CN104298116B

CN104298116B - 一种智能家居设备

Info

Publication number: CN104298116B
Application number: CN201410523270.0A
Authority: CN
Inventors: 邵李焕; 李琪; 严志超
Original assignee: Hangzhou Electronic Science and Technology University
Current assignee: Zhejiang Morgan Intelligent Technology Co., Ltd.
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2016-11-02
Anticipated expiration: 2034-09-30
Also published as: CN104298116A

Abstract

本发明公开了一种智能家居设备，本发明包括电源模块、调光模块、实时室内环境模块、模拟窗帘模块、第一控制器模块，电源模块包括5V电压转换电路和3.3V电压转换电路；本发明可以智能的控制灯光的亮度、0～100％控制窗帘的打开和闭合，实时了解室内温度信息，具有布线简单，使用方便，低功耗等显著特点，适合推广。

Description

一种智能家居设备

技术领域

本发明属于嵌入式系统技术领域，涉及一种一种智能家居设备。

背景技术

智能家居依托于住宅，但又摆脱了传统住宅的被动模式，成为具有主动性的智能化现代工具。它将网络通讯技术、自动化控制技术和计算机网络技术融合到了各种家用设备中，具有高效、舒适、安全、方便等现代化的特点。而传统的智能家居，基本上是采用有线的方式，不仅需要专业人员施工、专门公司维护，而且费用高、系统灵活性差、扩展能力低。目前的智能家居很好的改善了传统智能家居的缺点，让用户拥有更方便的手段来管理家庭设备，比如加触摸屏、无线遥控器、互联网或者语音识别控制家用设备，更可以执行场景操作，将各个设备联合起来。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种一种智能家居设备。包括电源模块、调光模块、实时室内环境模块、模拟窗帘模块、第一控制器模块；

所述的电源模块包括5V电压转换电路和3.3V电压转换电路；

5V电压转换电路包括三端稳压集成电路芯片7805、第一滤波电容C1、第一极性电容C2、第二滤波电容C3。第一滤波电容C1的一端与三端稳压集成电路芯片7805的1脚外接输入电源VIN，第一滤波电容C1的另一端接地，三端稳压集成电路芯片7805的2脚与第一极性电容C2的正极、第二滤波电容C3的一端连接并接到VCC5.0V电源，三端稳压集成电路芯片7805的3脚与第一极性电容C2的负极、第二滤波电容C3的另一端连接并接地。外接输入电源VIN范围5-15V。

3.3V电压转换电路包括第三滤波电容C4、第二极性电容C5、电源管理芯片U1 AMS1117-33、第三极性电容C6、第四滤波电容C7。第三滤波电容C4的一端、第二极性电容C5的正极与电源管理芯片U1AMS1117-33的3脚相连并接到VCC5V电源，第三滤波电容C4的另一端和第二极性电容C5的负极、电源管理芯片U1AMS1117-33的1引脚、第三极性电容C6的负极、第四滤波电容C7的一端连接并接地，电源管理芯片U1AMS1117-33的2引脚与电源管理芯片U1AMS1117-33的4引脚、第三极性电容C6的正极、第四滤波电容C7的另一端连接并接VCC3.3电压输出端。

所述调光模块包括LED驱动芯片PT4115、第一电阻R1、第一电感L1、第四极性电容C8、第五极性电容C9、第一肖特基二极管D1、单排针座P1。单排针座P1的3脚接地，单排针座P1的2脚与第四极性电容C8的负极相连并接到第一电感L1的一端，单排针座P1的1脚与第四极性电容C8的正极、第一电阻R1的一端并接到LED驱动芯片PT4115的4脚，第一电感L1的另一端与LED驱动芯片PT4115的1脚相连并接到第一肖特基二极管D1的正极，LED驱动芯片PT4115的2脚接地，LED驱动芯片PT4115的5脚与第一肖特基二极管D1的负极、第一电阻R1的另一端、第五极性电容C9的正极相连并外接输入电源VIN，第五极性电容C9的负极接地，LED驱动芯片PT4115的6脚悬空，LED驱动芯片PT4115的3脚与第一控制芯片STM32F103C8T6的16脚相连。

所述实时室内环境模块包括第五滤波电容C10、第一晶振XTAL1、实时时钟芯片DS1302、备用电池POW、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、数字温度传感器DS18B20、液晶显示模块12864ZB。第五滤波电容C10的一端接地，第五滤波电容C10的另一端与实时时钟芯片DS1302的1脚相连并接到VCC5.0V电源上，实时时钟芯片的2脚与第一晶振XTAL1的一端相连，实时时钟芯片DS1302的另一端与第一晶振XTAL1的另一端连接，实时时钟芯片DS1302的4脚接地，实时时钟芯片DS1302的8脚与备用电池POW的正极连接，备用电池POW的负极接地，实时时钟芯片DS1302的5脚、6脚、7脚分别与第四电阻R4、第三电阻R3、第二电阻R2的一端相连接，第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4的另一端相连并接到VCC5.0V电源上。液晶显示模块12864ZB的18脚与第五电阻R5的一端相连，第五电阻R5的另一端与液晶显示模块12864ZB的3脚相连并接到第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端接地，12864ZB的1脚、20脚接地，12864ZB的2脚、19脚接到VCC5.0V电源上，12864ZB的4脚、5脚、6脚、7脚、8脚、9脚、10脚、11脚、12脚、13脚、14脚、15脚、17脚分别与第一控制芯片STM32F103C8T6的33脚、32脚、29脚、46脚、45脚、43脚、42脚、41脚、20脚、19脚、18脚、17脚、15脚相连，12864ZB的16脚悬空，数字温度传感器DS18B20的1脚接地，DS18B20的2脚与第一控制芯片STM32F103C8T6的14脚相连，DS18B20的3脚接VCC5.0V电源上。

所述模拟窗帘模块包括电机驱动芯片L298N、第一续流二极管D2、第二续流二极管D3、第三续流二极管D4、第四续流二极管D5、第五续流二极管D6、第六续流二极管D7、第七续流二极管D8、第八续流二极管D9、单排针座P2。电机驱动芯片L298N的1脚与15脚、第五续流二极管D6的正极、第六续流二极管D7的正极、第七续流二极管D8的正极、第八续流二极管D9的正极连接并接地，电机驱动芯片L298N的4脚、9脚与第一续流二极管D2的负极、第二续流二极管D3的负极、第三续流二极管D4的负极、第四续流二极管D5的负极连接并接到5V电源，电机驱动芯片L298N的2脚与第一续流二极管D2的正极、第五续流二极管D6的负极连接并接到排针P2的1脚，电机驱动芯片L298N的3脚与第二续流二极管D3的正极、第六续流二极管D7的负极连接并接到排针P2的2脚，电机驱动芯片L298N的13脚与第三续流二极管D4的正极、第七续流二极管D8的负极连接并接到排针P2的3脚，电机驱动芯片L298N的14脚与第四续流二极管D5的正极、第八续流二极管D9的负极连接并接到排针P2的4脚，电机驱动芯片L298N的6脚、11脚接到VCC5.0V电源上，电机驱动芯片L298N的8脚接地，电机驱动芯片L298N的5脚、7脚、10脚、12脚分别与第一控制芯片STM32F103C8T6的10脚、11脚、12脚、13脚连接。

所述的第一控制模块包括第一控制芯片STM32F103C8T6、第七电阻R7、按键开关K1、第一匹配电容C11、第二匹配电容C12、第三匹配电容C13、第四匹配电容C14、第五匹配电容C15、第二晶振XTAL2、第三晶振XTAL3。

第一匹配电容C11的一端与第二匹配电容C12的一端相连并接地，第一匹配电容C11的另一端与第二晶振XTAL2的一端相连并接到第一控制芯片STM32F103C8T6的5脚，第二匹配电容C12的另一端与第二晶振XTAL2的另一端相连并接到第一控制芯片STM32F103C8T6的6脚，第三匹配电容C13的一端与第四匹配电容C14的一端相连并接地，第三匹配电容C13的另一端与第三晶振XTAL3的一端相连并接到第一控制芯片STM32F103C8T6的3脚，第四匹配电容C14的另一端与第三晶振XTAL3的另一端相连并接到第一控制芯片STM32F103C8T6的4脚，按键开关K1的一端与第七电阻R7的一端相连并接到第一控制芯片STM32F103C8T6的7脚，第七电阻R7的另一端接VCC3.3V电源，按键开关K1的另一端与第五匹配电容C15的另一端连接并接地，第一控制芯片STM32F103C8T6的30脚、31脚外接Zigbee模块的串口接收、发送端，第一控制芯片STM32F103C8T6的9脚、24脚、36脚、48脚接3.3V电源，第一控制芯片STM32F103C8T6的8脚、23脚、35脚、47脚接地。

Zigbee模块为现有模块，主要用于服务器与智能家居设备间通信作用，相关技术人员可参照实现。

本发明的有益效果：通过接受指令，拥有十级调光功能，用户可根据需要调控；通过接受指令，可以对模拟窗帘打开、闭合和停止进行调节，用户可从0～100％进行调节；对室内温度进行采集，并将当前日期(包括农历)和温度值显示在液晶屏上，让客户实时掌握室内环境温度。

附图说明

图1为本发明5V电压转换电路图；

图2为本发明3.3V电压转换电路图；

图3为调光模块的电路图；

图4为实时室内环境模块的电路图；

图5为模拟窗帘模块的电路图；

图6为第一控制模块电路图。

具体实施方式

本发明一种适用于群体长跑活动的信息管理系统的读卡终端，包括电源模块、读卡模块、液晶显示模块、无线模块、第一控制器模块；

所述的电源模块包括5V电压转换电路和3.3V电压转换电路；

如图1所示，5V电压转换电路包括三端稳压集成电路芯片7805、第一滤波电容C1、第一极性电容C2、第二滤波电容C3。第一滤波电容C1的一端与三端稳压集成电路芯片7805的1脚外接输入电源VIN，第一滤波电容C1的另一端接地，三端稳压集成电路芯片7805的2脚与第一极性电容C2的正极、第二滤波电容C3的一端连接并接到VCC5.0V电源，三端稳压集成电路芯片7805的3脚与第一极性电容C2的负极、第二滤波电容C3的另一端连接并接地。外接输入电源VIN范围5-15V。

如图2所示，3.3V电压转换电路包括第三滤波电容C4、第二极性电容C5、电源管理芯片U1 AMS1117-33、第三极性电容C6、第四滤波电容C7。第三滤波电容C4的一端、第二极性电容C5的正极与电源管理芯片U1AMS1117-33的3脚相连并接到VCC5V电源，第三滤波电容C4的另一端和第二极性电容C5的负极、电源管理芯片U1AMS1117-33的1引脚、第三极性电容C6的负极、第四滤波电容C7的一端连接并接地，电源管理芯片U1AMS1117-33的2引脚与电源管理芯片U1 AMS1117-33的4引脚、第三极性电容C6的正极、第四滤波电容C7的另一端连接并接VCC3.3电压输出端。

如图3所示，所述调光模块包括LED驱动芯片PT4115、第一电阻R1、第一电感L1、第四极性电容C8、第五极性电容C9、第一肖特基二极管D1、单排针座P1。单排针座P1的3脚接地，单排针座P1的2脚与第四极性电容C8的负极相连并接到第一电感L1的一端，单排针座P1的1脚与第四极性电容C8的正极、第一电阻R1的一端并接到LED驱动芯片PT4115的4脚，第一电感L1的另一端与LED驱动芯片PT4115的1脚相连并接到第一肖特基二极管D1的正极，LED驱动芯片PT4115的2脚接地，LED驱动芯片PT4115的5脚与第一肖特基二极管D1的负极、第一电阻R1的另一端、第五极性电容C9的正极相连并外接输入电源VIN，第五极性电容C9的负极接地，LED驱动芯片PT4115的6脚悬空，LED驱动芯片PT4115的3脚与第一控制芯片STM32F103C8T6的16脚相连。

如图4所示，所述实时室内环境模块包括第五滤波电容C10、第一晶振XTAL1、实时时钟芯片DS1302、备用电池POW、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、数字温度传感器DS18B20、液晶显示模块12864ZB。第五滤波电容C10的一端接地，第五滤波电容C10的另一端与实时时钟芯片DS1302的1脚相连并接到VCC5.0V电源上，实时时钟芯片的2脚与第一晶振XTAL1的一端相连，实时时钟芯片DS1302的另一端与第一晶振XTAL1的另一端连接，实时时钟芯片DS1302的4脚接地，实时时钟芯片DS1302的8脚与备用电池POW的正极连接，备用电池POW的负极接地，实时时钟芯片DS1302的5脚、6脚、7脚分别与第四电阻R4、第三电阻R3、第二电阻R2的一端相连接，第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4的另一端相连并接到VCC5.0V电源上。液晶显示模块12864ZB的18脚与第五电阻R5的一端相连，第五电阻R5的另一端与液晶显示模块12864ZB的3脚相连并接到第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端接地，12864ZB的1脚、20脚接地，12864ZB的2脚、19脚接到VCC5.0V电源上，12864ZB的4脚、5脚、6脚、7脚、8脚、9脚、10脚、11脚、12脚、13脚、14脚、15脚、17脚分别与第一控制芯片STM32F103C8T6的33脚、32脚、29脚、46脚、45脚、43脚、42脚、41脚、20脚、19脚、18脚、17脚、15脚相连，12864ZB的16脚悬空，数字温度传感器DS18B20的1脚接地，DS18B20的2脚与第一控制芯片STM32F103C8T6的14脚相连，DS18B20的3脚接VCC5.0V电源上。

如图5所示，所述模拟窗帘模块包括电机驱动芯片L298N、第一续流二极管D2、第二续流二极管D3、第三续流二极管D4、第四续流二极管D5、第五续流二极管D6、第六续流二极管D7、第七续流二极管D8、第八续流二极管D9、单排针座P2。电机驱动芯片L298N的1脚与15脚、第五续流二极管D6的正极、第六续流二极管D7的正极、第七续流二极管D8的正极、第八续流二极管D9的正极连接并接地，电机驱动芯片L298N的4脚、9脚与第一续流二极管D2的负极、第二续流二极管D3的负极、第三续流二极管D4的负极、第四续流二极管D5的负极连接并接到5V电源，电机驱动芯片L298N的2脚与第一续流二极管D2的正极、第五续流二极管D6的负极连接并接到排针P2的1脚，电机驱动芯片L298N的3脚与第二续流二极管D3的正极、第六续流二极管D7的负极连接并接到排针P2的2脚，电机驱动芯片L298N的13脚与第三续流二极管D4的正极、第七续流二极管D8的负极连接并接到排针P2的3脚，电机驱动芯片L298N的14脚与第四续流二极管D5的正极、第八续流二极管D9的负极连接并接到排针P2的4脚，电机驱动芯片L298N的6脚、11脚接到VCC5.0V电源上，电机驱动芯片L298N的8脚接地，电机驱动芯片L298N的5脚、7脚、10脚、12脚分别与第一控制芯片STM32F103C8T6的10脚、11脚、12脚、13脚连接。

如图6所示，所述的第一控制模块包括第一控制芯片STM32F103C8T6、第七电阻R7、按键开关K1、第一匹配电容C11、第二匹配电容C12、第三匹配电容C13、第四匹配电容C14、第五匹配电容C15、第二晶振XTAL2、第三晶振XTAL3。

以下结合上述内容，参照附图描述智能家居设备的工作过程：

通过外接电源对电路供电，外接220v电压经过三端稳压器稳压，输出稳定的5v电压供内部电路使用，同时，5v电压经过3.3v电压转换电路，输出3.3v电压供给单片机使用。整个实现过程分为三种情况，第一种情况为单片机输出控制信号，驱动PT4115芯片，调整光的亮度，使得光的亮度达到十个等级可调；第二种情况为单片机连接着DS18B20的引脚信号，经过DS18B20的内部处理，温度信号被单片机采集，此时，DS1302同样与单片机连接着，经过单片机处理，将DS1302信号处理，并与液晶模块相通，经过单片机处理，最终将实时时间、日期、温度显示在液晶屏上，断电时，备用电池开始为DS1302工作，使得恢复通电时，时间、日期仍然是实时的；第三种情况为单片机控制着模拟窗帘的四个信号引脚，根据不同的需要，单片机控制信号输出引脚，驱动电机，桥接电机电路部分根据信号电压的高低来控制三极管的导通或截止，从而可以控制电机的正转、反转以及停止，来改变窗帘的开合度。

Claims

1.一种智能家居设备，包括电源模块、调光模块、实时室内环境模块、模拟窗帘模块、第一控制器模块；

所述的电源模块包括5V电压转换电路和3.3V电压转换电路；

5V电压转换电路包括三端稳压集成电路芯片7805、第一滤波电容C1、第一极性电容C2、第二滤波电容C3；第一滤波电容C1的一端与三端稳压集成电路芯片7805的1脚外接输入电源VIN，第一滤波电容C1的另一端接地，三端稳压集成电路芯片7805的2脚与第一极性电容C2的正极、第二滤波电容C3的一端连接并接到VCC5.0V电源，三端稳压集成电路芯片7805的3脚与第一极性电容C2的负极、第二滤波电容C3的另一端连接并接地；外接输入电源VIN范围5-15V；

3.3V电压转换电路包括第三滤波电容C4、第二极性电容C5、电源管理芯片U1AMS1117-33、第三极性电容C6、第四滤波电容C7；第三滤波电容C4的一端、第二极性电容C5的正极与电源管理芯片U1AMS1117-33的3脚相连并接到VCC5V电源，第三滤波电容C4的另一端和第二极性电容C5的负极、电源管理芯片U1AMS1117-33的1引脚、第三极性电容C6的负极、第四滤波电容C7的一端连接并接地，电源管理芯片U1AMS1117-33的2引脚与电源管理芯片U1AMS1117-33的4引脚、第三极性电容C6的正极、第四滤波电容C7的另一端连接并接VCC3.3电压输出端；

所述调光模块包括LED驱动芯片PT4115、第一电阻R1、第一电感L1、第四极性电容C8、第五极性电容C9、第一肖特基二极管D1、单排针座P1；单排针座P1的3脚接地，单排针座P1的2脚与第四极性电容C8的负极相连并接到第一电感L1的一端，单排针座P1的1脚与第四极性电容C8的正极、第一电阻R1的一端并接到LED驱动芯片PT4115的4脚，第一电感L1的另一端与LED驱动芯片PT4115的1脚相连并接到第一肖特基二极管D1的正极，LED驱动芯片PT4115的2脚接地，LED驱动芯片PT4115的5脚与第一肖特基二极管D1的负极、第一电阻R1的另一端、第五极性电容C9的正极相连并外接输入电源VIN，第五极性电容C9的负极接地，LED驱动芯片PT4115的6脚悬空，LED驱动芯片PT4115的3脚与第一控制芯片STM32F103C8T6的16脚相连；

所述实时室内环境模块包括第五滤波电容C10、第一晶振XTAL1、实时时钟芯片DS1302、备用电池POW、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、数字温度传感器DS18B20、液晶显示模块12864ZB；第五滤波电容C10的一端接地，第五滤波电容C10的另一端与实时时钟芯片DS1302的1脚相连并接到VCC5.0V电源上，实时时钟芯片DS1302的2脚与第一晶振XTAL1的一端相连，实时时钟芯片DS1302的3脚与第一晶振XTAL1的另一端连接，实时时钟芯片DS1302的4脚接地，实时时钟芯片DS1302的8脚与备用电池POW的正极连接，备用电池POW的负极接地，实时时钟芯片DS1302的5脚、6脚、7脚分别与第四电阻R4、第三电阻R3、第二电阻R2的一端相连接，第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4的另一端相连并接到VCC5.0V电源上；液晶显示模块12864ZB的18脚与第五电阻R5的一端相连，第五电阻R5的另一端与液晶显示模块12864ZB的3脚相连并接到第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端接地，12864ZB的1脚、20脚接地，12864ZB的2脚、19脚接到VCC5.0V电源上，12864ZB的4脚、5脚、6脚、7脚、8脚、9脚、10脚、11脚、12脚、13脚、14脚、15脚、17脚分别与第一控制芯片STM32F103C8T6的33脚、32脚、29脚、46脚、45脚、43脚、42脚、41脚、20脚、19脚、18脚、17脚、15脚相连，12864ZB的16脚悬空，数字温度传感器DS18B20的1脚接地，DS18B20的2脚与第一控制芯片STM32F103C8T6的14脚相连，DS18B20的3脚接VCC5.0V电源上；

所述模拟窗帘模块包括电机驱动芯片L298N、第一续流二极管D2、第二续流二极管D3、第三续流二极管D4、第四续流二极管D5、第五续流二极管D6、第六续流二极管D7、第七续流二极管D8、第八续流二极管D9、单排针座P2；电机驱动芯片L298N的1脚与15脚、第五续流二极管D6的正极、第六续流二极管D7的正极、第七续流二极管D8的正极、第八续流二极管D9的正极连接并接地，电机驱动芯片L298N的4脚、9脚与第一续流二极管D2的负极、第二续流二极管D3的负极、第三续流二极管D4的负极、第四续流二极管D5的负极连接并接到5V电源，电机驱动芯片L298N的2脚与第一续流二极管D2的正极、第五续流二极管D6的负极连接并接到排针P2的1脚，电机驱动芯片L298N的3脚与第二续流二极管D3的正极、第六续流二极管D7的负极连接并接到排针P2的2脚，电机驱动芯片L298N的13脚与第三续流二极管D4的正极、第七续流二极管D8的负极连接并接到排针P2的3脚，电机驱动芯片L298N的14脚与第四续流二极管D5的正极、第八续流二极管D9的负极连接并接到排针P2的4脚，电机驱动芯片L298N的6脚、11脚接到VCC5.0V电源上，电机驱动芯片L298N的8脚接地，电机驱动芯片L298N的5脚、7脚、10脚、12脚分别与第一控制芯片STM32F103C8T6的10脚、11脚、12脚、13脚连接；

所述的第一控制模块包括第一控制芯片STM32F103C8T6、第七电阻R7、按键开关K1、第一匹配电容C11、第二匹配电容C12、第三匹配电容C13、第四匹配电容C14、第五匹配电容C15、第二晶振XTAL2、第三晶振XTAL3；

第一匹配电容C11的一端与第二匹配电容C12的一端相连并接地，第一匹配电容C11的另一端与第二晶振XTAL2的一端相连并接到第一控制芯片STM32F103C8T6的5脚，第二匹配电容C12的另一端与第二晶振XTAL2的另一端相连并接到第一控制芯片STM32F103C8T6的6脚，第三匹配电容C13的一端与第四匹配电容C14的一端相连并接地，第三匹配电容C13的另一端与第三晶振XTAL3的一端相连并接到第一控制芯片STM32F103C8T6的3脚，第四匹配电容C14的另一端与第三晶振XTAL3的另一端相连并接到第一控制芯片STM32F103C8T6的4脚，按键开关K1的一端与第七电阻R7的一端相连并接到第一控制芯片STM32F103C8T6的7脚，第七电阻R7的另一端接VCC3.3V电源，按键开关K1的另一端与第五匹配电容C15的另一端连接并接地，第一控制芯片STM32F103C8T6的30脚、31脚外接Zigbee模块的串口接收、发送端，第一控制芯片STM32F103C8T6的9脚、24脚、36脚、48脚接3.3V电源，第一控制芯片STM32F103C8T6的8脚、23脚、35脚、47脚接地；

Zigbee模块为现有模块，用于服务器与智能家居设备间通信。