CN104216294A - 一种智能家居控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能家居控制系统及方法，包括红外接收；红外信号发射控制空调；火灾烟雾传感器、可燃气体传感器；亮度；湿度等模拟信号扩展采集；GSM网络信号指令；TC35模块；放大转换；放大整形；电压转换；RS232串口通信；PC机；LCD液晶显示系统；光电隔离；开关器件；窗帘电机、抽油烟机、客厅灯、楼梯灯、音响系统控制器；功率控制器；电热水器、电饭煲执行器件；MCU主控最小系统组成，红外接收部分通过解调遥控器的38KH红外信号接收，通过外部中断方式传入MCU控制器，并软件解码后，可识别遥控器按键值。本发明具有整体构造小巧，使用便捷的特点，适合推广应用。

Description

一种智能家居控制系统及方法

技术领域

本发明属于智能家居技术领域，具体地说，涉及一种智能家居控制系统及方法。

背景技术

现有的智能家居产品大多采用以太网联网控制，控制主机设计方案更多集中在别墅和复式住宅等高端家庭，价格动辄上万，甚至几十万。产品一味追求功能的高端时尚华丽，却忽视了普通用户在家居生活中，最基本、最朴实的功能需求。市场上也有一些智能化的模块产品，比如，智能WiFi插座，网络摄像头，火灾烟雾报警器这些产品功能又太过单一，不能作为一套完整的能能家庭生活的解决方案。

本控制系统设计，整体构造小巧，使用便捷，功能相对来讲比较基础、丰富、实用，方案在实现方法上，充分考虑了成本问题、功能可靠性、应用场景的普遍适应性等问题。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种智能家居控制系统及方法。其技术方案如下：

一种智能家居控制系统，包括红外接收；红外信号发射控制空调；火灾烟雾传感器、可燃气体传感器；亮度；湿度等模拟信号扩展采集；GSM网络信号指令；TC35模块；放大转换；放大整形；电压转换；RS232串口通信；PC机；LCD液晶显示系统；光电隔离；开关器件；窗帘电机、抽油烟机、客厅灯、楼梯灯、音响系统控制器；功率控制器；电热水器、电饭煲执行器件；MCU主控最小系统组成，红外接收部分通过解调遥控器的38KH红外信号接收，通过外部中断方式传入MCU控制器，并软件解码后，可识别遥控器按键值。

红外发射部分：有主控MCU进行软件编码的方式通过IO模拟输出连接，驱动红外发射管对外发射红外控制信号。配合红外接收部分，通过软件编解码，可以实现万能遥控器合一的效果，同时也可以实现遥控器信号转发的功能，去控制空调和电视。

火灾烟雾传感器：通过放大、整形通过IO输入MCU控制器。采用运放放大比较器整形通过IO输入，如果输入的是模拟信号，则采用运方放大，AD转换后输入MCU，如果是数字传感器，则通过I2C、SPI等方式直接与MCU通信输入。

可燃性气体传感器，通过放大、整形通过IO输入MCU控制器。采用运放放大比较器整形通过IO输入，如果输入的是模拟信号，则采用运方放大，AD转换后输入MCU，如果是数字传感器，则通过I2C、SPI等方式直接与MCU通信输入。

亮度、温度等模拟信号扩展采集，通过放大、整形通过IO输入MCU控制器。采用运放放大比较器整形通过IO输入，如果输入的是模拟信号，则采用运方放大，AD转换后输入MCU，如果是数字传感器，则通过I2C、SPI等方式直接与MCU通信输入。

门窗磁信号，通过电压转换通过IO输入MCU控制器。通过IO输入，如果输入的是模拟信号，则采用运方放大，AD转换后输入MCU，如果是数字传感器，则通过I2C、SPI等方式直接与MCU通信输入。

GSM通信通信模块，该模块负责连接GSM网络，接收手机短信指令，接收/拨打手机，并通过串口与MCU主控单元通信。

LCD显示部分，负责系统界面显示，菜单系统显示，各个控制线参数设置显示，一些实时数据的显示等。

RS232通信部分，连PC机，与上位机进行通信。

光电隔离信号，连接机械式继电器、固态继电器从而实现对家庭灯光照明系统、音响系统、热水器、油烟机、电动窗帘、空调等家用电器的控制。

光电隔离信号，通过大功率IGBT管。水器、电饭煲等家用电器的控制。

一种智能家居控制方法，包括以下步骤：

第一步：系统运行后，先进行初始化，然后唤醒并初始化各个外部设备，如果初始化不成功，主机会自动检测故障位置以及故障类型；

第二步：初始化成功后，外部各个传感器数据采集模块将数据发送到主控，主控通过软件计算对采集到的数据进行分析处理；

第三步：扫描接收到的红外遥控按键，修改相关参数，LCD屏幕实时显示，通过外部控制接口发送控制信号，完成后在回到主程序的数据采集环节；

第四步：串口中断服务程序主要处理通过RS232总线与PC机通信，与GSM模块通信的任务，完成信号指令的接收和发送；当有外部中断信号时，服务程序记录每一次中断信号。

串口中断服务程序接收串口数据后，先将数据解析，然后修改本系统中的对外控制参数，最后返回外部设备命令。当有串口通信需求时可中断主程序，优先运行串口服务程序，运行完服务程序后，在返回到主程序断点位置继续运行。

外部中断服务程序，在接受到外部红外信号后，先将红外信号合成为红外遥控码，然后查询红外指令，修改系统参数。当有外部中断信号时可中断主程序，优先运行外部中断服务程序，运行完服务程序后，在返回到主程序断点位置继续运行。

本发明的有益效果：

本控制系统设计，整体构造小巧，使用便捷，功能相对来讲比较基础、丰富、实用，方案在实现方法上，充分考虑了成本问题、功能可靠性、应用场景的普遍适应性等问题。在实际使用中可根据实际场景通过预留的接口灵活配置硬件，裁剪功能或者添加功能。具体体现在以下几个方面：

1、控制部分部分所用单片机是STC89C52单片机，此单片机成本低,稳定性好,对于本设计方案已能满足要求。尤其是通过软件算法的设计和不断优化实现51单片机控制，因此能大大降低整套设备方案的经济成本。

2、总体架构方案采用模块化设计思想。

3、通过遥控器预设室温上下限，控制空调、电风扇、抽油烟机的启动与关闭。

4、三路预约控制互不干扰：控制A以用电器最大功率启动用电器，可预约时间、时长，可选择设置星期几启动生效或者每天生效。控制B的功率可调节，功率调节分为1-10级，可预约时间、时长，星期几启动生效或者每天生效。控制C能够根据环境温度自动调节电风扇。

5、智能控制开灯、调光、监测雨水开关窗户。

6、用户操作界面的参数设置，实现红外遥控，无需按键。

附图说明

图1是本发明智能家居控制系统的结构示意图；

图2是本发明智能家居控制方法的流程图；

图3是串口中断服务程序流程图；

图4是外部中断服务程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。

参照图1，一种智能家居控制系统，包括红外接收；红外信号发射控制空调；火灾烟雾传感器、可燃气体传感器；亮度；湿度等模拟信号扩展采集；GSM网络信号指令；TC35模块；放大转换；放大整形；电压转换；RS232串口通信；PC机；LCD液晶显示系统；光电隔离；开关器件；窗帘电机、抽油烟机、客厅灯、楼梯灯、音响系统控制器；功率控制器；电热水器、电饭煲执行器件；MCU主控最小系统组成，红外接收部分通过解调遥控器的38KH红外信号接收，通过外部中断方式传入MCU控制器，并软件解码后，可识别遥控器按键值。

红外发射部分：有主控MCU进行软件编码的方式通过IO模拟输出连接，驱动红外发射管对外发射红外控制信号。配合红外接收部分，通过软件编解码，可以实现万能遥控器合一的效果，同时也可以实现遥控器信号转发的功能，去控制空调和电视。

火灾烟雾传感器：通过放大、整形通过IO输入MCU控制器。采用运放放大比较器整形通过IO输入，如果输入的是模拟信号，则采用运方放大，AD转换后输入MCU，如果是数字传感器，则通过I2C、SPI等方式直接与MCU通信输入。

可燃性气体传感器，通过放大、整形通过IO输入MCU控制器。采用运方放大比较器整形通过IO输入，如果输入的是模拟信号，则采用运方放大，AD转换后输入MCU，如果是数字传感器，则通过I2C、SPI等方式直接与MCU通信输入。

亮度、温度等模拟信号扩展采集，通过放大、整形通过IO输入MCU控制器。采用运放放大比较器整形通过IO输入，如果输入的是模拟信号，则采用运方放大，AD转换后输入MCU，如果是数字传感器，则通过I2C、SPI等方式直接与MCU通信输入。

门窗磁信号，通过电压转换通过IO输入MCU控制器。通过IO输入，如果输入的是模拟信号，则采用运方放大，AD转换后输入MCU，如果是数字传感器，则通过I2C、SPI等方式直接与MCU通信输入。

GSM通信通信模块，该模块负责连接GSM网络，接收手机短信指令，接收/拨打手机，并通过串口与MCU主控单元通信。

LCD显示部分，负责系统界面显示，菜单系统显示，各个控制线参数设置显示，一些实时数据的显示等。

RS232通信部分，连PC机，与上位机进行通信。

光电隔离信号，连接机械式继电器、固态继电器从而实现对家庭灯光照明系统、音响系统、热水器、油烟机、电动窗帘、空调等家用电器的控制。

光电隔离信号，通过大功率IGBT管。水器、电饭煲等家用电器的控制。

如图2所示:系统运行后，先进行初始化，然后唤醒并初始化各个外部设备，如果初始化不成功，主机会自动检测故障位置以及故障类型。初始化成功后，外部各个传感器数据采集模块将数据发送到主控，主控通过软件计算对采集到的数据进行分析处理。扫描接收到的红外遥控按键，修改相关参数，LCD屏幕实时显示，通过外部控制接口发送控制信号，完成后在回到主程序的数据采集环节。

串口中断服务程序：服务程序主要处理通过RS232总线与PC机通信，与GSM模块通信的任务，完成信号指令的接收和发送。

外部中断服务程序：当有外部中断信号时，服务程序记录每一次中断信号。在本系统中，主要用于根据红外通信编解码协议解析红外遥控数据码查询出对应的红外指令。

串口中断服务程序主要处理通过RS232总线与PC机通信，与GSM模块通信的任务，完成信号指令的接收和发送；当有外部中断信号时，服务程序记录每一次中断信号。

如图3所示，串口中断服务程序接收串口数据后，先将数据解析，然后修改本系统中的对外控制参数，最后返回外部设备命令。当有串口通信需求时可中断主程序，优先运行串口服务程序，运行完服务程序后，在返回到主程序断点位置继续运行。

如图4所示，外部中断服务程序，在接受到外部红外信号后，先将红外信号合成为红外遥控码，然后查询红外指令，修改系统参数。当有外部中断信号时可中断主程序，优先运行外部中断服务程序，运行完服务程序后，在返回到主程序断点位置继续运行。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种智能家居控制系统，其特征在于：包括红外接收；红外信号发射控制空调；火灾烟雾传感器、可燃气体传感器；亮度；湿度的模拟信号扩展采集；GSM网络信号指令；TC35模块；放大转换；放大整形；电压转换；RS232串口通信；PC机；LCD液晶显示系统；光电隔离；开关器件；窗帘电机、抽油烟机、客厅灯、楼梯灯、音响系统控制器；功率控制器；电热水器、电饭煲执行器件；MCU主控最小系统组成，红外接收部分通过解调遥控器的38KH红外信号接收，通过外部中断方式传入MCU控制器，并软件解码后，可识别遥控器按键值；

红外发射部分：有主控MCU进行软件编码的方式通过IO模拟输出连接，驱动红外发射管对外发射红外控制信号，配合红外接收部分，通过软件编解码；

火灾烟雾传感器：通过放大、整形通过IO输入MCU控制器，采用运放放大比较器整形通过IO输入，如果输入的是模拟信号，则采用运方放大，AD转换后输入MCU，如果是数字传感器，则通过I2C、SPI的方式直接与MCU通信输入；

可燃性气体传感器，通过放大、整形通过IO输入MCU控制器，采用运放放大比较器整形通过IO输入，如果输入的是模拟信号，则采用运方放大，AD转换后输入MCU，如果是数字传感器，则通过I2C、SPI等方式直接与MCU通信输入；

亮度、温度等模拟信号扩展采集，通过放大、整形通过IO输入MCU控制器，采用运放放大比较器整形通过IO输入，如果输入的是模拟信号，则采用运方放大，AD转换后输入MCU，如果是数字传感器，则通过I2C、SPI等方式直接与MCU通信输入；

门窗磁信号，通过电压转换通过IO输入MCU控制器，通过IO输入，如果输入的是模拟信号，则采用运方放大，AD转换后输入MCU，如果是数字传感器，则通过I2C、SPI的方式直接与MCU通信输入；

GSM通信通信模块：该模块负责连接GSM网络，接收手机短信指令，接收/拨打手机，并通过串口与MCU主控单元通信；

LCD显示部分：负责系统界面显示，菜单系统显示，各个控制线参数设置显示，一些实时数据的显示；

RS232通信部分，连PC机，与上位机进行通信；

光电隔离信号，连接机械式继电器、固态继电器从而实现对家庭灯光照明系统、音响系统、热水器、油烟机、电动窗帘、空调的家用电器的控制；

光电隔离信号，通过大功率IGBT管，水器、电饭煲等家用电器的控制。

2.一种智能家居控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：系统运行后，先进行初始化，然后唤醒并初始化各个外部设备，如果初始化不成功，主机会自动检测故障位置以及故障类型；

第二步：初始化成功后，外部各个传感器数据采集模块将数据发送到主控，主控通过软件计算对采集到的数据进行分析处理；

第三步：扫描接收到的红外遥控按键，修改相关参数，LCD屏幕实时显示，通过外部控制接口发送控制信号，完成后在回到主程序的数据采集环节；

第四步：串口中断服务程序主要处理通过RS232总线与PC机通信，与GSM模块通信的任务，完成信号指令的接收和发送；当有外部中断信号时，服务程序记录每一次中断信号。