CN203657839U - 基于ZigBee通信的智能家居传感装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于ZigBee通信的智能家居传感装置，包括：接口设备，与接口设备的信号输出接口相连接并对接收到的数据进行处理、保存以及当传感器设备收集的数据达到一预设值时发出提醒信号的数据处理模块；经由ZigBee通信模块与数据处理模块通信连接的控制模块，包括对传感器连接的家居设备的环境参数进行设定的键入设备、对接收的信号进行显示的显示设备，以及对数据处理模块输出的报警信号进行提醒的报警设备；与控制模块互联网相连接，用于设定、查看家庭环境参数并接收控制模块发送报警信号的移动终端。本新型的有益效果为：在家中无人时，也可通过移动设备对家中的情况进行实时监控和操纵，且通信距离远、抗干扰能力强。

Description

基于ZigBee通信的智能家居传感装置

技术领域

本实用新型属于物联网技术领域，涉及一种基于ZigBee通信的智能家居传感装置。

背景技术

目前市面上生产制造的智能家居传感器主要方案是：首先购买专门厂商生产的如烟雾传感器、温湿度传感器、热释电人体传感器等各种传感器小模块，然后设计一种以MCU为核心的控制中心并与各个传感器小模块通过导线相连，最后控制中心再通过导线与一些如液晶、数码管等显示设备相连。这些传感器小模块将传感到的数据通过导线传输给控制中心，经控制中心处理后在显示设备上显示或触发报警器。有的产品会将这些数据通过有线或无线的方式上传到电脑上，在电脑上设计一款上位机软件显示数据。以上方案设计的智能家居传感器模块只能将传感到的数据在家中某些设备上显示或报警，当主人外出时无法看见家中各项数据指标，家中受到外来入侵也不能及时知道。购买来的各种传感器小模块直接与MCU连接，没有一些信号保护和滤波电路，信号易受到尖脉冲以及外界电磁场的干扰而造成信号传输不稳定，有时甚至造成整个模块的损坏。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于短距离无线通信技术的智能家居传感装置，可以将家中的各种传感器数据传输到移动终端上，并在移动终端上显示和报警，从而解决了在家中无人时，也可以对家中的情况进行监控。

本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种基于ZigBee通信的智能家居传感装置，包括：用于外接传感器设备的接口设备，包括四个传感器信号输入接口和一个信号输出接口，所述四个传感器信号输入接口为温湿度传感器接口、光强传感器接口、无源信号类传感器接口以及有源信号类传感器接口，其中，所述温湿度传感器接口以单总线通讯的方式与数字温度传感器或温湿度传感器相连接，所述光强传感器接口与光传感器相连接，所述无源信号类传感器接口以及所述有源信号类传感器接口与以开关量输出的传感器相连接；与所述接口设备的信号输出接口相连接并对所述传感器接收到的数据进行处理、保存以及当传感器收集的数据达到一预设值时发出提醒信号的数据处理模块；经由ZigBee通信模块与所述数据处理模块通信连接的控制模块，包括：输出对所述传感器连接的家居设备的环境参数做出改变的键入设备、对接收到的所述传感器设备的信号进行显示的显示设备，以及对数据处理模块输出的报警信号进行提醒的报警设备；与所述控制模块通过互联网相连接，用于设定、查看家庭环境参数并以语音提醒的方式接收控制模块发送报警信号的移动终端。

优选地，所述温湿度传感器接口的型号为DS18B20，所述数据处理部为ATmega88单片机，所述ZigBee通信模块为SZ05无线通信模块，所述DS18B20温湿度传感器接口的输入端与所述ATmega88单片机的27引脚相连，所述无源信号类传感器接口、有源信号类传感器接口分别与所述述ATmega88单片机的25和26引脚相连，所述光强传感器接口与所述ATmega88单片机的23或24引脚相连，所述ATmega88单片机的30与31引脚分别与所述SZ05无线通信模块的20与21引脚相连以进行通信。

优选地，以开关量输出的传感器包括：烟雾传感器、有毒气体传感器以及热释电人体红外传感器。

优选地，所述控制模块为一集成主机，所述移动终端为手机，所述主机通过无线网络与移动设备通信连接。

本实用新型所提供的基于短距离无线通信技术的智能家居传感装置，当外接的温湿度传感器，烟雾传感器，有毒气体传感器以及热释电人体红外传感器等传感器采集到环境参数后，将数据送入数据处理部处理保存。数据处理部识别传感到的数据，当数值大小超过预先设定的阈值，数据处理部会通过ZIGBEE通信向家庭的控制部发送报警信号，家庭控制终端再通过互联网将报警信号发送到用户手机等移动设备，从而解决了在家中无人时，也可以通过移动设备对家中的情况进行实时监控。

且，ZigBee通信具有通信距离远、抗干扰能力强、组网灵活、性能可靠稳定等优点和特性，可实现点对点，一点对多点，多点对多点设备间的数据透明传输，可组成星型、树型等网络结构。

附图说明

图1是本实用新型基于ZigBee通信的智能家居传感装置的结构示意图；

图2是本实用新型中温湿度传感器接口电路原理图；

图3是本实用新型中无源类传感器接口电路原理图；

图4是本实用新型中有源类传感器接口电路原理图；

图5是本实用新型中数据处理模块的电路原理图；以及

图6是本实用新型ZigBee通信模块的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例和图示，进一步阐述本实用新型。

图1是本实用新型的基于ZigBee通信的智能家居传感装置的结构示意图。

如图1所示，一种基于ZigBee通信的智能家居传感装置，包括:

安装于屋内的接口设备10、数据处理模块20、ZigBee通信模块30、控制模块40以及位于任意位置的移动终端50。

其中，接口设备10包括四个传感器信号输入接口11和一个信号输出接口12，四个传感器信号输入接口11用于外接传感器设备，其四个传感器信号输入接口11为温湿度传感器接口、光强传感器接口、无源信号类传感器接口以及有源信号类传感器接口；

其中，温湿度传感器接口与数字温度传感器或温湿度传感器以单总线通讯的方式相连接，光强传感器接口与光传感器相连接；无源信号类传感器接口以及有源信号类传感器接口与以开关量输出的传感器相连接，以开关量输出的传感器包括：烟雾传感器、有毒气体传感器或热释电人体红外传感器。

与接口设备10的信号输出接口12相连接并对所述传感器接收到的数据进行处理、保存以及当传感器收集的数据达到一预设值时发出提醒信号的数据处理模块20。

在本实施例中，数据处理模块20为ATmega88单片机，该单片机是一款高性能、低功耗的8位AVR微处理器，具有先进的RISC结构和非易失性程序和数据存储器、工作温度范围广、处理速度快等特点。一个可编程的串行USART接口与ZigBee通信模块30相连用于和其他设备进行通信。

与所述数据处理模块20经由ZigBee通信模块30通信连接的控制模块40，包括：输出对所述传感器连接的家居设备的环境参数做出改变的键入设备41、对接收到的所述传感器设备的信号进行显示的显示设备42，以及对数据处理模块20输出的报警信号进行提醒的报警设备43。

其中，ZigBee通信模块30集成了符合ZigBee协议标准的射频收发器和微处理器，其具有通信距离远、抗干扰能力强、组网灵活、性能可靠稳定等优点和特性，可实现点对点，一点对多点，多点对多点设备间的数据透明传输，可组成星型、树型等网络结构。

本实施例中，控制模块40为一自主研发智能家居系统的集成主机，该键入设备41和显示设备42分别为键盘和显示器，通过键盘键入设定当前环境参数或预设一预设值，当出现环境参数大于预设值时，ATmega88单片机会向电脑的报警设备43发送警报信号。

移动终端50为任意一可联网的移动设备，与所述控制模块40通过互联网相连接并互通数据，且用于设定、查看家庭环境参数并以语音提醒的方式接收控制模块40发送报警信号。

图3是本实用新型中无源类传感器接口电路原理图，图4是本实用新型中有源类传感器接口电路原理图，图5是本实用新型中数据处理模块的电路原理图。

在本实施例中，如图2和图5所示，温湿度传感器接口的型号为DS18B20，数据处理模块20为ATmega88单片机，该DS18B20温湿度传感器接口的输入端与ATmega88单片机的27引脚相连。

在本实施例中，如图3至图5所示，其中，有源信号和无源信号传感器接口可以连接烟雾传感器、有毒气体传感器或热释电人体红外传感器等以开关量输出的传感器。无源信号类传感器接口、有源信号类传感器接口分别与ATmega88单片机的25和26引脚相连。

光强传感器接口与ATmega88单片机的23或24引脚相连。

如图5和图6所示，ZigBee通信模块30为SZ05无线通信模块，ATmega88单片机的30与31引脚分别与SZ05无线通信模块的20与21引脚相连以进行通信。

ZigBee通信模块30通过第21脚RXD和第22脚TXD与ATmega88单片机串口进行通信。第10脚SLEEP，第14脚CONFIG，第15脚RESET均与ATmega88单片机的IO口相连，用于ATmega88单片机配置ZigBee通信模块30。第10引脚为ZigBee通信模块30睡眠唤醒引脚，待机状态下该ZigBee通信模块30自动休眠以降低功耗，当第10引脚拉高时模块被唤醒。当配置此ZigBee通信模块30时，需将第14脚拉低。第15脚为复位引脚，MCU引脚给其一低脉冲ZigBee通信模块30会硬件重启，其他引脚主要用来给模块供电。

在本实施例中，移动终端50为一移动手机，当持有手机的人即使在办公室工作，也可通过该移动手机经由无线网络连接到家中的电脑，并同步与智能家居设备的传感器数据，可以随时随地通过移动设备上专门设计的软件查看家中的各项环境参数，并可以设定家中的环境参数，经设置后，家中设备如空调、加湿器、窗帘等就会自动运行将家中环境调整至设定值。另外，当出现环境参数达到一预设值时，数据处理模块20将自动发送警报信号，该警报信号经由电脑传送至手机，通知到手机持有人，以告达家中的环境参数出现问题。

本实用新型所提供的基于短距离无线通信技术的智能家居传感装置，当外接的温湿度传感器，烟雾传感器，有毒气体传感器以及热释电人体红外传感器等传感器采集到环境参数后，将数据送入数据处理部处理保存。当环境参数数值超过预先设定的阈值，数据处理部会通过ZigBee通信模块向家庭的控制部发送报警信号，家庭控制终端再通过互联网将报警信号发送到用户手机等移动设备，也可以随时随地通过移动设备上专门设计的软件查看家中的各项环境参数，并可以设定家中的环境参数，经设置后，家中设备如空调、加湿器、窗帘等就会自动运行将家中环境调整至设定值。从而解决了在家中无人时，也可以通过移动设备对家中的情况进行实时监控和操纵。

且，ZigBee通信具有通信距离远、抗干扰能力强、组网灵活、性能可靠稳定等优点和特性，可实现点对点，一点对多点，多点对多点设备间的数据透明传输，可组成星型、树型等网络结构。

以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于ZigBee通信的智能家居传感装置，其特征在于，包括:

用于外接传感器设备的接口设备，包括四个传感器信号输入接口和一个信号输出接口，所述四个传感器信号输入接口分别为温湿度传感器接口、光强传感器接口、无源信号类传感器接口以及有源信号类传感器接口，其中，所述温湿度传感器接口以单总线通讯的方式与数字温度传感器或温湿度传感器相连接，所述光强传感器接口与光传感器相连接，所述无源信号类传感器接口以及所述有源信号类传感器接口与以开关量输出的传感器相连接；

与所述接口设备的信号输出接口相连接并对所述传感器设备接收到的数据进行处理、保存以及当传感器设备收集的数据达到一预设值时发出提醒信号的数据处理模块；

经由ZigBee通信模块与所述数据处理模块通信连接的控制模块，包括：输出对所述传感器连接的家居设备的环境参数进行设定的键入设备、对接收到的所述传感器设备的信号进行显示的显示设备，以及对数据处理模块输出的报警信号进行提醒的报警设备；

与所述控制模块通过互联网相连接，用于设定、查看家庭环境参数并接收控制模块发送报警信号的移动终端。

2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee通信的智能家居传感装置，其特征在于：

所述温湿度传感器接口的型号为DS18B20，所述数据处理部为ATmega88单片机，所述ZigBee通信模块为SZ05无线通信模块，所述DS18B20温湿度传感器接口的输入端与所述ATmega88单片机的27引脚相连，所述无源信号类传感器接口、有源信号类传感器接口分别与所述述ATmega88单片机的25和26引脚相连，所述光强传感器接口与所述ATmega88单片机的23或24引脚相连，所述ATmega88单片机的30与31引脚分别与所述SZ05无线通信模块的20与21引脚相连以进行通信。

3.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee通信的智能家居传感装置，其特征在于：

所述以开关量输出的传感器包括：烟雾传感器、有毒气体传感器以及热释电人体红外传感器中的任一者或它们中的任一组合。

4.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee通信的智能家居传感装置，其特征在于：

所述控制模块为一集成主机，所述移动终端为手机，所述手机通过无线网络与所述主机通信连接。

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