CN104281081A - 一种智能家居无线接入装置、系统及方法 - Google Patents

一种智能家居无线接入装置、系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于智能家居接入设备技术领域，尤其涉及一种智能家居无线接入装置、系统及方法，包括微处理器模块、传感器模块、传感器接入模块、无线收发模块、电源模块、报警模块和显示模块，所述传感器接入模块、无线收发模块、电源模块、报警模块和显示模块均与微处理器模块电连接，所述电源模块还与无线收发模块电连接，所述传感器模块电连接传感器接入模块，所述传感器模块采集家用电器的工作状态信息并且通过传感器接入模块实时传输给微处理器模块，所述微处理器模块将采集信息通过无线收发模块发送给智能网络中的控制主机。本发明提供一种兼容性较好和可靠性较高的智能家居无线接入装置、系统及方法。

Description

一种智能家居无线接入装置、系统及方法
技术领域
本发明属于智能家居接入设备技术领域，尤其涉及一种智能家居无线接入装置、系统及方法。
背景技术
随着社会的进步和生活水平的提高，人们为提高生活质量的投入也越来越多，家是人们休生养息的场所，在人的一生中其重要性不言而喻。为了保证家居的安全、亲人的健康以及生活的便利，家居自动化、智能化的程度必然也越来越高，但是，目前人们的基本生活当中电视、冰箱、空调等家用电器都是需要单独控制。在大都市的快节奏的发展下，人们需要更加高效和舒适的生活，希望对现有的家用电器的操作进行统一的管理，因此对智能家居的需求越来越强烈。但现有的大量旧式家用电器不具备智能家居的功能，而且更换新型的家用电器会耗费大量的资金，因此如何将家庭当中大量的家用电器并入达到智能家居的控制网络当中成为一个问题，现有技术的智能家居无线接入装置、系统及方法主要是通过主控芯片输出信号对灯光、窗帘、煤气阀和信息家电等进行控制，但是这种结构的智能家居无线接入装置、系统及方法在实际使用时存在如下问题：
(1)家庭中的旧式家用电器来自不同的生产商，采用不同的生产标准，没有统一规范的接口进行连接，由于其独立工作且零碎无序，给控制管理上造成了不便，所以接入装置的兼容性较差。
(2)安装装置时需要现场布线，现场布线的工作量大且成本高，大部分采用有线通讯方式，使得现场布线费用和施工难度增加，由于布线复杂转接问题，传输信息时可靠性不高。
发明内容
本发明的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种兼容性较好和可靠性较高的智能家居无线接入装置、系统及方法。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种智能家居无线接入装置、系统及方法，包括微处理器模块、传感器模块、传感器接入模块、无线收发模块、电源模块、报警模块和显示模块，所述传感器接入模块、无线收发模块、电源模块、报警模块和显示模块均与微处理器模块电连接，所述电源模块还与无线收发模块电连接，所述传感器模块电连接传感器接入模块，所述传感器模块采集外部家用电器的工作状态信息并且通过传感器接入模块实时传输给微处理器模块，所述微处理器模块将采集信息通过无线收发模块发送给外部智能网络中的控制主机，所述无线收发模块还可以接收外部智能网络中控制主机的控制指令，所述微处理器模块依据无线收发模块发送来的控制指令调整家用电器工作状态，当外部家用电器工作状态为故障和异常时，所述报警模块发出报警指示，所述显示模块显示报错信息。
所述微处理器模块采用的主控芯片为STC10系列单片机，所述STC10系列单片机是单时钟/机器周期的单片机，所述STC10系列单片机内部集成高可靠的复位电路；所述无线收发模块采用射频收发芯片NRF905组成的无线收发电路，所述NRF905芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器。
所述无线收发电路的NRF905芯片的4管脚、17管脚、25管脚和31管脚均与电源VDD电连接，所述NRF905的5管脚、9管脚、16管脚、18管脚、21管脚、24管脚、26管脚、27管脚、28管脚、29管脚、30管脚均与电源GND电连接，所述NRF905的20管脚和21管脚电连接天线电路，所述NRF905的14管脚和15管脚电连接晶振Y1与电阻R26并联后的两端，所述电阻R26一端连接电容C5，另一端连接电容C6，所述电容C5和电容C6的另一端均接地，所述NRF905的23管脚连接电阻R2，所述电阻R2另一端接地，所述NRF905的10管脚、11管脚和12管脚均通过SPI协议与微处理器模块电连接。所述NRF905的8管脚通过器件4002与微处理器模块的中断接口电连接。
所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、亮度传感器、气压传感器、液体压力传感器、流量传感器、可燃气体传感器和烟雾传感器中的一种或几种。
所述传感器接入模块包括串口通信接口和I/O通信接口，所述串口通信接口和I/O通信接口分别与外部多种类型家用电器和家用电器中传感器电连接。
所述显示模块为LCD或LED液晶显示模块，所述LCD或LED液晶显示模块来具体显示出现故障家用电器代码和故障类型代码。
所述报警模块采用声光报警器，所述微处理器模块接收到外部家用电器工作状态故障时，所述声光报警器发出报警声音同时也闪烁灯光来予以故障警示。
本发明还提供了一种智能家居无线接入系统，包括如上的一种智能家居无线接入装置，还包括控制主机和家用电器，所述控制主机通过智能家居网络向无线收发模块发送指令和接收数据，传感器模块实时采集家用电器工作状态信息。
本发明还提供了一种智能家居无线接入装置的方法，应用于如上的一种智能家居无线接入系统中，包括如下步骤：
A、无线接入装置内部系统进行初始化，传感器模块开始工作；
B、传感器模块定时采集家用电器的当前工作状态数据，传感器模块通过传感器接入模块将采集到的数据传输到微处理器模块中；
C、微处理器模块输出信号控制无线收发模块自动识别当前的智能家居网络并加入进去；
D、无线收发模块将采集到的家用电器当前工作状态数据通过智能家居网络发送给控制主机；
E、微处理器模块检测无线收发模块是否接收到控制主机发送来的控制指令，如果检测到有控制主机发送的控制指令，进入下一步；否则进入步骤B；
F、无线收发模块将控制主机发送的控制指令传输给微处理器模块，微处理器模块依据接收到控制指令对每个家用电器的工作状态进行调整；
G、微处理器模块判断每个家用电器的工作状态是否超过工作范围，如果有家用电器工作状态超过范围，进入下一步；否则进入步骤B；
H、微处理器模块输出信号控制报警模块发出报警指示，同时微处理器模块也输出信号控制显示模块显示报错信息，并将信息上传到控制主机。
进一步的，在步骤C中包括步骤C1：当无线收发模块自动识别当前智能家居网络时，无线收发模块还自行诊断当前通信环境，自主在433MHz、868MHz和915MHz的三个ISM频段选择通信质量较好的信道进行通信，之后进入步骤D。
本发明的有益效果为：
1、本发明的微处理器模块外围连接传感器模块、传感器接入模块、无线收发模块、电源模块、报警模块和显示模块，传感器模块能通过不同类型传感器采集家用电器的不同信息，无线收发模块自动识别智能家居网络并加入其中，微处理器模块将采集到的信息通过无线收发模块发送给智能家居网络中的控制主机，通过此无线接入装置实现了将旧式家用电器并入到智能家居网络中，从而来对家用电器工作状态信息进行采集和控制，极大的提高了家居自动化和智能化的程度，同时此传感器接入模块的串口通信接口和I/O通信接口可以与多种类型家用电器电连接，对不同类型的家用电器的兼容性较好，适用家用电器种类较多。
2、本发明的传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、亮度传感器、气压传感器、液体压力传感器、流量传感器、可燃气体传感器和烟雾传感器，传感器模块的各种不同类型的传感器采集的家用电器信息类型多且数据齐全，极大的提高了判断家用电器故障信息的可靠性；微处理器模块采用的主控芯片为STC10系列单片机，STC10系列单片机以其高速的运算处理速度实时接收处理采集数据，极大了提高了对采集数据的处理速度，防止出现输出信息滞后现象来提高装置可靠性。
3、本发明的微处理器模块接收到家用电器工作状态故障时，声光报警器发出报警声音同时也闪烁灯光来起到故障警示作用，LCD液晶显示模块来具体显示出现故障家用电器代码和故障类型代码，声光报警器和LCD液晶显示模块相互配合的响应报警和报错信息，极大的方便用户查找出现故障的家用电器和出现故障的错误类型，提高了用户检修速度。
4、本发明的智能家居无线接入系统中的除了包含上述的智能家居无线接入装置外，还包括控制主机和家用电器，各种类型家用电器可以通过传感器模块来实时采集并传输信息给微处理器模块，控制主机通过无线收发模块向微处理器模块发送指令和接收数据，实现了远程监控且控制家用电器的便捷和安全性能，加速了人们家居生活的信息化步伐。
5、本发明的智能家居无线接入装置的方法，通过传感器模块的温度传感器、湿度传感器、亮度传感器、气压传感器、液体压力传感器、流量传感器、可燃气体传感器和烟雾传感器实时采集家用电器相对应的信息，传感器模块通过传感器接入模块将采集信息传输至微处理器模块中，同时无线收发模块自动识别当前的智能家居网络并加入进去，无线收发模块识别智能家居网络时还自行诊断当前通信环境，自主在433MHz、868MHz和915MHz的三个ISM频段选择通信质量较好的信道进行通信，极大的提高信息传输速度和可靠性，无线收发模块将采集信息发送至智能家居网络中的控制主机，控制主机通过无线收发模块发送指令给微处理器模块，微处理器模块依据指令调整家用电器工作状态，当家用电器工作状态异常时，启动报警模块进行声光报警，显示故障出错相关信息，不仅实现了将普通家用电器并入智能家居网络中，还能去对家用电器的工作状态进行有效监控。
附图说明
图1是本发明的智能家居无线接入装置的原理框图。
图2是本发明的NRF905组成的无线收发电路原理图。
图3是本发明的智能家居无线接入系统的原理框图。
图4是本发明的智能家居无线接入装置的方法的控制流程图一。
图5是本发明的智能家居无线接入装置的方法的控制流程图二。
具体实施方式
以下结合附图1-图4对本发明做进一步描述：
实施例：
本发明的技术方案涉及智能家居无线接入装置、系统及方法三个主题，以下做详细阐述。
如图1所示，一种智能家居无线接入装置，包括微处理器模块、传感器模块、传感器接入模块、无线收发模块、电源模块、报警模块和显示模块，所述传感器接入模块、无线收发模块、电源模块、报警模块和显示模块均与微处理器模块电连接，所述电源模块还与无线收发模块电连接，所述传感器模块电连接传感器接入模块，所述传感器模块采集外部家用电器的工作状态信息并且通过传感器接入模块实时传输给微处理器模块，所述微处理器模块将采集信息通过无线收发模块发送给外部智能网络中的控制主机，所述无线收发模块还可以接收外部智能网络中控制主机的控制指令，所述微处理器模块依据无线收发模块发送来的控制指令调整家用电器工作状态，当外部家用电器工作状态为故障和异常时，所述报警模块发出报警指示，所述显示模块显示报错信息。
所述微处理器模块采用的主控芯片为STC10系列单片机，所述STC10系列单片机是单时钟/机器周期的单片机，所述STC10系列单片机内部集成高可靠的复位电路；所述无线收发模块采用射频收发芯片NRF905组成的无线收发电路，所述NRF905芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器。
微处理器模块外围连接传感器模块、传感器接入模块、无线收发模块、电源模块、报警模块和显示模块，传感器模块能通过不同类型传感器采集家用电器的不同信息，无线收发模块自动识别智能家居网络并加入其中，微处理器模块将采集到的信息通过无线收发模块发送给智能家居网络中的控制主机，通过此无线接入装置实现了将旧式家用电器并入到智能家居网络中，从而来对家用电器工作状态信息进行采集和控制，极大的提高了家居自动化和智能化的程度，同时此传感器接入模块的串口通信接口和I/O通信接口可以与多种类型家用电器电连接，对不同类型的家用电器的兼容性较好，适用家用电器种类较多。
如图2所示，所述无线收发电路的NRF905芯片的4管脚、17管脚、25管脚和31管脚均与电源VDD电连接，所述NRF905的5管脚、9管脚、16管脚、18管脚、21管脚、24管脚、26管脚、27管脚、28管脚、29管脚、30管脚均与电源GND电连接，所述NRF905的20管脚和21管脚电连接天线电路，所述NRF905的14管脚和15管脚电连接晶振Y1与电阻R26并联后的两端，所述电阻R26一端连接电容C5，另一端连接电容C6，所述电容C5和电容C6的另一端均接地，所述NRF905的23管脚连接电阻R2，所述电阻R2另一端接地，所述NRF905的10管脚、11管脚和12管脚均通过SPI协议与微处理器模块电连接，所述NRF905的8管脚通过器件4002与微处理器模块的中断接口电连接。
所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、亮度传感器、气压传感器、液体压力传感器、流量传感器、可燃气体传感器和烟雾传感器中的一种或几种。
传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、亮度传感器、气压传感器、液体压力传感器、流量传感器、可燃气体传感器和烟雾传感器，传感器模块的各种不同类型的传感器采集的家用电器信息类型多且数据齐全，极大的提高了判断家用电器故障信息的可靠性；微处理器模块采用的主控芯片为STC10系列单片机，STC10系列单片机以其高速的运算处理速度实时接收处理采集数据，极大了提高了对采集数据的处理速度，防止出现输出信息滞后现象来提高装置可靠性。
所述传感器接入模块包括串口通信接口和I/O通信接口，所述串口通信接口和I/O通信接口分别与外部多种类型家用电器和家用电器中传感器电连接。
所述显示模块为LCD或LED液晶显示模块，所述LCD或LED液晶显示模块来具体显示出现故障家用电器代码和故障类型代码。
所述报警模块采用声光报警器，所述微处理器模块接收到外部家用电器工作状态故障时，所述声光报警器发出报警声音同时也闪烁灯光来予以故障警示。
微处理器模块接收到家用电器工作状态故障时，声光报警器发出报警声音同时也闪烁灯光来起到故障警示作用，LCD液晶显示模块来具体显示出现故障家用电器代码和故障类型代码，声光报警器和LCD液晶显示模块相互配合的响应报警和报错信息，极大的方便用户查找出现故障的家用电器和出现故障的错误类型，提高了用户检修速度。
如图3所示，本发明还提供了一种智能家居无线接入系统，包括如上的一种智能家居无线接入装置，还包括控制主机和家用电器，所述控制主机通过智能家居网络向无线收发模块发送指令和接收数据，传感器模块实时采集家用电器工作状态信息。
智能家居无线接入系统中的除了包含上述的智能家居无线接入装置外，还包括控制主机和家用电器，各种类型家用电器可以通过传感器模块来实时采集并传输信息给微处理器模块，控制主机通过无线收发模块向微处理器模块发送指令和接收数据，实现了远程监控且控制家用电器的便捷和安全性能，加速了人们家居生活的信息化步伐。
如图4-图5所示，本发明还提供了一种智能家居无线接入装置的方法，应用于如上的一种智能家居无线接入系统中，包括如下步骤：
A、无线接入装置内部系统进行初始化，传感器模块开始工作；
B、传感器模块定时采集家用电器的当前工作状态数据，传感器模块通过传感器接入模块将采集到的数据传输到微处理器模块中；
C、微处理器模块输出信号控制无线收发模块自动识别当前的智能家居网络并加入进去；
D、无线收发模块将采集到的家用电器当前工作状态数据通过智能家居网络发送给控制主机；
E、微处理器模块检测无线收发模块是否接收到控制主机发送来的控制指令，如果检测到有控制主机发送的控制指令，进入下一步；否则进入步骤B；
F、无线收发模块将控制主机发送的控制指令传输给微处理器模块，微处理器模块依据接收到控制指令对每个家用电器的工作状态进行调整；
G、微处理器模块判断每个家用电器的工作状态是否超过工作范围，如果有家用电器工作状态超过范围，进入下一步；否则进入步骤B；
H、微处理器模块输出信号控制报警模块发出报警指示，同时微处理器模块也输出信号控制显示模块显示报错信息，并将信息上传到控制主机。
进一步的，在步骤C中包括步骤C1：当无线收发模块自动识别当前智能家居网络时，无线收发模块还自行诊断当前通信环境，自主在433MHz、868MHz和915MHz的三个ISM频段选择通信质量较好的信道进行通信，之后进入步骤D。
进一步的，在步骤E后还包括，如果检测没有到有控制主机发送的控制指令，微处理器模块进入休眠模式，当微处理器模块检测到控制主机有新的控制命令并接受后，转入步骤B；
在步骤G后还包括，如果有家用电器工作状态没有超过范围时，微处理器模块进入休眠模式，当微处理器模块检测到控制主机有新的控制命令并接受后，转入步骤B。
通过传感器模块的温度传感器、湿度传感器、亮度传感器、气压传感器、液体压力传感器、流量传感器、可燃气体传感器和烟雾传感器实时采集家用电器相对应的信息，传感器模块通过传感器接入模块将采集信息传输至微处理器模块中，同时无线收发模块自动识别当前的智能家居网络并加入进去，无线收发模块识别智能家居网络时还自行诊断当前通信环境，自主在433MHz、868MHz和915MHz的三个ISM频段选择通信质量较好的信道进行通信，极大的提高信息传输速度和可靠性，无线收发模块将采集信息发送至智能家居网络中的控制主机，控制主机通过无线收发模块发送指令给微处理器模块，微处理器模块依据指令调整家用电器工作状态，当家用电器工作状态异常时，启动报警模块进行声光报警，显示故障出错相关信息，不仅实现了将普通家用电器并入智能家居网络中，还能对家用电器的工作状态进行有效监控。
如果检测没有到有控制主机发送的控制指令，微处理器模块进入休眠模式，如果有家用电器工作状态没有超过范围时，微处理器模块进入休眠模式，微处理器模块进入休眠模式能降低系统功耗，节约供电，将微处理器模块配置成采用功耗更低的休眠模式比配置成运行模式更加可靠，这样的话，可以利用在休眠时较低的功耗强度要求并达到更低的电流消耗，同时还能在运行时维持高性能。
利用本发明所述的技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能家居无线接入装置，其特征在于：包括微处理器模块、传感器模块、传感器接入模块、无线收发模块、电源模块、报警模块和显示模块，所述传感器接入模块、无线收发模块、电源模块、报警模块和显示模块均与微处理器模块电连接，所述电源模块还与无线收发模块电连接，所述传感器模块电连接传感器接入模块，所述传感器模块采集外部家用电器的工作状态信息并且通过传感器接入模块实时传输给微处理器模块，所述微处理器模块将采集信息通过无线收发模块发送给外部智能网络中的控制主机，所述无线收发模块还可以接收外部智能网络中控制主机的控制指令，所述微处理器模块依据无线收发模块发送来的控制指令调整家用电器工作状态，当外部家用电器工作状态为故障和异常时，所述报警模块发出报警指示，所述显示模块显示报错信息。
2.根据权利要求1所述的一种智能家居无线接入装置，其特征在于：所述微处理器模块采用的主控芯片为STC10系列单片机，所述STC10系列单片机是单时钟/机器周期的单片机，所述STC10系列单片机内部集成高可靠的复位电路；所述无线收发模块采用射频收发芯片NRF905组成的无线收发电路，所述NRF905芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器。
3.根据权利要求2所述的一种智能家居无线接入装置，其特征在于：所述无线收发电路的NRF905芯片的4管脚、17管脚、25管脚和31管脚均与电源VDD电连接，所述NRF905的5管脚、9管脚、16管脚、18管脚、21管脚、24管脚、26管脚、27管脚、28管脚、29管脚、30管脚均与电源GND电连接，所述NRF905的20管脚和21管脚电连接天线电路，所述NRF905的14管脚和15管脚电连接晶振Y1与电阻R26并联后的两端，所述电阻R26一端连接电容C5，另一端连接电容C6，所述电容C5和电容C6的另一端均接地，所述NRF905的23管脚连接电阻R2，所述电阻R2另一端接地，所述NRF905的10管脚、11管脚和12管脚均通过SPI协议与微处理器模块电连接，所述NRF905的8管脚通过器件4002与微处理器模块的中断接口电连接。
4.根据权利要求1所述的一种智能家居无线接入装置，其特征在于：所述传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、亮度传感器、气压传感器、液体压力传感器、流量传感器、可燃气体传感器和烟雾传感器中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种智能家居无线接入装置，其特征在于：所述传感器接入模块包括串口通信接口和I/O通信接口，所述串口通信接口和I/O通信接口分别与外部多种类型家用电器和家用电器中传感器电连接。
6.根据权利要求1所述的一种智能家居无线接入装置，其特征在于：所述显示模块为LCD或LED液晶显示模块，所述LCD或LED液晶显示模块来具体显示出现故障家用电器代码和故障类型代码。
7.根据权利要求1所述的一种智能家居无线接入装置，其特征在于：所述报警模块采用声光报警器，所述微处理器模块接收到外部家用电器工作状态故障时，所述声光报警器发出报警声音同时也闪烁灯光来予以故障警示。
8.一种智能家居无线接入系统，包括权利要求1-7任一所述的一种智能家居无线接入装置，其特征在于：还包括控制主机和家用电器，所述控制主机通过智能家居网络向无线收发模块发送指令和接收数据，传感器模块实时采集家用电器工作状态信息。
9.一种智能家居无线接入装置的方法，应用于权利要求8所述的一种智能家居无线接入系统中，包括如下步骤：
A、无线接入装置内部系统进行初始化，传感器模块开始工作；
B、传感器模块定时采集家用电器的当前工作状态数据，传感器模块通过传感器接入模块将采集到的数据传输到微处理器模块中；
C、微处理器模块输出信号控制无线收发模块自动识别当前的智能家居网络并加入进去；
D、无线收发模块将采集到的家用电器当前工作状态数据通过智能家居网络发送给控制主机；
E、微处理器模块检测无线收发模块是否接收到控制主机发送来的控制指令，如果检测到有控制主机发送的控制指令，进入下一步；否则进入步骤B；
F、无线收发模块将控制主机发送的控制指令传输给微处理器模块，微处理器模块依据接收到控制指令对每个家用电器的工作状态进行调整；
G、微处理器模块判断每个家用电器的工作状态是否超过工作范围，如果有家用电器工作状态超过范围，进入下一步；否则进入步骤B；
H、微处理器模块输出信号控制报警模块发出报警指示，同时微处理器模块也输出信号控制显示模块显示报错信息，并将信息上传到控制主机。
10.根据权利要求9所述的一种智能家居无线接入装置的方法，其特征在于：在步骤C中包括步骤C1：当无线收发模块自动识别当前智能家居网络时，无线收发模块还自行诊断当前通信环境，自主在433MHz、868MHz和915MHz的三个ISM频段选择通信质量较好的信道进行通信，之后进入步骤D。
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