CN105071826A - 一种智能家居无线通用模块电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能家居无线通用模块电路，包括MCU主控芯片以及分别与MCU主控芯片连接的外接I/O输入输出控制电路、时钟震荡电路、电源滤波电路和RF收发芯片电路，所述RF收发芯片电路分别连接有高频谐振收发匹配输出电路和基频震荡电路。本发明MCU主控芯片和RF收发芯片能够进行编程控制RF和外部触发和控制等，本发明由模块芯片元件封装形成，成本低、性能高且方便将模块体积做到小而精，以便应用于对体积和功耗要求较高的智能家居产品，更方便灵活地设计产品，本发明功能齐全、更省电、体积小、成本低、稳定性好、传输速度高、传输距离远，更具使用价值和经济价值，使智能家居之间以及智能家居与网管和智能云之间的链接通讯和控制更加便捷。

Description

一种智能家居无线通用模块电路

技术领域

本发明涉及发射、接收模块电路领域，更具体地，涉及一种智能家居无线通用模块电路。

背景技术

随着物联网智能家庭越来越升温，智能家居携带的无线模块使家电等家居设备能与智能云和人工智能无缝连接，从而提升生活品质。但是现有的各种智能家居使用的无线模块在通信协议、发射频率、传输范围上存在着差异，智能家居之间以及智能家居与网管和智能云之间的链接通讯和控制不够便捷，影响正常使用，而且现有的智能家居使用的无线模块成本较高且性能不足，因此需要一款智能家居无线通用模块使智能家居之间以及智能家居与网管和智能云之间的链接通讯和控制更加便捷。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的智能家居之间以及智能家居与网管和智能云之间的链接通讯和控制不够便捷的缺陷，提供一种使智能家居之间以及智能家居与网管和智能云之间的链接通讯和控制更加便捷且成本低、性能好的智能家居无线通用模块电路。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种智能家居无线通用模块电路，所述智能家居无线通用模块电路包括MCU主控芯片以及分别与MCU主控芯片连接的外接I/O输入输出控制电路、时钟震荡电路、电源滤波电路和RF收发芯片电路，所述RF收发芯片电路分别连接有高频谐振收发匹配输出电路和基频震荡电路。

在一种优选的方案中，所述MCU主控芯片采用STM8S103K32芯片U2，其引脚1通过电容C4接地，引脚1还连接到网络NRST；引脚2和引脚3连接时钟振荡电路；引脚4接地；引脚5通过C6接地；引脚6接V3.3电源；引脚9~20、引脚26和引脚28~31接外接I/O输入输出控制电路，引脚21~25和引脚27接RF收发芯片电路，引脚32接LED。

在一种优选的方案中，所述外接I/O输入输出控制电路包括输出引脚组CN1和输出引脚组CN2，CN1的引脚1~10依次连接网络NRST、KEY0、KEY1、KEY2、KEY3、KEY4、KEY5、AD1、S-TDX、GND；CN2的引脚1~10依次连接网络SWIM、RELAY0、RELAY1、RELAY2、RELAY3、RELAY4、RELAY5、PWM1、S-RDX、V3.3电源；所述MCU主控芯片的引脚9~20、引脚26和引脚28~31依次连接网络KEY3、KEY2、KEY1、KEY0、AD1、RELAY5、RELAY4、RELAY3、RELAY2、RELAY1、RELAY0、PWM1、SWIM、KEY4、KEY5、S-TDX、S-RDX，引脚11、12还分别通过电阻R3、R4连接到V3.3电源。

在一种优选的方案中，所述实时时钟震荡电路包括晶体振荡器Y2和电容C28、C29，电容C28和C29的一端分别接在晶体振荡器Y2的两端，电容C28和C29的另一端分别接地，Y2两端分别连接U2的引脚2和引脚3。

在一种优选的方案中，所述电源滤波电路包括滤波电容C2和C3，C2和C3并联后一端接V3.3电源另外一端接地。

在一种优选的方案中，所述RF收发芯片电路采用CC1101无线芯片U1，U1的引脚1、2、3、6、7、20分别接网络RF-SCK、RF-SO、RF-GDO2、RF-GDO0、RF-CSN、RF-SI，V3.3电源通过电感L5分别与U1的引脚4、9、11、14、15连接并与电容C7、C10、C11，C13、C14、C15、C30的一端相连，电容C7、C10、C11，C13、C14、C15、C30的另一端接地，U1的第引脚5通过电容C5接地，U1的引脚8和引脚10与基频振荡电路连接，U1的引脚12和引脚13与高频谐振收发匹配输出电路连接，U1的第16、19引脚接地，U1的第17引脚通过电阻R1接地；所述MCU主控芯片的引脚21~25、引脚27依次连接网络RF-CSN、RF-GDO0、RF-GDO2、RF-SO、RF-SCK、RF-SI。

CC1101无线芯片U1作为无线应用芯片，具有抗干扰性强、稳定性好，极为省电，体积小的特点，可通过软件控制其分别进入发射、接收的不同的模式和发射功率的大小等，此芯片选用CC1101的433频段，可避免与WIFI的2.4G频段的干扰，成本远比WIFI模块要小，另外体积小省电耐用提供了较好的条件；并且通过软件的设置可以让模块在不同的频道进行工作，可以做成物联网盒子同时与嵌入式网关，RFID，WIFI，ZigBee等任意物联网平台进行数据传输，通用性强，与云计算的结合使人工智能无缝连接，安全操作，控制与被控设备均需要认证，智能防硬件黑客攻击，面向家庭自动化运用，为人工智能化提供基础平台，另外将杂散的标准同一按照现行的标准统一起来，硬件方案标准化，合理化，规范化就免安装配置事项成本降低并更优化，以及后期升级等。

在一种优选的方案中，所述高频谐振收发匹配输出电路包括天线、高频电感L1～L4、L6~L7和高频电容C16～C23，所述高频电容C23的一端与天线连接，另一端与L4、C21和C22的一端连接，高频电容C21、C22的另一端接地，高频电感L4的另一端与L3、C19和C20的一端相连接，高频电容C19、C20的另一端接地，高频电感L3的另一端与C18和L2的一端相连接，高频电容C18的另一端与L1、L7的一端相连接，L1的另一端与高频电容C17相连接，C17的另一端接地，高频电感L2的另一端与C16、L6的一端连接，高频电容C16的另一端与地连接，L6、L7的另一端分别与U1的引脚13和引脚12连接。

在一种优选的方案中，所述基频震荡电路包括晶体振荡器Y1、电容C24、C25，电容C24和C25的一端分别接在晶体振荡器Y1的两端，电容C24和C25的另一端分别接地，晶体振荡器Y1的两端分别与U1的引脚8和引脚10连接。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明智能家居无线通用模块电路包括MCU主控芯片以及分别与MCU主控芯片连接的外接I/O输入输出控制电路、时钟震荡电路、电源滤波电路和RF收发芯片电路，所述RF收发芯片电路分别连接有高频谐振收发匹配输出电路和基频震荡电路。本发明MCU主控芯片和RF收发芯片能够进行编程控制RF和外部触发和控制等，本发明由模块芯片元件封装形成，成本低、性能高且方便将模块体积做到小而精，以便应用于对体积和功耗要求较高的智能家居产品，更方便灵活地设计产品，本发明功能齐全、更省电、体积小、成本低、稳定性好、传输速度高、传输距离远，更具使用价值和经济价值，使智能家居之间以及智能家居与网管和智能云之间的链接通讯和控制更加便捷。

附图说明

图1为MCU主控芯片、外接I/O输入输出控制电路、时钟震荡电路和电源滤波电路的示意图。

图2为RF收发芯片电路、高频谐振收发匹配输出电路和基频震荡电路的连接示意图。

其中：1、MCU主控芯片；2、外接I/O输入输出控制电路；3、时钟震荡电路；4、电源滤波电路；5、RF收发芯片电路；6、高频谐振收发匹配输出电路；7、基频震荡电路。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

如图1-2所示，一种智能家居无线通用模块电路，所述智能家居无线通用模块电路包括MCU主控芯片1以及分别与MCU主控芯片1连接的外接I/O输入输出控制电路2、时钟震荡电路3、电源滤波电路4和RF收发芯片电路5，所述RF收发芯片电路5分别连接有高频谐振收发匹配输出电路6和基频震荡电路7。

在具体实施过程中，所述MCU主控芯片1采用STM8S103K32芯片U2，其引脚1通过电容C4接地，引脚1还连接到网络NRST；引脚2和引脚3连接时钟振荡电路2；引脚4接地；引脚5通过C6接地；引脚6接V3.3电源；引脚9~20、引脚26和引脚28~31接外接I/O输入输出控制电路2，引脚21~25和引脚27接RF收发芯片电路5，引脚32接LED。

在具体实施过程中，所述外接I/O输入输出控制电路2包括输出引脚组CN1和输出引脚组CN2，CN1的引脚1~10依次连接网络NRST、KEY0、KEY1、KEY2、KEY3、KEY4、KEY5、AD1、S-TDX、GND；CN2的引脚1~10依次连接网络SWIM、RELAY0、RELAY1、RELAY2、RELAY3、RELAY4、RELAY5、PWM1、S-RDX、V3.3电源；所述MCU主控芯片1的引脚9~20、引脚26和引脚28~31依次连接网络KEY3、KEY2、KEY1、KEY0、AD1、RELAY5、RELAY4、RELAY3、RELAY2、RELAY1、RELAY0、PWM1、SWIM、KEY4、KEY5、S-TDX、S-RDX，引脚11、12还分别通过电阻R3、R4连接到V3.3电源。

CN1和CN2的输出引脚1~10和11~20定义如表1：

表1

引脚	内容	备注
			1	NRST	复位控制引脚
2~7	KEY0~KEY5	普通控制I/O口
			8	AD1	8~16位AD转换脚
9	S-TDX	串口通讯引脚，TDX
			10	GND	接地引脚
11	SWIM	SWIM数据接口
			12~17	RELAY0~RELAY5	普通控制I/O口
18	PWM1	输出0~10KHZ方波信号
			19	S-RDX	串口通讯引脚，RDX
20	V3.3	输入电源,3.0V~3.6V

在具体实施过程中，所述实时时钟震荡电路3包括晶体振荡器Y2和电容C28、C29，电容C28和C29的一端分别接在晶体振荡器Y2的两端，电容C28和C29的另一端分别接地，Y2两端分别连接U2的引脚2和引脚3。

在具体实施过程中，所述电源滤波电路4包括滤波电容C2和C3，C2和C3并联后一端接V3.3电源另外一端接地。

在具体实施过程中，所述RF收发芯片电路5采用CC1101无线芯片U1，U1的引脚1、2、3、6、7、20分别接网络RF-SCK、RF-SO、RF-GDO2、RF-GDO0、RF-CSN、RF-SI，V3.3电源通过电感L5分别与U1的引脚4、9、11、14、15连接并与电容C7、C10、C11，C13、C14、C15、C30的一端相连，电容C7、C10、C11，C13、C14、C15、C30的另一端接地，U1的第引脚5通过电容C5接地，U1的引脚8和引脚10与基频振荡电路7连接，U1的引脚12和引脚13与高频谐振收发匹配输出电路6连接，U1的第16、19引脚接地，U1的第17引脚通过电阻R1接地；所述MCU主控芯片1的引脚21~25、引脚27依次连接网络RF-CSN、RF-GDO0、RF-GDO2、RF-SO、RF-SCK、RF-SI。

CC1101无线芯片U1作为无线应用芯片，具有抗干扰性强、稳定性好，极为省电，体积小的特点，可通过软件控制其分别进入发射、接收的不同的模式和发射功率的大小等，此芯片选用CC1101的433频段，可避免与WIFI的2.4G频段的干扰，成本远比WIFI模块要小，另外体积小省电耐用提供了较好的条件；并且通过软件的设置可以让模块在不同的频道进行工作，可以做成物联网盒子同时与嵌入式网关，RFID，WIFI，ZigBee等任意物联网平台进行数据传输，通用性强，与云计算的结合使人工智能无缝连接，安全操作，控制与被控设备均需要认证，智能防硬件黑客攻击，面向家庭自动化运用，为人工智能化提供基础平台，另外将杂散的标准同一按照现行的标准统一起来，硬件方案标准化，合理化，规范化就免安装配置事项成本降低并更优化，以及后期升级等。

在具体实施过程中，所述高频谐振收发匹配输出电路6包括天线、高频电感L1～L4、L6~L7和高频电容C16～C23，所述高频电容C23的一端与天线连接，另一端与L4、C21和C22的一端连接，高频电容C21、C22的另一端接地，高频电感L4的另一端与L3、C19和C20的一端相连接，高频电容C19、C20的另一端接地，高频电感L3的另一端与C18和L2的一端相连接，高频电容C18的另一端与L1、L7的一端相连接，L1的另一端与高频电容C17相连接，C17的另一端接地，高频电感L2的另一端与C16、L6的一端连接，高频电容C16的另一端与地连接，L6、L7的另一端分别与U1的引脚13和引脚12连接。

在具体实施过程中，所述基频震荡电路7包括晶体振荡器Y1、电容C24、C25，电容C24和C25的一端分别接在晶体振荡器Y1的两端，电容C24和C25的另一端分别接地，晶体振荡器Y1的两端分别与U1的引脚8和引脚10连接。

本发明的工作原理为：参照图1-2，高频谐振收发匹配输出电路6在接收信号时把合适的高频调制波信号经过适当的放大传送给U1芯片，同时把不适合的高频信号进行衰减；芯片U1接收到高频调制波后在内部通过放大器进行适当的放大；然后利用基频震荡电路7的谐波与芯片U1内部锁相环电路产生所需的高频信号；高频信号和高频调制波在芯片U1内部通过混频取得所需的中频信号；中频信号在芯片U1内部经过解调之后则得到所需的编码信号；芯片U2则通过SPI传输的方式取出编码信号并转换成数字信号。当处于发射状态时，由芯片U2发送数字信号给芯片U1，芯片U1将数字信号转换成编码信号之后把它加载到载波上，再通过高频谐振收发匹配输出电路6将它发射出去。

本发明智能家居无线通用模块电路包括MCU主控芯片以及分别与MCU主控芯片连接的外接I/O输入输出控制电路、时钟震荡电路、电源滤波电路和RF收发芯片电路，所述RF收发芯片电路分别连接有高频谐振收发匹配输出电路和基频震荡电路。本发明MCU主控芯片和RF收发芯片能够进行编程控制RF和外部触发和控制等，本发明由模块芯片元件封装形成，成本低、性能高且方便将模块体积做到小而精，以便应用于对体积和功耗要求较高的智能家居产品，更方便灵活地设计产品，本发明功能齐全、更省电、体积小、成本低、稳定性好、传输速度高、传输距离远，更具使用价值和经济价值，使智能家居之间以及智能家居与网管和智能云之间的链接通讯和控制更加便捷。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能家居无线通用模块电路，其特征在于：所述智能家居无线通用模块电路包括MCU主控芯片（1）以及分别与MCU主控芯片（1）连接的外接I/O输入输出控制电路（2）、时钟震荡电路（3）、电源滤波电路（4）和RF收发芯片电路（5），所述RF收发芯片电路（5）分别连接有高频谐振收发匹配输出电路（6）和基频震荡电路（7）。

2.根据权利要求1所述的智能家居无线通用模块电路，其特征在于：所述MCU主控芯片（1）采用STM8S103K32芯片U2，其引脚1通过电容C4接地，引脚1还连接到网络NRST；引脚2和引脚3连接时钟振荡电路（2）；引脚4接地；引脚5通过C6接地；引脚6接V3.3电源；引脚9~20、引脚26和引脚28~31接外接I/O输入输出控制电路（2），引脚21~25和引脚27接RF收发芯片电路（5），引脚32接LED。

3.根据权利要求2所述的智能家居无线通用模块电路，其特征在于：所述外接I/O输入输出控制电路（2）包括输出引脚组CN1和输出引脚组CN2，CN1的引脚1~10依次连接网络NRST、KEY0、KEY1、KEY2、KEY3、KEY4、KEY5、AD1、S-TDX、GND；CN2的引脚1~10依次连接网络SWIM、RELAY0、RELAY1、RELAY2、RELAY3、RELAY4、RELAY5、PWM1、S-RDX、V3.3电源；所述MCU主控芯片（1）的引脚9~20、引脚26和引脚28~31依次连接网络KEY3、KEY2、KEY1、KEY0、AD1、RELAY5、RELAY4、RELAY3、RELAY2、RELAY1、RELAY0、PWM1、SWIM、KEY4、KEY5、S-TDX、S-RDX，引脚11、12还分别通过电阻R3、R4连接到V3.3电源。

4.根据权利要求2所述的智能家居无线通用模块电路，其特征在于：所述实时时钟震荡电路（3）包括晶体振荡器Y2和电容C28、C29，电容C28和C29的一端分别接在晶体振荡器Y2的两端，电容C28和C29的另一端分别接地，Y2两端分别连接U2的引脚2和引脚3。

5.根据权利要求2所述的智能家居无线通用模块电路，其特征在于：所述电源滤波电路（4）包括滤波电容C2和C3，C2和C3并联后一端接V3.3电源另外一端接地。

6.根据权利要求2所述的智能家居无线通用模块电路，其特征在于：所述RF收发芯片电路（5）采用CC1101无线芯片U1，U1的引脚1、2、3、6、7、20分别接网络RF-SCK、RF-SO、RF-GDO2、RF-GDO0、RF-CSN、RF-SI，V3.3电源通过电感L5分别与U1的引脚4、9、11、14、15连接并与电容C7、C10、C11，C13、C14、C15、C30的一端相连，电容C7、C10、C11，C13、C14、C15、C30的另一端接地，U1的第引脚5通过电容C5接地，U1的引脚8和引脚10与基频振荡电路（7）连接，U1的引脚12和引脚13与高频谐振收发匹配输出电路（6）连接，U1的第16、19引脚接地，U1的第17引脚通过电阻R1接地；所述MCU主控芯片（1）的引脚21~25、引脚27依次连接网络RF-CSN、RF-GDO0、RF-GDO2、RF-SO、RF-SCK、RF-SI。

7.根据权利要求6所述的智能家居无线通用模块电路，其特征在于：所述高频谐振收发匹配输出电路（6）包括天线、高频电感L1～L4、L6~L7和高频电容C16～C23，所述高频电容C23的一端与天线连接，另一端与L4、C21和C22的一端连接，高频电容C21、C22的另一端接地，高频电感L4的另一端与L3、C19和C20的一端相连接，高频电容C19、C20的另一端接地，高频电感L3的另一端与C18和L2的一端相连接，高频电容C18的另一端与L1、L7的一端相连接，L1的另一端与高频电容C17相连接，C17的另一端接地，高频电感L2的另一端与C16、L6的一端连接，高频电容C16的另一端与地连接，L6、L7的另一端分别与U1的引脚13和引脚12连接。

8.根据权利要求6所述的智能家居无线通用模块电路，其特征在于：所述基频震荡电路（7）包括晶体振荡器Y1、电容C24、C25，电容C24和C25的一端分别接在晶体振荡器Y1的两端，电容C24和C25的另一端分别接地，晶体振荡器Y1的两端分别与U1的引脚8和引脚10连接。