CN205453752U - 一种基于物联网的智能网关 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于物联网的智能网关，其包括电源输入接口、电源转换电路、WiFi模块、ZigBee模块、指示灯电路、复位电路、以太网接口、WiFi调试口和ZigBee调试口，电源输入接口的输出端接于电源转换电路的输入端，电源转换电路的输出端接于WiFi模块的电源端和ZigBee模块的电源端，WiFi模块和复位电路、以太网接口、以及WiFi调试口均双向连接，ZigBee模块和ZigBee调试口双向连接，WiFi模块的输出端接于指示灯电路的输入端。

Description

一种基于物联网的智能网关

技术领域

本实用新型涉及网关制造技术领域，具体涉及一种基于物联网的智能网关。

背景技术

随着互联网的快速发展与普及，人民物质生活水平的提高，人们对家庭环境状况的要求也有了提高，智能家居物联网应运而生。而要实现物联网就必离不开一个数据终端，将这些智能化设备联合成一个整体，这个数据终端即为网关。目前市面上网关种类繁杂，有的通过485或CAN总线连接，有的则通过ZigBee或WiFi连接；有的接入网络云平台，有的则只是一个本地系统；接入网络云平台的又有通过以太网方式接入的，也有通过WiFi方式接入的。这些方式或布线困难、安装有局限，或功耗较高不适用于便携式设备，或只能本地控制，或彼此间互不相容，无法真正实现智能化物联网。

实用新型内容

因此，针对上述的问题，本实用新型提出一种小型的基于物联网的无线网关，使其可应用于各种便携式设备；同时针对网关的电源电路也进行改进，大大降低了干扰。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是，一种基于物联网的智能网关，包括电源输入接口、电源转换电路、WiFi模块、ZigBee模块、指示灯电路、复位电路、以太网接口、WiFi调试口和ZigBee调试口，电源输入接口的输出端接于电源转换电路的输入端，电源转换电路的输出端接于WiFi模块的电源端和ZigBee模块的电源端，WiFi模块和复位电路、以太网接口、以及WiFi调试口均双向连接，ZigBee模块和ZigBee调试口双向连接，WiFi模块的输出端接于指示灯电路的输入端。

所述指示灯电路包括联网指示灯、信号指示灯和电源指示灯，分别指示联网状态、信号状态和电源状态。

进一步的，所述ZigBee模块包括ZigBee主控芯片、信号功率放大器、晶振电路和射频天线，ZigBee主控芯片与晶振电路、信号功率放大器均双向连接，信号功率放大器和射频天线双向连接。优选的，所述ZigBee主控芯片采用型号为CC2530的芯片实现，信号功率放大器采用型号为CC2591的芯片实现。

进一步的，所述电源转换电路包括开关稳压器U6、电感L10、极性电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电阻R68、电阻R69、电阻R70、电阻R73、电阻R74、二极管D12，开关稳压器U6的VIN引脚连接电阻R68的一端、电容C24的一端、极性电容C21的正极、二极管D12的负极和电源VDD，二极管D12的正极串联电阻R74后接地，电容C24的另一端、极性电容C21的负极接地，电阻R68的另一端一路连接开关稳压器U6的EN引脚，一路串联电容C25后接地；稳压器U6的PAD引脚接地；稳压器U6的FB引脚连接电阻R70的一端和电阻R73的一端，电阻R73的另一端接地，电阻R70的另一端连接电感L10的一端、电容C22的一端和电容C23的一端，电感L10的另一端连接稳压器U6的PHASE引脚，电容C22的另一端和电容C23的另一端接地；稳压器U6的PGND引脚接地。

进一步的，所述开关稳压器U6采用型号为ISL80019A的开关稳压芯片实现。

进一步的，所述复位电路包括按键SW4、电阻R24、电阻R35和电容C11，按键SW4的一端接地，另一端连接电阻R24的一端、电阻R35的一端和电容C11的一端，电容C11的另一端接地，电阻R24的另一端连接至WiFi模块。

与现有技术相比，本实用新型的智能网关具有如下优点：

1、采用WiFi模块和ZigBee模块两个无线模块来实现数据交互，只需要一个电源线就可以，省去了繁杂的连线，方便了安装，也使得安装位置少了很多的局限性；

2、多个不同颜色的指示灯，指明智能网关的当前工作状态，便于用户辨别问题原因；

3、采用自主设计的高性能的DC-DC电源转换电路，将电源纹波控制在较小的范围内，减少对无线射频模块的影响；

4、设置调试接口（ZigBee模块和ZigBee调试口），方便测试维护；设置了网口，方便生产测试。

附图说明

图1为本实用新型的网关的原理框图；

图2为本实用新型的网关的电源转换电路的电路原理图；

图3为本实用新型的网关的复位电路的电路原理图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

参见图1，本实用新型的一种基于物联网的智能网关，包括电源输入接口、电源转换电路、WiFi模块、ZigBee模块、联网指示灯、信号指示灯、电源指示灯、复位电路、以太网接口、WiFi调试口和ZigBee调试口，电源输入接口的输出端接于电源转换电路的输入端，电源转换电路的输出端接于WiFi模块的电源端和ZigBee模块的电源端，WiFi模块和复位电路、以太网接口、以及WiFi调试口均双向连接，ZigBee模块和ZigBee调试口双向连接，WiFi模块的输出端接于指示灯电路的输入端。其中，联网指示灯、信号指示灯和电源指示灯组成指示灯电路，分别指示联网状态、信号状态和电源状态。

其中，电源输入接口可采用MicroUSB接口作为电源输入接口，供电电源5V/1A，基本上兼容所有的安卓手机充电设备，便于用户在适配器或者电源线损坏或丢失的时候，可以马上找到合适的替代品，不影响设备的正常使用。

为了降低干扰，本新型的电源转换电路参见图2所示，其采用型号为ISL80019A的开关稳压器U6及其跟随电路实现，具体的，该电源转换电路包括开关稳压器U6、电感L10、极性电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电阻R68、电阻R69、电阻R70、电阻R73、电阻R74、二极管D12，开关稳压器U6的VIN引脚连接电阻R68的一端、电容C24的一端、极性电容C21的正极、二极管D12的负极和电源VDD，二极管D12的正极串联电阻R74后接地，电容C24的另一端、极性电容C21的负极接地，电阻R68的另一端一路连接开关稳压器U6的EN引脚，一路串联电容C25后接地；稳压器U6的PAD引脚接地；稳压器U6的FB引脚连接电阻R70的一端和电阻R73的一端，电阻R73的另一端接地，电阻R70的另一端连接电感L10的一端、电容C22的一端、电容C23的一端以及3.3V电源，电感L10的另一端连接稳压器U6的PHASE引脚，电容C22的另一端和电容C23的另一端接地；稳压器U6的PGND引脚接地。上述电源转换电路中，采用DC-DC方式将适配器输入的5V电源转换成3.3V，给其他电路供电。开关稳压器选用ISL80019A，支持2.7~5.5V宽范围输入，2A的负载能力，1MHz或2MHz的PWM，可将电源纹波控制在60mV以内，因而对WiFi模块和ZigBee模块两个射频模块的干扰非常小。

WiFi模块与ZigBee模块间通过串口通讯，将ZigBee获取到的数据信息，发送到风向标云平台，也接收云平台下发的命令，发给ZigBee模块。根据联网状态和是否有数据收发来控制网络指示灯和信号指示灯。

ZigBee模块接收ZigBee终端设备发来的信息，发给WiFi模块，也接收WiFi模块下发的信号和控制命令，并将其发给指定的ZigBee终端设备，实现ZigBee终端设备的无线控制和智能联动。本实施例中，ZigBee模块包括ZigBee主控芯片、信号功率放大器、晶振电路和射频天线，ZigBee主控芯片与晶振电路、信号功率放大器均双向连接，信号功率放大器和射频天线双向连接。优选的，ZigBee主控芯片采用型号为CC2530的芯片实现，信号功率放大器采用型号为CC2591的芯片实现。采用ZigBee方案，还可以利用ZigBee低功耗的特点，节省终端设备的耗电量，节省家庭电费。

本实用新型的指示灯电路包括3盏不同颜色的LED灯，来指示智能网关的当前工作状态。红色LED灯代表电源，红灯亮说明当前电源正常工作，反之说明电源没开或者电源电路故障；绿色LED为信号指示灯，绿灯闪烁表示当前正在进行数据通讯，其他时间为常亮；黄色LED为联网指示灯，智能网关配网成功后，黄灯常亮表示目前已经连接到路由器，反之则表示主机没有联网或者主机没有在风向标开放平台注册过。

参见图3，本实用新型的复位电路包括按键SW4、电阻R24、电阻R35和电容C11，按键SW4的一端接地，另一端连接电阻R24的一端、电阻R35的一端和电容C11的一端，电容C11的另一端接地，电阻R24的另一端连接至WiFi模块的3.3V电源。上述复位电路是在智能网关的背面设置一个复位按键，连接WiFi模块的一个GPIO口，有短按和长按两种方式。短按复位WiFi信息，此时智能网关的配网信息被清除，用户需要重新配置网络；长按为恢复出厂设置，此时智能网关的WiFi配置信息和已被添加到该主机的ZigBee终端设备都被清除，用户需要重新配置网络，ZigBee终端设备也需要重新添加。

以太网接口：智能网关预留了一个1.27间距的6PIN以太网接口，可通过外接一个带网络变压器的RJ45接口，便于生产测试通过网口调试，节省产测时间。

调试口：包括WiFi调试口和ZigBee调试口两个。WiFi调试口为串口调试；ZigBee调试口为TI标准的SmartRF04EB接口，便于设备维护调试。

本新型的智能网关可作为智慧家居主机来使用，其接收ZigBee终端设备（支持ZigBee协议的设备）的数据信号，再将数据分析处理，通过WiFi协议连接家庭路由器，将数据通过网络最终发送到云端服务器，云端服务器对接收到的分析存储，并将需要执行的命令通过同样的路径反推到ZigBee终端设备，从而实现对ZigBee终端设备的无线控制和智能联动。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于物联网的智能网关，其特征在于：包括电源输入接口、电源转换电路、WiFi模块、ZigBee模块、指示灯电路、复位电路、以太网接口、WiFi调试口和ZigBee调试口，电源输入接口的输出端接于电源转换电路的输入端，电源转换电路的输出端接于WiFi模块的电源端和ZigBee模块的电源端，WiFi模块和复位电路、以太网接口、以及WiFi调试口均双向连接，ZigBee模块和ZigBee调试口双向连接，WiFi模块的输出端接于指示灯电路的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能网关，其特征在于：所述ZigBee模块包括ZigBee主控芯片、信号功率放大器、晶振电路和射频天线，ZigBee主控芯片与晶振电路、信号功率放大器均双向连接，信号功率放大器和射频天线双向连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的智能网关，其特征在于：所述ZigBee主控芯片采用型号为CC2530的芯片实现，信号功率放大器采用型号为CC2591的芯片实现。

4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能网关，其特征在于：所述指示灯电路包括联网指示灯、信号指示灯和电源指示灯。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能网关，其特征在于：所述电源转换电路包括开关稳压器U6、电感L10、极性电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电容C25、电阻R68、电阻R69、电阻R70、电阻R73、电阻R74、二极管D12，开关稳压器U6的VIN引脚连接电阻R68的一端、电容C24的一端、极性电容C21的正极、二极管D12的负极和电源VDD，二极管D12的正极串联电阻R74后接地，电容C24的另一端、极性电容C21的负极接地，电阻R68的另一端一路连接开关稳压器U6的EN引脚，一路串联电容C25后接地；稳压器U6的PAD引脚接地；稳压器U6的FB引脚连接电阻R70的一端和电阻R73的一端，电阻R73的另一端接地，电阻R70的另一端连接电感L10的一端、电容C22的一端和电容C23的一端，电感L10的另一端连接稳压器U6的PHASE引脚，电容C22的另一端和电容C23的另一端接地；稳压器U6的PGND引脚接地。

6.根据权利要求5所述的一种基于物联网的智能网关，其特征在于：所述开关稳压器U6采用型号为ISL80019A的开关稳压芯片实现。

7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能网关，其特征在于：所述复位电路包括按键SW4、电阻R24、电阻R35和电容C11，按键SW4的一端接地，另一端连接电阻R24的一端、电阻R35的一端和电容C11的一端，电容C11的另一端接地，电阻R24的另一端连接至WiFi模块。