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線控 制、監(jiān)視或管理功能，使用簡(jiǎn)單、靈活，方便升級(jí)和二次開(kāi)發(fā)，提高了操作使用效率，更增強(qiáng) 了操作的任意性和實(shí)用性。
權(quán)利要求1.一種智能家居中央控制器，其特征在于其包括嵌入式控制器模塊、輸入輸出模塊、 GPRS模塊、ZigBee模塊和終端監(jiān)控模塊，該中央控制器基于GPRS和ZigBee的嵌入式智能 控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能家居中央控制器，其特征在于嵌入式控制器模塊采用 ARM32位RISC處理器加外圍電路開(kāi)發(fā)板構(gòu)建嵌入式平臺(tái)，完成整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)度及控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能家居中央控制器，其特征在于嵌入式控制器模塊采用 主芯片為L(zhǎng)PC2210芯片的ARM32位RISC處理器，以嵌入式安裝在MAGICARM2200嵌入式主 控制器開(kāi)發(fā)板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能家居中央控制器，其特征在于由輸入輸出模塊連接鍵 盤(pán)及液晶顯示屏，實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部的輸入控制和輸出顯示。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能家居中央控制器，其特征在于ARM32位RISC處理器通 過(guò)RS232串行通信接口與GPRS模塊及ZigBee模塊連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳輸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能家居中央控制器，其特征在于GPRS模塊用于通過(guò)SMS 協(xié)議可實(shí)現(xiàn)短信息收發(fā)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控；ZigBee模塊用于構(gòu)建家庭內(nèi)部短 距離無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，主節(jié)點(diǎn)與ARM控制器連接，從節(jié)點(diǎn)與終端設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備終端 的數(shù)據(jù)收發(fā)和狀態(tài)監(jiān)控。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能家居中央控制器，其特征在于終端監(jiān)控模塊用于在各 個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)的I/O 口擴(kuò)展控制電路，實(shí)現(xiàn)各種功能，包括了燈光控制、開(kāi)關(guān)控制、溫度檢 測(cè)和安防檢測(cè)等。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種智能家居中央控制器，尤其涉及一種基于GPRS和ZigBee的嵌入式智能家居中央控制器。該智能家居中央控制器基于GPRS和ZigBee技術(shù)，其包括嵌入式控制器模塊、輸入輸出模塊、GPRS模塊、ZigBee模塊和終端監(jiān)控模塊。通過(guò)ARM系統(tǒng)控制核心，完成整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)度及控制；由輸入輸出模塊連接鍵盤(pán)及液晶顯示屏，GPRS模塊及ZigBee模塊連接進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和傳輸，實(shí)現(xiàn)整個(gè)智能家居系統(tǒng)的遠(yuǎn)程無(wú)線監(jiān)控以及各種控制功能，包括了開(kāi)關(guān)燈光控制、溫度檢測(cè)和安防檢測(cè)等。本實(shí)用新型將計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與家居生活相關(guān)的設(shè)備結(jié)合，通過(guò)集中統(tǒng)籌管理，實(shí)現(xiàn)各種智能化監(jiān)控功能，具有很好的擴(kuò)展性和靈活性，增強(qiáng)了操作的任意性和實(shí)用性，提高了用戶的生活質(zhì)量。
文檔編號(hào)G05B19/418GK201867643SQ201020643248
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者馮澤 申請(qǐng)人:馮澤