CN203054511U - 一种基于可编程微控制芯片的智能家居综合控制器 - Google Patents

一种基于可编程微控制芯片的智能家居综合控制器 Download PDF

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陈盛票
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Abstract

本实用新型涉及一种基于可编程微控制芯片的智能家居综合控制器,包括业务逻辑模块、电源管理模块、网络通信模块、RS485通信模块、红外遥控模块、无线遥控模块、串口通信设置模块、继电器控制模块、触发信号检测模块、按键开关检测模块,所述的业务逻辑模块分别与网络通信模块、RS485通信模块、红外遥控模块、无线遥控模块、串口通信设置模块互通相连;业务逻辑模块通过输出信号与所述继电器控制模块相连;所述的触发信号检测模块、按键开关检测模块通过输入信号与业务逻辑模块相连。本实用新型具有响应速度快、稳定性好、可靠性高、使用寿命长、安装实施方便且价格便宜的特点。

Description

一种基于可编程微控制芯片的智能家居综合控制器
技术领域
本实用新型涉及智能家居综合控制技术领域,尤其涉及一种基于可编程微控制芯片的智能家居综合控制器。
背景技术
随着网络的普及和智能手机、平板电脑等移动终端的推广,世界正步入一个物联网的时代。智能家居作为物联网的一个分支,也显示出了强大的发展潜力。
作为新的应用领域,目前的智能家居产品主要分为两种实现方式:基于无线的分离式控制和基于综合布线的集中控制方式。无线分离控制方式实施简单,但存在价格昂贵、稳定性和可靠性较差等问题;综合布线集中控制目前市场上的产品都基于总线通信的方式进行实施,在稳定性和系统可靠性方面相比无线控制方式存在明显优势。但该方式需要具有作为家庭主机的控制中心,因此,在产品开发上有较高门槛。而且,在实施时需要进行专门的编程设置,对实施人员的要求较高,也降低了产品的灵活性。
不论无线分离控制方式还是综合布线集中控制方式,现有的智能家居产品都是对终端产品进行了再设计。比如,用于灯光控制的墙壁开关,作为传感检测的各类传感器产品等,要么加入了负责通信的电路,要么加入了无线通信模块及电路。因涉及到对终端产品的再设计,因此,相比传统的墙壁开关等产品普遍存在价格昂贵、外观单一、操作灵敏度低、质量差、使用寿命短等问题。这也导致了国内智能家居市场一直处于“用户高端、产品进口”的状态而难以普及。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的不足,而提供一种响应速度快、稳定性好、可靠性高、使用寿命长、安装实施方便且价格便宜的基于可编程微控制芯片的智能家居综合控制器。
本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的,它包括业务逻辑模块、电源管理模块、网络通信模块、RS485通信模块、红外遥控模块、无线遥控模块、串口通信设置模块、继电器控制模块、触发信号检测模块、按键开关检测模块,所述的业务逻辑模块分别与网络通信模块、RS485通信模块、红外遥控模块、无线遥控模块、串口通信设置模块互通相连;业务逻辑模块通过输出信号与所述继电器控制模块相连;所述的触发信号检测模块、按键开关检测模块通过输入信号与业务逻辑模块相连。
作为优选,所述的电源管理模块为转换成各模块所需工作电压的模块,将输入的DC电源进行降压稳压后分别接入于业务逻辑模块、网络通信模块、RS485通信模块、红外遥控模块、无线遥控模块上。
本实用新型的有益效果为:1、对电路按功能进行模块化设计,使整个智能家居综合控制器的组成结构更加清晰;并且,由业务逻辑模块对整个智能家居综合控制器的其它模块进行管理,通过整体的资源分配和对每个模块的最优化设计,容易发挥出整个智能家居综合控制器的最佳综合性能;
2、智能家居综合控制器的供电输入为直流弱电电压,整个智能家居综合控制器内没有强电电路,消除了强电对电路造成的干扰,提高了智能家居综合控制器整体的可靠性和稳定性。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图。
附图中的标号分别为:1、业务逻辑模块;2、电源管理模块;3、网络通信模块;4、RS485通信模块;5、红外遥控模块;6、无线遥控模块;7、串口通信设置模块;8、继电器控制模块;9、触发信号检测模块;10、按键开关检测模块。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型做详细的介绍:如附图1所示,本实用新型包括业务逻辑模块1、电源管理模块2、网络通信模块3、RS485通信模块4、红外遥控模块5、无线遥控模块6、串口通信设置模块7、继电器控制模块8、触发信号检测模块9、按键开关检测模块10,所述的业务逻辑模块1分别与网络通信模块3、RS485通信模块4、红外遥控模块5、无线遥控模块6、串口通信设置模块7互通相连;业务逻辑模块1通过输出信号与所述继电器控制模块8相连;所述的触发信号检测模块9、按键开关检测模块10通过输入信号与业务逻辑模块1相连。所述的电源管理模块2为转换成各模块所需工作电压的模块,将输入的DC电源进行降压稳压后分别接入于业务逻辑模块1、网络通信模块3、RS485通信模块4、红外遥控模块5、无线遥控模块6上。
图1中,电源管理模块2将输入的DC电源分别转换成业务逻辑模块1、网络通信模块3、RS485通信模块4、红外遥控模块5、无线遥控模块6所需的工作电压。
图1中,网络通信模块3作为业务逻辑模块1和平台间的通信媒介,负责将来自平台的各种数据指令发送给业务逻辑模块1;将来自业务逻辑模块1的各种数据指令发送给平台。
图1中,RS485通信模块4与智能家居综合控制器外围的RS485通信设备进行连接通信。包括将业务逻辑模块1的控制和轮询指令数据发送出去,并将接收到的外围设备的反馈数据指令发送给业务逻辑模块1。
图1中,红外遥控模块5通过载波自适应学习功能对各种红外遥控信号进行高精度的学习、存储和发射。具体动作的执行命令来自业务逻辑模块1,并实时反馈动作的执行结果。
图1中,无线遥控模块6通过对315MHz和433MHz通信频率的自识别功能对各种无线遥控信号进行高精度的学习、存储和发射。具体动作的执行命令来自业务逻辑模块1,并实时反馈动作的执行结果。
图1中,串口通信设置模块7作为智能家居综合控制器信息设置设备与业务逻辑模块1之间的通信媒介,负责双方通信数据的传输。同时,在对智能家居综合控制器进行设置操作时,为智能家居综合控制器提供临时电源。
图1中,继电器控制模块8作为外接继电器模组和业务逻辑模块1之间的控制通道,负责接收业务逻辑模块1的控制信号,并将各路继电器控制信号发送给外接的继电器模组。
图1中,触发信号检测模块9作为外接各类触发型传感检测设备与业务逻辑模块1之间的信号传输通道,负责将各路传感检测设备的触发信号接入到业务逻辑模块1。
图1中,按键开关检测模块10作为外接各类灯光、插座、模式的按键开关与业务逻辑模块1之间的信号传输通道,负责将各路按键开关的开关信号接入到业务逻辑模块1。
图1中,业务逻辑模块1主要对网络通信模块3、RS485通信模块4、红外遥控模块5、无线遥控模块6、串口通信设置模块7、继电器控制模块8、触发信号检测模块9、按键开关检测模块10进行集中管理。包括根据通信协议对来自网络通信模块3的平台指令数据进行解析,并根据解析结果对其它模块执行相应的控制、数据反馈等动作;通过网络通信模块3向平台发送心跳包;通过RS485模块4对终端设备进行数据轮询和控制;通过红外遥控模块5对红外码的学习和发射进行控制;通过无线模块6对无线码的学习和发射进行控制;通过串口通信设置模块7与智能家居综合控制器信息设置设备进行指令交互,并执行信息输出、写入等操作;通过继电器控制模块8对继电器进行控制,并将控制结果通过网络通信模块3反馈给平台;通过触发信号检测模块9对各路触发信号进行检测,并将发生变化的触发信号通过网络通信模块3反馈给平台;通过按键开关检测模块对各路按键开关状态进行检测,并根据按键开关的变化情况通过各模块执行相应的控制和反馈操作。
本实施例中,网络通信模块3用微控制芯片进行编程实现。采用了独立看门狗电路设计。输入用RJ45网络接口,输出用串口与业务逻辑模块1进行数据交互。
本实施例中,RS485通信模块4设计了2路独立的通信通道,分别用于控制功能和传感轮询检测功能。
本实施例中,红外遥控模块5和无线遥控模块6根据其功能的相似性,用一个微控制芯片进行编程实现。采用了独立看门狗电路设计。与业务逻辑模块1通过串口进行数据交互。无线发射天线采用IPEX转接座,用IPEX转SMA转接线将天线接口引出到智能家居综合控制器的外部。
本实施例中,串口通信设置模块7用mini USB作为外接接口。考虑到只在智能家居综合控制器出厂和用于替换智能家居综合控制器时使用,因此,与RS485通信模块4的控制功能通道共用一个串口。mini USB的5V输入电源线通过串联一个二极管后接到智能家居综合控制器的电源输入电路。
本实施例中,继电器控制模块8既可以用光耦隔离电路实现,也可以用非隔离电路进行实现。考虑到外接的继电器模组距离智能家居综合控制器较近,因此,选择用达林顿管集成芯片实现。
本实施例中,触发信号检测模块9的每路触发信号都采用光耦隔离和瞬变抑制电路,光耦输入端用于外接触发信号电路,光耦输出端的输出信号接到业务逻辑模块1。
本实施例中,按键开关检测模块10的每路按键接口都采用光耦隔离和瞬变抑制电路,光耦输入端的输入电压用智能家居综合控制器的DC电源直接供电,光耦输出端的输出信号接到业务逻辑模块1。
本实施例中,业务逻辑模块1采用具有4个增强型串口的微控制芯片。1个串口分配给网络通信模块3,2个串口分配给RS485通信模块4,1个串口分配给红外遥控模块5和无线遥控模块6。其中,网络通信模块3需要1个I/O口进行模块的复位控制,RS485通信模块4需要2个I/O用于RS485通信数据的收发控制。其它I/O口分配给继电器控制模块8、触发信号检测模块9和按键开关检测模块10。
本实施例中,业务逻辑模块1、网络通信模块3、RS485通信模块4、红外遥控模块5、无线遥控模块6的工作电压都为3.3V,因此,电源管理模块2为3.3V稳压电路。电路电源的输入端采用了自恢复保险和瞬态抑制电路。
本实用新型具有以下优点:1、网络通信、红外遥控和无线遥控3个需要消耗大量处理器资源的功能模块分别分配独立的微控制芯片进行功能处理,不仅大幅提升了系统的整体性能,也有效保证了整个系统的功能稳定性;
2、网络通信模块3实现以太网转串口的功能,有效简化了智能家居综合控制器接入网络的方式;
3、红外遥控模块5具有载波自适应学习功能,可对各种红外遥控信号进行高精度学习和存储,充分满足了家居生活中对各种红外遥控设备的控制应用;
4、无线遥控模块6对315MHz和433MHz的通信频率具有自识别学习存储功能,并且分别外置了315MHz和433MHz的信号发射天线,充分满足了家居生活中对各种无线遥控设备的控制应用;
5、RS485通信模块4通过自恢复保险、瞬态抑制、上拉电阻、下拉电阻等电路的增加,有效保证了RS485通信模块4的强抗干扰性和通信的可靠性;
6、串口通信设置模块7电路采用mini USB口作为对外通信连接口,其输入电压直接连入智能家居综合控制器的电源输入电路作为供电电源,该方式不仅简化了电路设计,也充分契合了该模块的应用场合,使智能家居综合控制器在批量化生产时,能快速进行设备序列号等信息的写入;同时,在维修更换时,维修人员也可方便地将被更换设备的设备序列号等信息通过该口写入到待替换设备上,实现智能家居综合控制器的无缝替换;
7、业务逻辑模块1分配了独立的串口通道分别与网络通信模块3、RS485通信模块4、红外遥控模块5、无线遥控模块6和串口通信设置模块7进行数据通信,有效保证了与各模块间数据交互的实时性,提高了智能家居综合控制器的整体响应性能;
8、按键开关检测模块10采用较大的直流弱电电压作为隔离光耦的开关信号,并且在每一路的光耦输入端都增加了瞬态抑制电路,不仅大大增强了外接开关线路的抗干扰性,也有效地消除了浪涌等过压信号对电路的冲击,同时,光耦隔离也有效保护了智能家居综合控制器内的电路;
9、继电器控制模块8中直接采用达林顿管集成芯片进行驱动控制,大大简化了电路设计,也提高了控制的可靠性与电路的稳定性;
10、触发信号检测模块9采用光耦隔离电路,每一路光耦输入电路都串联一个大阻值电阻,并且增加了瞬态抑制电路,不仅对所接入的触发信号有宽接收检测范围,也有效保护了智能家居综合控制器内的电路,使功能模块能稳定可靠地工作;
11、继电器控制、触发信号检测和按键开关检测等功能相对简单且实时性要求较高的任务由业务逻辑模块1直接处理,既不用消耗太多资源,又有效保证了响应的实时性;
12、业务逻辑模块1、网络通信模块3、红外遥控模块5和无线遥控模块6等带有微控制芯片的模块都增加了独立看门狗电路,以充分保证各模块长期有效运行,进而保证智能家居综合控制器长期可靠地工作。
13、在业务逻辑模块1中,固定了继电器控制模块8内各路继电器和按键开关检测模块内各路灯光插座开关之间的对应关系,简化了智能家居综合控制器应用实施时的工作,也消除了实施时出错的可能。
14、电源管理模块2的输入端增加了自恢复保险和瞬态抑制电路,加强了电源的抗冲击和自我保护能力,也有效保护了智能家居综合控制器内的其它电路功能模块。
本实用新型不局限于上述实施方式,不论在其形状或材料构成上作任何变化,凡是采用本实用新型所提供的结构设计,都是本实用新型的一种变形,均应认为在本实用新型保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于可编程微控制芯片的智能家居综合控制器,包括业务逻辑模块(1)、电源管理模块(2)、网络通信模块(3)、RS485通信模块(4)、红外遥控模块(5)、无线遥控模块(6)、串口通信设置模块(7)、继电器控制模块(8)、触发信号检测模块(9)、按键开关检测模块(10),其特征在于:所述的业务逻辑模块(1)分别与网络通信模块(3)、RS485通信模块(4)、红外遥控模块(5)、无线遥控模块(6)、串口通信设置模块(7)互通相连;业务逻辑模块(1)通过输出信号与所述继电器控制模块(8)相连;所述的触发信号检测模块(9)、按键开关检测模块(10)通过输入信号与业务逻辑模块(1)相连。
2.根据权利要求1所述的基于可编程微控制芯片的智能家居综合控制器,其特征在于:所述的电源管理模块(2)为转换成各模块所需工作电压的模块,将输入的DC电源进行降压稳压后分别接入于业务逻辑模块(1)、网络通信模块(3)、RS485通信模块(4)、红外遥控模块(5)和无线遥控模块(6)上。
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