CN106887132A - 一种红外线智能控制网关 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种红外线智能控制网关，包括MCU+WiFi模块、电源管理模块、RF模块、红外线模块以及指示灯模块组成，智能控制网关能通过WiFi连接到路由器并与云端服务器通讯，RF模块用于与设备模块通讯，红外线模块用于控制家电，从而组成智能家居控制系统，此智能家居系统包括网关、WiFi路由器、云端服务器、智能移动设备端、视频门铃和外围设备，智能家居的外围设备通过网关与WiFi路由器连接到云端服务器。本新型系统通讯高效，反应快速，给用家提供了由一个智能手机监控家里的状态提供了可能性，用家无论在家里还是外地，只需一个智能手机与互联网，并登录应用程序中的账户，就能发送指令到服务器和接收服务器中的推送信息，从而有效的掌握家里的情况。

Description

一种红外线智能控制网关
技术领域
本发明涉及智能家居领域，尤其一种红外线智能控制网关。
背景技术
智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。
目前，实现上述智能家居功能的方式主要分为总线系统和无线系统。
总线系统是通过有线的方式将家电及其他的周边设备统一在一个平台上实现数据交互，通过控制管理中心对各个设备节点进行相应的状态获取、发送控制指令和获取报告信息等。总线系统稳定，可靠性高，但对装修环境的依赖性较大，一般需要在先前就进行设计和布线施工，造价相对较贵，后期如出现问题也需要对线路进行排查和修复，相对麻烦。
无线系统是通过无线电波通信的方式，比如ZigBee，WiFi(Wireless Fidelity，也称为IEEE 802.11标准)等，将家电及其他的周边设备统一在一个平台上实现数据交互，通过控制管理中心对各个设备节点行相应的状态获取、发送控制指令和获取报告信息等。无线系统对装修环境的依赖性较小，维护方便，安装灵活，但是易受干扰，不够稳定，且提供方协议各不相同，导致最终产品不兼容，对厂家服务的依赖性也较大，为用户带来了诸多不便。
因此，对于上述问题有必要提出一种红外线智能控制网关。
发明内容
本发明目的是克服了现有技术中的不足，提供了一种红外线智能控制网关。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：
一种红外线智能控制网关，其特征在于：此设备有MCU+WiFi模块、电源管理模块、RF模块、红外线模块以及指示灯模块，通过WiFi连接到路由器并与云端服务器通讯，其中RF模块用于与设备模块通讯，红外线模块用于控制家电，从而组成智能家居控制系统。其中所控制的设备包括：开关、插座、红外线转发设备、窗帘、门锁、电灯、摄像头、视频门铃、门磁、人体感应器、烟雾报警器、燃气报警器以及多种家电设备。
优选地，所述MCU+WiFi模块的第一管脚、第七管脚、第三十六管脚和第二十八管脚均接地，所述MCU+WiFi模块的第五管脚和第六管脚均分别通过第一电容和第三电容接地。
优选地，所述MCU+WiFi模块的第二管脚分别通过第二开关和第二电容接地，所述MCU+WiFi模块的第二管脚还分别连接第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端分别连接第六电阻的一端和第七电阻的一端，所述第六电阻的另一端和MCU+WiFi模块的第三管脚均通过第二电阻接地，所述第七电阻的另一端通过第四电阻接地。
优选地，所述MCU+WiFi模块的第三十管脚分别通过第一开关和第六电容接地，所述MCU+WiFi模块的第三十管脚通过第八电阻电源输出，所述MCU+WiFi模块的第二十九管脚电源输出，所述MCU+WiFi模块的第十九管脚分别连接有第一电阻的一端和第十九电阻的一端。
优选地，所述第一电阻的另一端接入第一三极管的基极，所述第十九电阻的另一端分别接入第一三极管的发射极和接地，所述第一三极管的集电极依次通过第二十六电阻、第一发光二极管、第十七电阻和第二发光二极管接地。
优选地，所述RF模块包括射频芯片，所述射频芯片的第一管脚通过第四电容接地，所述射频芯片的第一管脚接入电源，所述射频芯片的第二管脚接地，所述射频芯片第三管脚至第八管脚接入第一控制芯片。
优选地，所述电源模块包括USB串口和稳压芯片，所述稳压芯片的第三管脚接入USB串口，所述稳压芯片的第一管脚接地，所述稳压芯片的第三管脚分别连接第三十电阻的一端、第二逆变电容的一端、第五电容的一端和逆变二极管的一端，所述第三十电阻的另一端通过第一逆变电容接地，所述第二逆变电容的另一端、第五电容的另一端和逆变二极管的另一端均接地；所述稳压芯片的第二管脚分别通过第三逆变电容和第八电容接地。
优选地，所述红外线模块包括第二三极管、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第一红外发射管、第二红外发射管、第三红外发射管、第四红外发射管、第五红外发射管、第六红外发射管和第七红外发射管。
优选地，所述第二三极管的集电极均与第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管和第七MOS管的栅极连接，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管和第七MOS管的源极均接入5V电源，
所述第一MOS管的漏极依次通过第五电阻和第一红外发射管接地，所述第二MOS管的漏极依次通过第九电阻和第二红外发射管接地，所述第三MOS管的漏极依次通过第十电阻和第三红外发射管接地，所述第四MOS管的漏极依次通过第十一电阻和第四红外发射管接地，所述第五MOS管的漏极依次通过第十二电阻和第五红外发射管接地，所述第六MOS管的漏极依次通过第十三电阻和第六红外发射管接地，所述第七MOS管的漏极依次通过第十四电阻和第七红外发射管接地；所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极还通过第十五电阻接入5V电源，所述第二三极管的基极通过第二十八电阻接地，所述第二三极管的基极还通过二十五电阻接入第一控制芯片的第二十一管脚。
本发明有益效果：智能控制网关能通过WiFi连接到路由器并与云端服务器通讯，其中RF模块用于与设备模块通讯，红外线模块用于控制家电，从而组成智能家居控制系统。此智能家居系统包括网关、WiFi路由器、云端服务器、智能移动设备端、视频门铃和外围设备。其中，智能家居的外围设备通过网关与WiFi路由器连接到云端服务器，实现智能移动设备端与外围设备之间的通讯。本新型系统通讯高效，反应快速，给用家提供了由一个智能手机监控家里的状态提供了可能性。用家无论在家里还是外地，只需一个智能手机与互联网，并登录应用程序中的账户，就能发送指令到服务器和接收服务器中的推送信息，从而有效的掌握家里的情况。WiFi SmartConfig使用户能够方便地讲网关连接到接入点(WiFi路由器)。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本红外线智能控制网关模块示意图；
图2是红外线智能控制网关模块布局图；
图3是智能家居系统示意图；
图4是本红外线智能控制网关的RF天线布局图；
图5是本红外线智能控制网关的WiFi天线布局图；
图6和图7是本发明实施例的MCU+WiFi模块外围电路图；
图8是本红外线智能控制网关的电源模块电路图；
图9是本红外线智能控制网关的红外线模块电路图；
图10是本红外线智能控制网关的红外模块角度展示图；
图11是本红外线智能控制网关的RF模块电路图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1并结合图2至图11所示，一种红外线智能控制网关，其特征在于：此设备有MCU+WiFi模块U1、电源管理模块2、RF模块4、红外线模块5以及指示灯模块3，通过WiFi连接到路由器并与云端服务器通讯，其中RF模块4用于与设备模块通讯，红外线模块5用于控制家电，从而组成智能家居控制系统，其中所控制的设备包括：开关、插座、红外线转发设备、窗帘、门锁、电灯、摄像头、视频门铃、门磁、人体感应器、烟雾报警器、燃气报警器以及多种家电设备。
进一步的，所述WiFi路由器包括MCU+WiFi模块U1，所述MCU+WiFi模块U1的第一管脚、第七管脚、第三十六管脚和第二十八管脚均接地，所述MCU+WiFi模块U1的第五管脚和第六管脚均分别通过第一电容C1和第三电容C3接地。
进一步的，所述MCU+WiFi模块U1的第二管脚分别通过第二开关SW2和第二电容C2接地，所述MCU+WiFi模块U1的第二管脚还分别连接第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端分别连接第六电阻R6的一端和第七电阻R7的一端，所述第六电阻R6的另一端和MCU+WiFi模块U1的第三管脚均通过第二电阻R2接地，所述第七电阻R7的另一端通过第四电阻R4接地。
进一步的，所述MCU+WiFi模块U1的第三十管脚分别通过第一开关SW1和第六电容C6接地，所述MCU+WiFi模块U1的第三十管脚通过第八电阻R8电源输出，所述MCU+WiFi模块U1的第二十九管脚电源输出，所述MCU+WiFi模块U1的第十九管脚分别连接有第一电阻R1的一端和第十九电阻R19的一端。
进一步的，所述第一电阻R1的另一端接入第一三极管Q3的基极，所述第十九电阻R19的另一端分别接入第一三极管Q3的发射极和接地，所述第一三极管Q3的集电极依次通过第二十六电阻R26、第一发光二极管LED1、第十七电阻R17和第二发光二极管LED2接地。
进一步的，所述RF模块4包括射频芯片U3，所述射频芯片U3的第一管脚通过第四电容C4接地，所述射频芯片U3的第一管脚接入电源，所述射频芯片U3的第二管脚接地，所述射频芯片U3第三管脚至第八管脚接入MCU+WiFi模块U1。
进一步的，所述电源模块1包括USB串口USB1和稳压芯片U2，所述稳压芯片U2的第三管脚接入USB串口USB1，所述稳压芯片U2的第一管脚接地，所述稳压芯片U2的第三管脚分别连接第三十电阻R30的一端、第二逆变电容EC2的一端、第五电容C5的一端和逆变二极管ESD1的一端，所述第三十电阻R30的另一端通过第一逆变电容EC1接地，所述第二逆变电容EC2的另一端、第五电容C5的另一端和逆变二极管ESD1的另一端均接地；所述稳压芯片U2的第二管脚分别通过第三逆变电容EC3和第八电容C8接地。
进一步的，所述红外线模块包括第二三极管Q4、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q5、第四MOS管Q6、第五MOS管Q7、第六MOS管Q8、第七MOS管Q9、第一红外发射管IR7、第二红外发射管IR1、第三红外发射管IR2、第四红外发射管IR3、第五红外发射管IR4、第六红外发射管IR5和第七红外发射管IR6，所述第二三极管Q4的集电极均与第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q5、第四MOS管Q6、第五MOS管Q7、第六MOS管Q8和第七MOS管Q9的栅极连接，所述第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q5、第四MOS管Q6、第五MOS管Q7、第六MOS管Q8和第七MOS管Q9的源极均接入5V电源，
进一步的，所述第一MOS管Q1的漏极依次通过第五电阻R5和第一红外发射管IR7接地，所述第二MOS管Q2的漏极依次通过第九电阻R9和第二红外发射管IR1接地，所述第三MOS管Q5的漏极依次通过第十电阻R10和第三红外发射管IR2接地，所述第四MOS管Q6的漏极依次通过第十一电阻R11和第四红外发射管IR3接地，所述第五MOS管Q7的漏极依次通过第十二电阻R12和第五红外发射管IR4接地，所述第六MOS管Q8的漏极依次通过第十三电阻R13和第六红外发射管IR5接地，所述第七MOS管Q9的漏极依次通过第十四电阻R14和第七红外发射管IR6接地；所述第二三极管Q4的发射极接地，所述第二三极管Q4的集电极还通过第十五电阻R15接入5V电源，所述第二三极管Q4的基极通过第二十八电阻R28接地，所述第二三极管Q4的基极还通过二十五电阻R25接入第一控制芯片U1的第二十一管脚。
电源模块，电源通过USB接口后分为两路，一路经电容滤波后直接通过限流电阻加在红外发射二极管正极，另一路经电容滤波后通过运用立锜的高性能线性稳压器(RT9818A)将DC5V转换成电路后置(WIFI与433部分)所需要稳定的+3.3V直流电源
MCU+WiFi模块部分采用TI最新的SimpleLink WiFi CC3200芯片设计，该芯片是业界功耗最低的嵌入式高性能WiFi网络处理器，在本电路中用于连接WIFI,用来接收和传送APP发送的指令.
RF模块，RF部分采用TI生产的工业级1GHz以下的无线收发器CC1101,该芯片为极低功耗的无线应用而设计，采用该芯片可以让RF传输性能更高，功耗更小等优点.在本电路中用来执行CC3200所给的指令和接收到外部433指令后传给CC3200.
红外线模块，红外转发部分采了7颗高性能，长寿命的红外发射管组成，通过合理的角度排列，可以使红外发射角度达到180度，实现真正无死角发射，在无障碍的条件下，实现红外发射距离达12米以内.在本电路中主要执行CC3200传送的红外数据，达到控制家用电器功能的目的.
本新型系统通讯高效，反应快速，给用家提供了由一个智能手机监控家里的状态提供了可能性。即使用户是外面，用户只需一个智能手机与互联网，并在应用程序中的帐户登录，然后智能手机将连接到云端服务器的网关，网关需要可用的无线连接到云端服务器，网关具有测WiFi路由器和访问互联网的能力，网关可以链接到指定的服务器，并自动传输数据；通信数据的使用32位的密钥长度的AES加密，解密后的数据的格式是JSON，连接成功后，网关和服务器之间的心跳机制被激活。
网关具有可以接收射频数据的功能，WiFi SmartConfig使用户能够方便地连接到接入点(WiFi路由器)网关，之后由网关记录WiFi路由器的用户名称和传递代码，他们将在flash中保存，每个网关具有唯一的id。此ID由工厂写和保存在flash中。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种红外线智能控制网关，其特征在于：此设备有MCU+WiFi模块、电源管理模块、RF模块、红外线模块以及指示灯模块，通过WiFi连接到路由器并与云端服务器通讯，其中RF模块用于与设备模块通讯，红外线模块用于控制家电，从而组成智能家居控制系统,其中所控制的设备包括：开关、插座、红外线转发设备、窗帘、门锁、电灯、摄像头、视频门铃、门磁、人体感应器、烟雾报警器、燃气报警器以及多种家电设备。
2.如权利要求1所述的一种红外线智能控制网关，其特征在于：所述MCU+WiFi模块的第一管脚、第七管脚、第三十六管脚和第二十八管脚均接地，所述MCU+WiFi模块的第五管脚和第六管脚均分别通过第一电容和第三电容接地。
3.如权利要求2所述的一种红外线智能控制网关，其特征在于：所述MCU+WiFi模块的第二管脚分别通过第二开关和第二电容接地，所述MCU+WiFi模块的第二管脚还分别连接第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端分别连接第六电阻的一端和第七电阻的一端，所述第六电阻的另一端和MCU+WiFi模块的第三管脚均通过第二电阻接地，所述第七电阻的另一端通过第四电阻接地。
4.如权利要求3所述的一种红外线智能控制网关，其特征在于：所述MCU+WiFi模块的第三十管脚分别通过第一开关和第六电容接地，所述MCU+WiFi模块的第三十管脚通过第八电阻电源输出，所述MCU+WiFi模块的第二十九管脚电源输出，所述MCU+WiFi模块的第十九管脚分别连接有第一电阻的一端和第十九电阻的一端。
5.如权利要求4所述的一种红外线智能控制网关，其特征在于：所述第一电阻的另一端接入第一三极管的基极，所述第十九电阻的另一端分别接入第一三极管的发射极和接地，所述第一三极管的集电极依次通过第二十六电阻、第一发光二极管、第十七电阻和第二发光二极管接地。
6.如权利要求1所述的一种红外线智能控制网关，其特征在于：所述RF模块包括射频芯片，所述射频芯片的第一管脚通过第四电容接地，所述射频芯片的第一管脚接入电源，所述射频芯片的第二管脚接地，所述射频芯片第三管脚至第八管脚接入第一控制芯片。
7.如权利要求1所述的红外线智能控制网关，其特征在于：所述电源模块包括USB串口和稳压芯片，所述稳压芯片的第三管脚接入USB串口，所述稳压芯片的第一管脚接地，所述稳压芯片的第三管脚分别连接第三十电阻的一端、第二逆变电容的一端、第五电容的一端和逆变二极管的一端，所述第三十电阻的另一端通过第一逆变电容接地，所述第二逆变电容的另一端、第五电容的另一端和逆变二极管的另一端均接地；
所述稳压芯片的第二管脚分别通过第三逆变电容和第八电容接地。
8.如权利要求1所述的一种红外线智能控制网关，其特征在于：所述红外线模块包括第二三极管、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第一红外发射管、第二红外发射管、第三红外发射管、第四红外发射管、第五红外发射管、第六红外发射管和第七红外发射管。
9.如权利要求8所述的一种红外线智能控制网关，其特征在于：所述第二三极管的集电极均与第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管和第七MOS管的栅极连接，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管和第七MOS管的源极均接入5V电源，
所述第一MOS管的漏极依次通过第五电阻和第一红外发射管接地，所述第二MOS管的漏极依次通过第九电阻和第二红外发射管接地，所述第三MOS管的漏极依次通过第十电阻和第三红外发射管接地，所述第四MOS管的漏极依次通过第十一电阻和第四红外发射管接地，所述第五MOS管的漏极依次通过第十二电阻和第五红外发射管接地，所述第六MOS管的漏极依次通过第十三电阻和第六红外发射管接地，所述第七MOS管的漏极依次通过第十四电阻和第七红外发射管接地；
所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极还通过第十五电阻接入5V电源，所述第二三极管的基极通过第二十八电阻接地，所述第二三极管的基极还通过二十五电阻接入第一控制芯片的第二十一管脚。
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