CN106933114A - 一种无线传输互联网智能家居*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及智能家居技术领域，具体涉及一种无线传输互联网智能家居***，包括内部组网、无线遥控和串口通讯电路；内部网使用ZigBee星形网络组网，只需要协调器和终端设备即可构成网络，从而降低整个***的组网复杂程度，无线遥控信号接收模块由超再生检波、放大、整形电路组成，由遥控器发射出的载波高频信号，经接收模块的电容和电感，由三极管等组成的接收电路感应而来的信号放大检波，送进三极管放大电路进行电压放大，再送入集成运算放大器进行放大整形，将遥控器载波信号内的调制信号完全复原后送入单片机的输入引脚后进行数据译码；本发明操作便捷，结构简单，可远程互联网控制具有很强的创造性。
Description
技术领域
本发明涉及智能家居技术领域，具体涉及一种无线传输互联网智能家居***。
背景技术
智能家居是在互联网影响之下物联化的体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备(如音视频设备、照明***、窗帘控制、空调控制、安防***、数字影院***、影音服务器、影柜***、网络家电等)连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，提供全方位的信息交互功能，甚至为各种能源费用节约资金。智能家居的概念起源很早，但一直未有具体的建筑案例出现，直到1984年美国联合科技公司将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康涅狄格州哈特佛市的CityPlaceBuilding时，才出现了首栋的“智能型建筑”，从此揭开了全世界争相建造智能家居派的序幕。家庭自动化系指利用微处理电子技术，来集成或控制家中的电子电器产品或***，例如：照明灯、咖啡炉、电脑设备、保安***、暖气及冷气***、视讯及音响***等。家庭自动化***主要是以一个中央微处理机接收来自相关电子电器产品(外界环境因素的变化，如太阳初升或西落等所造成的光线变化等)的讯息后，再以既定的程序发送适当的信息给其它电子电器产品。中央微处理机必须透过许多界面来控制家中的电器产品，这些界面可以是键盘，也可以是触摸式荧幕、按钮、电脑、电话机、遥控器等；消费者可发送信号至中央微处理机，或接收来自中央微处理机的讯号。家庭自动化是智能家居的一个重要***，在智能家居刚出现时，家庭自动化甚至就等同于智能家居，今天它仍是智能家居的核心之一，但随着网络技术有智能家居的普遍应用，网络家电/信息家电的成熟，家庭自动化的许多产品功能将融入到这些新产品中去，从而使单纯的家庭自动化产品在***设计中越来越少，其核心地位也将被家庭网络/家庭信息***所代替。它将作为家庭网络中的控制网络部份在智能家居中发挥作用。在专利号为CN201611104565的专利文件中，公开了一种智能家居控制***，包含:智能家居控制主机、家居控制模块、家居安防模块、上层通讯模块和本地控制模块；所述智能家居控制主机分别控制所述家居控制模块、家居安防模块、上层通讯模块和本地控制模块。本发明的智能家居控制***可适配现有的各类智能家居，是接口通用、低成本、高适配性和功能相对完善的智能家居控制***，解决了现有智能家居***之间互不兼容、操作繁琐、结构冗余、配置复杂，另外还有可移动性差、可扩展性差、成本高等缺陷。
上述专利文件可适配现有的各类智能家居，是接口通用、低成本、高适配性和功能相对完善的智能家居控制***，解决了现有智能家居***之间互不兼容、操作繁琐、结构冗余、配置复杂，另外还有可移动性差、可扩展性差、成本高等缺陷；但是其不能实现互联网控制，对于如何提供一种操作便捷，结构简单，可远程互联网控制的无线传输互联网智能家居***缺少技术性解决方案。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种无线传输互联网智能家居***，用于解决如何提供一种操作便捷，结构简单，可远程互联网控制的无线传输互联网智能家居***的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种无线传输互联网智能家居***，包括家庭网关、家庭控制器、家电设备和互联网，其特征在于：包括内部组网、无线遥控和串口通讯电路；所述内部组网采用ZigBee协议，内部网使用ZigBee星形网络组网，只需要协调器和终端设备即可构成网络，从而降低整个***的组网复杂程度，所述无线遥控包括无线遥控信号接收模块和无线信号接收模块，所述无线信号接收模块包括无线信号接收电路和无线遥控信号译码处理电路，所述无线遥控信号接收模块由超再生检波、放大、整形电路组成，由遥控器发射出的载波高频信号，经接收模块的电容和电感，由三极管等组成的接收电路感应而来的信号放大检波，送进三极管放大电路进行电压放大，再送入集成运算放大器进行放大整形，将遥控器载波信号内的调制信号完全复原后送入单片机的输入引脚后进行数据译码，所述串口通讯电路用于连接内部组网与计算机实现智能控制。
优选的，所述串口通讯电路采用RS232接口方式，因此在采用RS232标准时必须进行信号电平转换。在串行通信的接口电路中选用MAX232芯片作为信号电平转换芯片，实现TTL电平和RS232接口电平之间的转换，从而把ATmega16内部需要传送的数字信号准确无误地传输给PC机，供上位机软件读取并进行信号处理。
优选的，所述串口通讯电路中的TTL电平引脚输入引脚9、10，连接ATmega16的串行发送接口TXD和串行接收接口RXD，通过电平转换为RS232电平，通过7脚和8脚连接串行接口的2脚和3脚，串行接口通过串行通信线连接采样模块的串行接口和PC机的串行接口。
优选的，所述内部组网包括终端设备节点，所述终端设备节点将传感器采集家电设备或家居环境信息，经由JN5139处理，打包成ZigBee协议的信息格式，送至协调器进行下一步处理，JN5139也接收来自协调器的控制信息，经解码后送至控制电路，执行相应的操作。
优选的，所述内部组网中协调器和家庭网关的流程是协调器/家庭网关在初始化过程中，首先进行能量扫描和激活扫描信道，如果未发现合适的信道，则终止建立网络：如果找到合适的信道，则分配给该网络一个唯一的16位PANID和16位的网络地址，并向物理层发出组网请求，收到确认后组网成功，然后，协调器/家庭网关循环检测终端设备的绑定请求，当收到绑定请求时，进行接入认证，通过认证后进行绑定并更新邻居表，然后接收数据并判定数据的来源，如果是外网发来的数据，进行协议转换并处理外网请求；如果为内网发来的数据请求，则接收查询并发送需要查询的数据。
优选的，所述内部组网的终端设备将可能加入网络的协调器资料存入自己的邻居表，包括协议版本、堆栈规范、PAN ID和其他可以加入的信息，然后向协调器发出请求信息，如果邻居表中没有合适的协调器，则表示入网失败，终止加入网络。
优选的，所述内部组网的终端设备如果发出的请求被批准，会得到协调器分配的一个16位的网络地址，此时入网成功。终端设备与协调器进行绑定操作，终端设备进入查询状态，并以一定的时间间隔查询协调器缓冲区是否有对该节点的数据传输命令，若有则读取传感器数据或对控制电路发出控制命令。
(三)有益效果
本发明内部网使用ZigBee星形网络组网，只需要协调器和终端设备即可构成网络，从而降低整个***的组网复杂程度，所述无线遥控包括无线遥控信号接收模块和无线信号接收模块，所述无线信号接收模块包括无线信号接收电路和无线遥控信号译码处理电路，所述无线遥控信号接收模块由超再生检波、放大、整形电路组成，由遥控器发射出的载波高频信号，经接收模块的电容和电感，由三极管等组成的接收电路感应而来的信号放大检波，送进三极管放大电路进行电压放大，再送入集成运算放大器进行放大整形，将遥控器载波信号内的调制信号完全复原后送入单片机的输入引脚后进行数据译码；本发明操作便捷，结构简单，可远程互联网控制具有很强的创造性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的***框图；
图2是本发明的内部组网的组网方式原理框图；
图3是本发明的协调器和家庭网关的原理框图；
图4是本发明协调器和家庭网关的程序流程图；
图5是本发明的终端设备程序流程图；
图6是本发明的串口通讯电路原理图；
图7是本发明的无线遥控信号接收模块电路原理图；
图8是本发明的无线信号接收模块电路原理图；
图9是本发明的无线遥控信号译码处理电路原理图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-9所示的一种无线传输互联网智能家居***，包括家庭网关、家庭控制器、家电设备和互联网，其特征在于：包括内部组网、无线遥控和串口通讯电路；内部组网采用ZigBee协议，内部网使用ZigBee星形网络组网，只需要协调器和终端设备即可构成网络，从而降低整个***的组网复杂程度，无线遥控包括无线遥控信号接收模块和无线信号接收模块，无线信号接收模块包括无线信号接收电路和无线遥控信号译码处理电路，无线遥控信号接收模块由超再生检波、放大、整形电路组成，由遥控器发射出的载波高频信号，经接收模块的电容和电感，由三极管等组成的接收电路感应而来的信号放大检波，送进三极管放大电路进行电压放大，再送入集成运算放大器进行放大整形，将遥控器载波信号内的调制信号完全复原后送入单片机的输入引脚后进行数据译码，串口通讯电路用于连接内部组网与计算机实现智能控制。
串口通讯电路采用RS232接口方式，因此在采用RS232标准时必须进行信号电平转换。在串行通信的接口电路中选用MAX232芯片作为信号电平转换芯片，实现TTL电平和RS232接口电平之间的转换，从而把ATmega16内部需要传送的数字信号准确无误地传输给PC机，供上位机软件读取并进行信号处理。
串口通讯电路中的TTL电平引脚输入引脚9、10，连接ATmega16的串行发送接口TXD和串行接收接口RXD，通过电平转换为RS232电平，通过7脚和8脚连接串行接口的2脚和3脚，串行接口通过串行通信线连接采样模块的串行接口和PC机的串行接口。
内部组网包括终端设备节点，终端设备节点将传感器采集家电设备或家居环境信息，经由JN5139处理，打包成ZigBee协议的信息格式，送至协调器进行下一步处理，JN5139也接收来自协调器的控制信息，经解码后送至控制电路，执行相应的操作。
内部组网中协调器和家庭网关的流程是协调器/家庭网关在初始化过程中，首先进行能量扫描和激活扫描信道，如果未发现合适的信道，则终止建立网络：如果找到合适的信道，则分配给该网络一个唯一的16位PANID和16位的网络地址，并向物理层发出组网请求，收到确认后组网成功，然后，协调器/家庭网关循环检测终端设备的绑定请求，当收到绑定请求时，进行接入认证，通过认证后进行绑定并更新邻居表，然后接收数据并判定数据的来源，如果是外网发来的数据，进行协议转换并处理外网请求；如果为内网发来的数据请求，则接收查询并发送需要查询的数据。
内部组网的终端设备将可能加入网络的协调器资料存入自己的邻居表，包括协议版本、堆栈规范、PAN ID和其他可以加入的信息，然后向协调器发出请求信息，如果邻居表中没有合适的协调器，则表示入网失败，终止加入网络。
内部组网的终端设备如果发出的请求被批准，会得到协调器分配的一个16位的网络地址，此时入网成功。终端设备与协调器进行绑定操作，终端设备进入查询状态，并以一定的时间间隔查询协调器缓冲区是否有对该节点的数据传输命令，若有则读取传感器数据或对控制电路发出控制命令。
本发明操作便捷，结构简单，可远程互联网控制具有很强的创造性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种无线传输互联网智能家居***，包括家庭网关、家庭控制器、家电设备和互联网，其特征在于：包括内部组网、无线遥控和串口通讯电路；所述内部组网采用ZigBee协议，内部网使用ZigBee星形网络组网，只需要协调器和终端设备即可构成网络，从而降低整个***的组网复杂程度，所述无线遥控包括无线遥控信号接收模块和无线信号接收模块，所述无线信号接收模块包括无线信号接收电路和无线遥控信号译码处理电路，所述无线遥控信号接收模块由超再生检波、放大、整形电路组成，由遥控器发射出的载波高频信号，经接收模块的电容和电感，由三极管等组成的接收电路感应而来的信号放大检波，送进三极管放大电路进行电压放大，再送入集成运算放大器进行放大整形，将遥控器载波信号内的调制信号完全复原后送入单片机的输入引脚后进行数据译码，所述串口通讯电路用于连接内部组网与计算机实现智能控制。
2.根据权利要求1所述的无线传输互联网智能家居***，其特征在于：所述串口通讯电路采用RS232接口方式，因此在采用RS232标准时必须进行信号电平转换。在串行通信的接口电路中选用MAX232芯片作为信号电平转换芯片，实现TTL电平和RS232接口电平之间的转换，从而把ATmega16内部需要传送的数字信号准确无误地传输给PC机，供上位机软件读取并进行信号处理。
3.根据权利要求1所述的无线传输互联网智能家居***，其特征在于：所述串口通讯电路中的TTL电平引脚输入引脚9、10，连接ATmega16的串行发送接口TXD和串行接收接口RXD，通过电平转换为RS232电平，通过7脚和8脚连接串行接口的2脚和3脚，串行接口通过串行通信线连接采样模块的串行接口和PC机的串行接口。
4.根据权利要求1所述的无线传输互联网智能家居***，其特征在于：所述内部组网包括终端设备节点，所述终端设备节点将传感器采集家电设备或家居环境信息，经由JN5139处理，打包成ZigBee协议的信息格式，送至协调器进行下一步处理，JN5139也接收来自协调器的控制信息，经解码后送至控制电路，执行相应的操作。
5.根据权利要求1所述的无线传输互联网智能家居***，其特征在于：所述内部组网中协调器和家庭网关的流程是协调器/家庭网关在初始化过程中，首先进行能量扫描和激活扫描信道，如果未发现合适的信道，则终止建立网络：如果找到合适的信道，则分配给该网络一个唯一的16位PANID和16位的网络地址，并向物理层发出组网请求，收到确认后组网成功，然后，协调器/家庭网关循环检测终端设备的绑定请求，当收到绑定请求时，进行接入认证，通过认证后进行绑定并更新邻居表，然后接收数据并判定数据的来源，如果是外网发来的数据，进行协议转换并处理外网请求；如果为内网发来的数据请求，则接收查询并发送需要查询的数据。
6.根据权利要求1所述的无线传输互联网智能家居***，其特征在于：所述内部组网的终端设备将可能加入网络的协调器资料存入自己的邻居表，包括协议版本、堆栈规范、PANID和其他可以加入的信息，然后向协调器发出请求信息，如果邻居表中没有合适的协调器，则表示入网失败，终止加入网络。
7.根据权利要求6所述的无线传输互联网智能家居***，其特征在于：所述内部组网的终端设备如果发出的请求被批准，会得到协调器分配的一个16位的网络地址，此时入网成功。终端设备与协调器进行绑定操作，终端设备进入查询状态，并以一定的时间间隔查询协调器缓冲区是否有对该节点的数据传输命令，若有则读取传感器数据或对控制电路发出控制命令。
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