CN101262708A - 基于Zigbee无线网络技术的电源插座 - Google Patents
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Abstract
基于Zigbee无线网络技术的电源插座，包括插座和控制插座工作所需的遥控器，插座包括插座的单片机以及分别与单片机相连接的温度传感模块、过载保护模块、继电模块和写入允许模块；遥控器包线单片机及分别与单片机相连接的RS232串口通信模块、LCD显示模块、键盘输入模块、外扩存储模块、时钟模块和报警模块；插座受遥控器控制工作，两者通过无线电信号相连接，插座连接在各用电器上。该装置具高的智能化，可实现对Zigbee网络自适应、分区域管理控制、定时开关、过温过载保护等功能。
Description
技术领域
本发明涉及电器插座，具体涉及一种基于无线网络技术的智能遥控插座，尤其适合于现代家居、公共场合和工业现场中对各种电器进行集中管理和控制的一种基于Zigbee无线网络技术的电源插座。
背景技术
日常生活中，插座的应用十分广泛，但随着各种各样的用电器的增多，普通插座要实现对多种用电器的有效管理和控制日益困难。目前普通插座多数只有一个机械式总开关，少数有多路机械式开关，结构复杂，使用不方便；也有的是无线遥控插座，专利号为200510049833.8《遥控插座》提供这样一种遥控插座，但该插座不具备分区域管理控制、定时开关、过温过载保护等功能，更不具备对各个插座工作状态查询的功能。Zigbee技术是一种低成本、低功耗的新兴无线网络技术，采用Zigbee技术的插座对Zigbee网络具有自适应功能，能自动加入和退出网络，具有更高的智能化，这是其它遥控插座不具备的。
发明内容
本发明目的在于克服现有插座的缺点，提供一种基于Zigbee技术的无线遥控插座，以实现节点多，达65000个，具有对Zigbee网络自适应、分区域管理控制、定时开关、过温过载保护等功能。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种基于Zigbee无线网络技术的电源插座，包括插座和控制插座工作所需的遥控器，其特征在于所述插座包括插座的无线单片机以及分别与无线单片机相连接的温度传感模块、过载保护模块、继电模块和写入允许模块；所述的遥控器包括遥控器的无线单片机及分别与遥控的无线单片机相连接的RS232串口通信模块、LCD显示模块、键盘输入模块、外扩存储模块、时钟模块和报警模块；插座受遥控器控制工作，插座的无线单片机与遥控器的无线单片机通过无线电信号相连接，插座连接在各用电器上。
优选的，所述无线单片机是CC2430单片机或是“MCU+RF”方式组合的单片机。
优选的，所述的温度传感模块是LM35或MAX6607芯片。
优选的，所述的继电模块是MOC3401芯片或继电器。
优选的，所述时钟模块是DS1302或DS12887芯片。
优选的，所述的键盘输入模块是式CH451或8279芯片。
优选的，所述的外扩存储模块是串行EEROM存储器24C04，24C08，24C64等系列芯片。
本发明基于Zigbee技术的电源插座的遥控方法，包括以下步骤：
开始；
a.应用场合初始化设置；
b.选择某区域内的插座，分别按下遥控器的键盘输入模块相应的按键，根据液晶显示模块的提示，分区域的或单个的选择实际场合的插座；
c.功能选择，设置开关动作定时开关和保护温度；
d.功能选择后，按键确认发送；
e.遥控器通过遥控器的无线单片机，按选定的实用化名称和功能，自动生成物理地址码、实用化名称代码和操作数据，经Zigbee网络发送到所要遥控的插座里的无线单片机；
f.插座里的无线单片机进行接收信号前的初始化工作；
g.插座里的无线单片机在Zigbee网络中接受到发给自己的数据；
h.插座里的无线单片机对接收到的物理地址、实用化名称进行匹配，判断是否有效，若无效则返回步骤b；若有效，则读取操作数据；
i.读取操作数据后，对数据进行校验，若与校验码不匹配，则不进行功能操作，并向遥控器发送“错误，重传”标志，返回步骤b；若与校验码匹配，则根据数据修改无线单片机参数；
j.无线单片机根据修改后的参数执行相应功能，完成遥控工作；
k.向遥控器回传“操作已完成”标志，并返回步骤b。
所述步骤a中应用场合初始化设置包括以下步骤：
a-1.设置遥控器的应用场合名称，通过PC机上的专用软件，设置遥控器的唯一网络标号和实用化应用场合名称，如“张三的家”，“第七号写字楼”等；
a-2.设置插座的应用场合名称。通过专用软件，将插座的无线单片机里的唯一物理地址导入软件，并设置插座及插座上各个插孔的实用名称，如“小明的卧室”、“小明卧室的空调”、“202教室的灯”等；
a-3.将插座的名称写入模块上的名称写入开关拨到允许的档上；
a-4.通过RS232串口，经专用软件将所有地址的实用名称写入到遥控器和各个插座的应用场合初始化。
所述步骤f中插座里的无线单片机进行接收信号前的初始化工作包括以下步骤：
f-1.判断是否允许应用场合初始化名称写入，若允许写入，接收名称并保存，后返回步骤f-1；若不允许名称写入，则进入过温检测程序；
f-2.判断是否过温，插座的无线单片机根据设置好的时间周期经ADC读取温度传感器模块的值，即插座的工作环境温度，若环境温度超出已设置的上限，则执行通过热断电保护处理，并向遥控器发出警报，遥控器接受到报警后，经自动报警模块发出蜂鸣声，闪光等警报；若不超出，进入接收信号程序。
本发明与现有技术相比具有如下优势和有益效果：
(1)分区域控制，能控制任意一个区域的插座动作，如一层楼、某个房间；
(2)应用场合名称实名化，操作方便，同时避免其它Zigbee网络的干扰；
(3)插座具有自动适应能力，加入或退出Zigbee网络都能自动地反映到遥控器上；
(4)遥控器可以方便地查询所有插座任意时刻的工作状态，并能记录入EEPROM中，需要时可以从EEPROM经RS232串口传到PC机上，方便统计；
(5)具有过温过载断电保护，预防发生火灾；
(6)遥控器上有时间显示功能，并能让插座定时通断电；
(7)遥控器有自动警报功能；
(8)遥控器和插座的无线单片机都有低功耗模式；
(9)Zigbee节点的通信距离为10-100米，并能通过增大发射功率或安装路由节点扩大网络的覆盖范围。
附图说明
图1为本发明的遥控插座装置的方框图；
其中：1、无线单片机，2、RS232串口通信模块，3、LCD显示模块，4、键盘输入模块，5、无线单片机，6、时钟模块，7、报警模块，8、无线单片机，9、温度传感模块，10、过载保护模块，11、继电模块，12、写入允许模块。
图2为本发明的无线遥控工作流程图；
图3为本发明的应用场合初始化设置流程图；
图4为本发明的插座工作流程图；
图5为本发明的插座电路原理图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示的遥控插座，本发明的目的通过下述技术方案实现：一种基于Zigbee技术遥控插座系统，包括插座和插座工作所需的遥控器，所述插座包括插座的无线单片机8以及与无线单片机8同时连接的插座的温度传感模块9、插座的过载保护模块10、插座的继电模块11和写入允许模块12；所述的遥控器包括遥控器的无线单片机1及与遥控的无线单片机1相连同时连接的RS232串口通信模块2、遥控器的LCD显示模块3、遥控器的键盘输入模块4、遥控器的外扩存储模块5、遥控器的时钟模块6、遥控器的报警模块7；所述插座的无线单片机8与遥控器的线单片机1通过无线电信号相连接。
如图2和图4所示，本发明的遥控插座通过以下步骤实现：
本发明基于Zigbee技术的电源插座的遥控方法，如图2所示，步骤如下：
开始；
a.应用场合初始化设置；
b.选择某区域内的插座，分别按下遥控器的键盘输入模块4相应的按键，根据液晶显示模块3的提示，分区域的或单个的选择实际场合的插座；
c.功能选择，设置开关动作定时开关和保护温度；
d.功能选择后，按键确认发送；
e.遥控器通过遥控器的无线单片机1，按选定的实用化名称和功能，自动生成物理地址码、实用化名称代码和操作数据，经Zigbee网络发送到所要遥控的插座里的无线单片机8；
f.插座里的无线单片机8进行接收信号前的初始化工作；
g.插座里的无线单片机8在Zigbee网络中接受到发给自己的数据；
h.插座里的无线单片机8对接收到的物理地址、实用化名称进行匹配，判断是否有效，若无效则返回步骤b；若有效，则读取操作数据；
i.读取操作数据后，对数据进行校验，若与校验码不匹配，则不进行功能操作，并向遥控器发送“错误，重传”标志，返回步骤b；若与校验码匹配，则根据数据修改无线单片机8参数；
j.无线单片机8根据修改后的参数执行相应功能，完成遥控工作；
k.向遥控器回传“操作已完成”标志，并返回步骤b。
如图3所示，上述步骤a中应用场合初始化设置包括以下步骤：
a-1.设置遥控器的应用场合名称，通过PC机上的专用软件，设置遥控器的唯一网络标号和实用化应用场合名称，如“张三的家”，“第七号写字楼”等；
a-2.设置插座的应用场合名称，通过专用软件，将插座的无线单片机8里的唯一物理地址导入软件，并设置插座及插座上各个插孔的实用名称，如“小明的卧室”、“小明卧室的空调”、“202教室的灯”等；
a-3.将插座的名称写入模块12上的名称写入开关拨到允许的档上；
a-4.通过RS232串口通信模块2，经专用软件将所有地址的实用名称写入到遥控器和各个插座的应用场合初始化。
如图4所示，上述步骤f中插座里的无线单片机8进行接收信号前的初始化工作包括以下步骤：
f-1.判断是否允许应用场合初始化名称写入，若允许写入，接收名称并保存，后返回步骤f-1；若不允许名称写入，则进入过温检测程序；
f-2.判断是否过温，插座的无线单片机8根据设置好的时间周期经ADC读取温度传感器模块9的值，即插座的工作环境温度，若环境温度超出已设置的上限，则执行通过热断电保护处理，并向遥控器发出警报，遥控器接受到报警后，经自动报警模块7发出蜂鸣声，闪光等警报；若不超出，进入接收信号程序。
本发明实施例插座的电路原理图如图5所示，其中：
(1)单元U1为Wireless MCU，可选无线单片机CC2430；U2为模拟集成温度传感器，U3和U4均为光耦可控硅芯片；图中ANT1在电路板上应连接天线；
(2)Wireless MCU的第10个引脚连接上电复位电路；第11个引脚为P0.0口，应设置为ADC输入通道，连接U2模拟集成温度传感器的第2个引脚；第12和第13引脚为P0.1和P0.2口，分别连接U3和U4的第1个引脚；U3和U4的Fuse为保险丝；LOAD为负载，即用电器；
(3)U3和U4输入220V交流电压。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于Zigbee无线网络技术的电源插座，包括插座和控制插座工作所需的遥控器，其特征在于所述插座包括插座的无线单片机以及分别与无线单片机相连接的温度传感模块、过载保护模块、继电模块和写入允许模块；所述的遥控器包括遥控器的无线单片机及分别与遥控的无线单片机相连接的RS232串口通信模块、LCD显示模块、键盘输入模块、外扩存储模块、时钟模块和报警模块；插座受遥控器控制工作，插座的无线单片机与遥控器的无线单片机通过无线电信号相连接，插座连接在各用电器上。
2.如权利要求1所述的基于Zigbee无线网络技术的电源插座，其特征在于所述无线单片机是CC2430单片机或是“MCU+RF”方式组合的单片机。
3.如权利要求1所述的基于Zigbee无线网络技术的电源插座，其特征在于所述的温度传感模块是LM35或MAX6607芯片。
4.如权利要求1所述的基于Zigbee无线网络技术的电源插座，其特征在于所述的继电模块是MOC3401芯片或继电器。
5.如权利要求1所述的基于Zigbee无线网络技术的电源插座，其特征在于所述时钟模块是DS1302或DS12887芯片。
6.如权利要求1所述的基于Zigbee无线网络技术的电源插座，其特征在于所述的键盘输入模块是CH451或8279芯片。
7.如权利要求1所述的基于Zigbee无线网络技术的电源插座，其特征在于所述的外扩存储模块是串行EEROM存储器24C04，24C08，24C64系列芯片。
8.一种基于Zigbee技术的电源插座的遥控方法，步骤如下：
开始；
a.应用场合初始化设置；
b.选择某区域内的插座，分别按下遥控器的键盘输入模块相应的按键，根据液晶显示模块的提示，分区域的或单个的选择实际场合的插座；
c.功能选择，设置开关动作定时开关和保护温度；
d.功能选择后，按键确认发送；
e.遥控器通过遥控器的无线单片机，按选定的实用化名称和功能，自动生成物理地址码、实用化名称代码和操作数据，经Zigbee网络发送到所要遥控的插座里的无线单片机；
f.插座里的无线单片机进行接收信号前的初始化工作；
g.插座里的无线单片机在Zigbee网络中接受到发给自己的数据；
h.插座里的无线单片机对接收到的物理地址、实用化名称进行匹配，判断是否有效，若无效则返回步骤b；若有效，则读取操作数据；
i读取操作数据后，对数据进行校验，若与校验码不匹配，则不进行功能操作，并向遥控器发送“错误，重传”标志，返回步骤b；若与校验码匹配，则根据数据修改无线单片机参数；
j无线单片机根据修改后的参数执行相应功能，完成遥控工作；
k.向遥控器回传“操作已完成”标志，并返回步骤b。
9.如权利要求8所述的一种基于Zigbee技术的电源插座的遥控方法，其特征在于所述步骤a中应用场合初始化设置包括以下步骤：
a-1.设置遥控器的应用场合名称，通过PC机上的专用软件，设置遥控器的唯一网络标号和实用化应用场合名称；
a-2.设置插座的应用场合名称。通过专用软件，将插座的无线单片机里的唯一物理地址导入软件，并设置插座及插座上各个插孔的实用名称；
a-3.将插座的名称写入模块上的名称写入开关拨到允许的档上；
a-4.通过RS232串口，经专用软件将所有地址的实用名称写入到遥控器和各个插座的应用场合初始化。
10.如权利要求8所述的一种基于Zigbee技术的电源插座的遥控方法，其特征在于所述步骤f中插座里的无线单片机进行接收信号前的初始化工作包括以下步骤：
f-1.判断是否允许应用场合初始化名称写入，若允许写入，接收名称并保存，后返回步骤f-1；若不允许名称写入，则进入过温检测程序；
f-2.判断是否过温，插座的无线单片机根据设置好的时间周期经ADC读取温度传感器模块的值，即插座的工作环境温度，若环境温度超出已设置的上限，则执行通过热断电保护处理，并向遥控器发出警报，遥控器接受到报警后，经自动报警模块发出蜂鸣声，闪光等警报；若不超出，进入接收信号程序。
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