CN104932275A - 互联网智能家居控制终端 - Google Patents

Abstract

一种互联网智能家居控制终端，其包括基本座、扩展底座以及转动轴，基本座与扩展底座通过转动轴活动连接；基本座内容置主处理器、协处理器、级联通信模块；协处理器还连接无线发射器和传感器；扩展底座容置其他外设，包括空气质量传感器模块、音响模块、路由器模块；主处理器具备WIFI功能，收发互联网侧的控制指令；协处理器具备家电控制信号转发和处理功能，根据控制指令进行执行动作；级联通信模块具备无线数据传输功能，在设备间转发控制指令。

Description

互联网智能家居控制终端

技术领域

本发明涉及家庭设备控制技术领域，尤其是一种互联网智能家居控制终端。

背景技术

在信息化时代，不管是手机还是家电产品都逐渐融入网络中，信息家电是将现代网络通信技术融入到传统的家用电器，使之成为具有信息访问、获取、存储、处理、联网等功能的消费类电子产品。信息家电的出现改变了传统的家电控制方式，不仅可在本地对其进行控制，而且还可通过互联网远程控制家庭内部的家电设备。除了支持互联网控制的智能家电外，对于可以通过红外或无线进行遥控的传统家电，可以建立智能家居控制系统，通过支持互联网的智能家居控制设备间接实现对传统家电的远程控制。

但是，现有的互联网智能家居控制设备受到各种无线发射器和接收器的功率以及数据收发距离的限制时，要扩大控制信号的覆盖范围，通常需要部署多个设备。由于现有的智能家居控制设备无法通过信号中继的模式将多个设备作为网络节点进行中继，无法组建独立的家庭内部控制网络。此外，当家庭需要多个智能家居控制设备时，可以采用常用的组网方式(如Zigbee或wlan等)，但这样需要管理多个设备、对多个设备进行地址配置，有较大的管理复杂性。并且现有的智能家居控制终端可以容置的电路板以及电气元器件固定，无法方便地进行扩展和调节。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种模块化、可级联、容置空间易扩展，并且扩展部分与主体结构的相对角度可调的互联网智能家居控制终端。

本发明提供的智能家居控制终端配置成两种不同的工作形态：“主机”形态和“中继器”形态。“主机”具备互联网连接能力，“中继器”不具备互联网连接能力。主机和中继器通过级联通信模块通信，组成内部控制网络。

一种互联网智能家居控制终端，其包括主处理器、协处理器、级联通信模块；协处理器还连接无线发射器和传感器；

主处理器具备WIFI功能，收发互联网侧的控制指令；协处理器具备家电控制信号转发和处理功能，根据接收到的控制指令进行执行动作；级联通信模块具备无线数据传输功能，在设备间转发控制指令。

本发明提供的智能家居控制终端与现有技术相比，其优点在于：1)本发明提供的智能家居控制终端可以配置成两种不同的工作形态：“主机”设备和“中继器”设备形态；2)通过分离设置主处理和协处理器，将互联网的网络通信功能在主处理器上完成，将电器控制信号的发射接收、级联通信、传感器采集的信号处理功能在协处理器上完成：当不安装主处理器时，协处理器和其他部件也能以“中继器”形态工作；当安装主处理器、协处理器和其他部件时，设备以完整“主机”形态工作；3)通过设置级联通信模块，使得“主机”和“中继器”之间建立通信通道，并组成控制网络，当被控的电器或传感器离“主机”较远时中继器作为转发装置，中转数据和信息。

附图说明

图1是本发明实施例的智能家居控制终端的物理结构示意图；

图2是图1中基本座、扩展底座以及转动轴相互配合的示意图；

图3是图1中智能家居控制终端物理结构的仰视图；

图4是本发明第一实施例的智能家居控制终端的电气结构框图；

图5是本发明第二实施例的智能家居控制终端的电气结构框图；

1-基本座、2-扩展底座、3-转动轴、4-间隙、5-第一开关键、6-第二开关键、7-电路板、8-电子元器件、11-第一顶面、12-第一侧壁、13-第二侧壁、14-第一凸棱、15-第一底面、16-第一延伸部、17-第二延伸部、18-第一通孔、19-第一腔体、21-第二顶面、22-第三侧壁、23-第四侧壁、24-第二凸棱、25-第三延伸部、26-第二底面、27-环形凸台、28-第二腔体、29-第三底面、31-竖直板、32-水平板、33-按压部、34-卡槽、111-第一容置槽、211-硅胶塞、212-第一凹槽、231-电源插孔、232-第二容置凹槽、协处理器10、级联通信模块20、无线发射器30、无线接收器40、传感器50、主处理器60、其他外设70。

具体实施方式

如图1、2、3所示，在本发明实施例的智能家居控制终端的机械结构如下，其包括一基本座1、一扩展底座2以及一转动轴3。

基本座1包括一第一顶面11、一第一侧壁12、一第二侧壁13、一第一凸棱14、一第一底面15、一第一延伸部16、两第二延伸部17、若干第一通孔18。

在第一顶面11上开设一第一容置槽111；第一侧壁12分别与第一顶面11、第二侧壁13固定连接；第一凸棱14由第一侧壁12与第二侧壁13连接处环绕形成环形结构。第一侧壁12、第二侧壁13、第一顶面11共同围合成一第一腔体19。第一底面15环设在第二侧壁13周沿形成第一腔体19的开口，且第一底面15与第一顶面11平行。

第一延伸部16与远离转动轴3的第二侧壁13内侧固定连接；第二延伸部17与靠近转动轴3的第二侧壁13内侧固定连接；第一延伸部16、第二延伸部17均与第一底面15平行。第一通孔18开设在第二延伸部17上，第一通孔18用于穿设螺钉等连接件。

扩展底座2位于基本座1之上，扩展底座2包括一第二顶面21、一第三侧壁22、一第四侧壁23、一第二凸棱24、一第三延伸部25、一第二底面26、一环形凸台27、一第三底面29。

可选地，第二顶面21上设置多个硅胶塞211以及第一凹槽212。在第四侧壁23上开设一第二容置槽232。可选地，第四侧壁23上开设一电源插孔231。第三侧壁22分别与第二顶面21、第四侧壁23固定连接；第三侧壁22与第四侧壁23连接处形成一环形的第二凸棱24；第三延伸部25由第四侧壁23远离转动轴3一端向远离第二顶面21方向延伸而成；第二底面26环设在第四侧壁23远离转动轴3一端且与第四侧壁23、第三延伸部25固定连接，第二底面26与第二顶面21垂直；第三底面29与第三延伸部25、第四侧壁23固定连接，且第三底面29与第二顶面21平行；第二顶面21、第三侧壁22、第四侧壁23、第三延伸部25、第二底面26、第三底面29共同围合成一第二腔体28；环形凸台27环设在第二底面26上，环形凸台27围合成第二腔体28的开口。

基本座1与扩展底座2平行时，两者之间留有一定间隙4。

转动轴3包括一竖直板31、一水平板32、一按压部33以及若干卡槽34；竖直板31容置于第二容置槽232内，竖直板31与第二容置槽232通过转轴活动连接；水平板32容置于第一容置槽111内，水平板32与竖直板31固定连接；按压部33设置在水平板32顶面；卡槽34开设于竖直板31上。可选地，卡槽34之间，卡槽34与基本座1的第一顶面11之间相互平行。

按压按压部33时，可以调整扩展底座2与基本座1之间的夹角，并且可以通过开槽来固定扩展底座2与基本座1之间的夹角大小。通过设置一转动轴3，使得基本座1与扩展底座2可以活动相连，扩展底座2可以通过转动轴3调整相对于基本座1的角度，使得容置在里面的路由器等元器件可以有更优的发射角度。

如图4、5所示，智能家居控制终端的电气原理如下：包括协处理器10、级联通信模块20、无线发射器30、无线接收器40、传感器50、主处理器60、其他外设70。基本座1用于容置第一开关键5、第二开关键6、电路板7、电子元器件8等。其中电路板7和电子元器件8就包括了协处理器10、级联通信模块20、无线发射器30、无线接收器40、部分传感器50、主处理器60、部分其他外设70等。

级联通信模块20通过串行外设接口SPI与协处理器10连接。无线发射器30、无线接收器40通过通用输入输出接口GPIO接口与协处理器10连接。传感器50通过数模转换接口ADC与协处理器10连接。主处理器60通过通用异步收发传输接口UART与协处理器10连接。

协处理器10可以是单片机，用于与级联通信模块20、无线发射器30、无线接收器40、传感器50、主处理器60、其他外设70进行数据交互。

级联通信模块20用于作为协处理器10与无线发射器30、无线接收器40、传感器50、其他外设70交互的中继节点。因为受到各种无线发射器30、接收器或其他外设70的功率以及数据收发距离的限制，协处理器10无法在较远的距离与无线发射器30、无线接收器40、传感器50、主处理器60、其他外设70或其他协处理器10进行数据交互，通过设置级联通信模块20，协处理器10可以通过级联通信模块20与其他设备或模块进行数据交互。可选地，级联通信模块20可以为433M无线数传收发模块。

可选地，无线发射器30包括红外发射器、433M发射器、315M发射器。

可选地，无线接收器40包括红外接收器。

可选地，所述传感器50包括温度、照度传感器，温度、照度传感器通过数模转换接口ADC与协处理器10连接。

主处理器60可以连接到无线网络，其一方面可以通过WIFI路由器8与外网服务器连接，另一方面可以通过WIFI路由器8与手机9连接。

可选地，其他外设70包括空气质量传感器、音响、路由器等，可以根据需要进行扩展。空气质量传感器、音响、路由器通过通用输入输出接口GPIO接口与协处理器10连接。扩展底座2可以用于容置一些体积较大的电气元器件，比如空气质量传感器、路由器、音响等。

本发明的原理如下：

本发明具有两种状态，一为完整状态，如图4所示：主处理器60负责互联网侧的连接管理和通信，协处理器10负责家庭局域网侧的连接管理和通信，另外可以根据需要添加其他外设70。可以实现局域网内部，以及局域网与互联网之间的数据交互。

二为中继状态，如图5所示，协处理器10可以独立工作，作为没有接入互联网时家庭局域网的网络节点，并通过级联通信模块20与完整状态的设备组件家庭局域网络。

主处理器60可以采用集成802.11n和MCU的WIFI模块，从互联网侧通过TCP/IP通信协议收到数据后，转换成控制指令格式并通过UART发送给协处理器10处理；

级联通信模块20采用433MHz的集成数传模块，从内网侧通过GFSK调制解调收到数据后，通过SPI发送给协处理器10处理；

协处理器10可以采用单片机，在UART中断时读取来自主处理器60的数据，在SPI中断时读取来自级联通信模块20的数据。

协处理器10从UART和SPI接口读取的数据为格式化的控制指令，控制指令头部指明了协处理器10的动作方式，头部格式如下：

其中：

网络ID为平台管理的全局唯一标识符，用于标识一个家庭网络。

节点编号为设备标识符，用于标识一个设备：完整形态时设备标识符使用网络ID相同的标识符，中继形态时设备标识符为中继器编号(根据加入内部网络顺序，自动从0开始编号)。

网络ID和节点编号均由协处理器保存在自身的eprom中，通过特定的控制指令配置。

协处理器10的行为与设备形态无关，不论是完整形态还是中继形态，设备中的协处理器10都根据从两个方向收到的控制指令中的节点编号和netid决定是转发控制指令还是执行控制指令。

若接收到的控制指令中节点编号等于本地保存的节点编号，表明该控制指令需要本地处理。如通过发射器发射电器控制信号、配置节点编号和网络ID。

特别的，协处理器10初始状态保存的网络ID和节点编号均为0，这种情况下，接收到控制指令也被认为需要本地处理。此情况下仅接收和处理配置ID指令。

若接收到的控制指令中节点编号不等于本地保存的节点编号，表明该控制指令应该被转发。从SPI接口(级联通信模块20)接收的控制指令转发给UART接口(主处理器60)，从UART接口(主处理器60)接收的控制指令转发给SPI接口(级联通信模块20)。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种互联网智能家居控制终端，其包括主处理器、协处理器、级联通信模块；协处理器还连接无线发射器和传感器；

主处理器具备WIFI功能，收发互联网侧的控制指令；协处理器具备家电控制信号转发和处理功能，根据接收到的控制指令进行执行动作；级联通信模块具备无线数据传输功能，在设备间转发控制指令。

2.如权利要求1所述的互联网智能家居控制终端，其特征在于，所述执行动作包括控制无线发射器发出信号，从传感器采集数据，从级联通信通信模块接收和发出控制指令和数据。

3.如权利要求1所述的互联网智能家居控制终端，其特征在于，协处理器接收控制指令的来源为主处理或级联通信模块，并在主处理器和级联通信模块之间转发。

4.如权利要求2、3任一项所述的互联网智能家居控制终端，其特征在于，若控制指令指定的接受者是协处理器本身，则处理成控制信号从发射器发射出去或从传感器采集；若控制指令指定接受者不是协处理器本身，则根据控制指令来源向另一侧转发。

5.如权利要求1所述的互联网智能家居控制终端，其特征在于，主处理器与协处理器通过UART连接，协处理器与级联通信模块通过SPI连接。

6.如权利要求1所述的互联网智能家居控制终端，其特征在于，无线发射器通过通用输入输出接口GPIO接口与协处理器电连接；传感器通过数模转换接口ADC与协处理器电连接。

7.如权利要求1所述的互联网智能家居控制终端，其特征在于，其还包括基本座、扩展底座以及转动轴，基本座与扩展底座通过转动轴活动连接。基本座内容置主处理器、协处理器、级联通信模块、无线发射器和传感器；扩展底座容置空气质量传感器模块、音响模块、路由器模块，各模块通过输入输出接口GPIO接口与协处理器电连接。

8.如权利要求4所述的互联网智能家居控制终端，其特征在于，所述控制指令为格式化的控制指令，其中控制指令的头部指明了协处理器的动作方式，控制指令的头部包括：网络ID以及节点编号；协处理器都根据从内网侧或互联网侧方向收到的控制指令中的节点编号和网络ID决定是转发指令还是执行指令；

若接收到的控制指令中节点编号等于本地保存的节点编号，表明该控制指令需要本地处理；

若接收到的控制指令中的节点编号与本地保存的节点编号不同，表明该控制指令需要被转发：将级联通信模块接收的控制指令转发给主处理器，或将主处理器接收的控制指令转发给级联通信模块。

9.如权利要求8所述的互联网智能家居控制终端，其特征在于，控制指令的头部还包括：起始符、指令类型、整个数据包长度；其中：

网络ID为平台管理的全局唯一标识符，用于标识一个家庭网络。

节点编号为设备标识符，用于标识一个设备：主机形态时设备标识符使用网络ID相同的标识符，中继器形态时设备标识符为中继器编号；

网络ID和节点编号均保存在协处理器自身的可擦除可编程只读寄存器中，并通过控制指令配置。

协处理器初始状态保存的网络ID和节点编号均为0，此时无论接收到指令中节点编号如何，均表明接收到的控制指令需要在本地处理，但此时本地处理的控制指令类型仅包括配置ID指令。