家庭網絡綜合控制器及其用於通訊控制的方法
2023-10-11 18:23:14
專利名稱：家庭網絡綜合控制器及其用於通訊控制的方法
技術領域：
本發明涉及家庭網絡綜合控制器及其用於通訊控制的方法。
背景技術：
目前，國內絕大多數智能小區綜合系統都是由許多相互獨立的子系統構成，如獨立的家庭安防系統、三表抄送系統、可視對講系統等，雖然各子系統在智能小區系統集成上已經得到廣泛應用，但是，在工程實施和實際使用上也存在一些缺點，主要表現在以下幾個方面(1)各子系統自成體系、獨立運作，相互關聯不大，由於他們之間沒有統一的通訊協議，相互不能通訊，因此不利於提高整個小區的系統集成能力；(2)各子系統大多採用RS-232、RS-485、RS-422等串行總線技術，在工程安裝時需單獨布線，不僅施工工程量大、抗幹擾能力差，而且有些小區綜合布線已經完成，反覆地施工布線也給小區用戶帶來諸多不便；(3)由於國內大部分小區都已建成了自己的寬帶區域網，獨立的子系統不利於利用現有的小區寬帶網絡構築智能小區綜合系統；(4)住戶家庭內各電路模塊多為有線連接，不利於工程的安裝、調試；(5)大部分子系統都沒有採用國際統一的網絡通訊標準協議，不利於系統的擴充。
發明內容
本發明的目的在於提供一種家庭網絡綜合控制器，克服和解決現有住宅小區系統集成中的技術缺陷，充分利用小區現有的寬帶網到戶資源，將傳統上相互獨立的家庭安防、三表數據採集、周邊防衛、樓宇對講、小區出入門禁管理、家庭設備控制等子系統統一到一個通訊平臺上，各子系統之間採用TCP/IP協議進行網絡通訊。在家庭內部採用無線數字通訊的方式來進行設備通訊和管理，從而改善工程施工難度，降低成本，提高設備利用率，保障系統的可靠性。
本發明的目的還在於提供所述家庭網絡綜合控制器用於通訊控制的方法。
如圖1、2所示，本發明的家庭網絡綜合控制器主要由機殼(1)、面板(2)、真彩TFT液晶屏(3)、觸控螢幕(4)、功能按鍵(5)、網絡接口(6)、與無線接收及發射模塊相連的天線(7)、與紅外發射模塊相連的紅外發射管(8)、串行通訊接口(9)、電話接口(10)、視頻輸入口(11)、電源接口(12)、主電路板(13)構成，其相互位置及連接關係為機殼(1)和面板(2)通過扣件相連接；真彩TFT液晶屏(3)嵌入在面板(2)上作為輸出界面；觸控螢幕(4)緊貼液晶屏(3)作信號輸入；功能按鍵(5)裝在面板上；無線接收及發射模塊裝在電路板上並通過天線(7)向外通訊；紅外發射模塊可以裝在電路板上，通過紅外發射管(8)向紅外設備發射信號，或通過接口外接信號線以延長安裝位置；網絡接口(6)與主電路板上的乙太網控制電路相連，並通過超五類電纜線與住宅小區區域網連接；電話接口(10)與主電路板上的DTMF編解碼電路相連，並通過電話線與公共電話交換局連接；視頻輸入口(11)與主電路板上的視頻轉換電路相連，並通過視頻信號線與樓宇對講門口機的CCD攝像頭連接；串口(9)通過RS-485與其他串行設備相連。
如圖3、4、5所示，其主電路板電路主要由CPU、內部存儲器、IO接口晶片、溫度探測晶片、時鐘晶片、電源抗幹擾電路、語音電路、乙太網通信電路、電話編解碼電路、無線數位訊號收發電路、紅外學習及發射電路構成，其相互連接關係為電源電路通過電源線分別與乙太網控制電路、主控CPU、內部存儲器、IO接口晶片、溫度探測晶片、時鐘晶片、電源抗幹擾電路、語音電路、電話編解碼電路、無線數位訊號收發電路、紅外學習及發射電路相電氣連接；負責網絡連接的主控CPU通過一個串口與乙太網模塊相連，另一個與其他主控CPU相連，同時通過控制及數據總線與存儲器、視頻轉換、液晶屏、觸控螢幕相電氣連接；通過其IIC總線它還與時鐘晶片、語音電路、溫度探測電路相電氣連接。
如圖3所示，其中主控CPU電路模塊主要由單片機U1、晶振X1、鎖存器U2構成；存儲器體系由U3、U5構成；液晶屏接口由JP3構成；電源電路由U7、U4構成；對講及錄音電路由U9及周邊電路構成；時鐘電路由U6構成；溫度探測電路由U8構成；JP2為與乙太網電路連接口；JP4為與其他電路模塊的接口。
如圖4所示，分控單片機U2、電話通訊電路U3及周邊元件、無線發射電路U4及JP4、無線接收電路JP1、探頭信號輸入電路U5、U6及周邊、存儲電路U7、通訊電路U2共同構成家庭安防電路模塊。
如圖5所示，乙太網協議站模塊由協議站主控制CPU、乙太網控制器、存儲電路共同構成。
本發明的家庭網絡綜合控制器用於通訊控制的方法是將家庭網絡綜合控制器安裝在小區用戶家庭內作為一個網絡終端，通過小區寬帶網與小區管理中心的伺服器相連，並採用TCP/IP協議通訊；與用戶家庭包括三表、安防、紅外收發、無線收發的電路模塊相連，並採用RS-485協議通訊；當住宅小區伺服器從區域網發出控制命令或住宅小區信息時，家庭網絡綜合控制器的乙太網協議站電路模塊負責對數據進行解包，並把指令送給主控微處理器；主控微處理器按照指令發出無線數位訊號，通過無線紅外接力器的傳遞，控制家庭內的各種紅外設備；當家庭安防探頭或三表數據需要回傳給住宅小區伺服器時，過程相反。
主要由協議棧晶片E5122、乙太網控制晶片RTL8019AS、存儲晶片62256、24C32構成的乙太網協議棧電路模塊將用戶家庭的網絡綜合控制器主控CPU與小區伺服器相連接，乙太網協議棧電路模塊完成數據的TCP/IP打包、解包，該電路模塊與小區區域網採用RJ45連接方式連接，與家庭網絡綜合控制器採用RS232串行通訊連接；家庭網絡綜合控制器將要發送的數據通過串口傳送給協議棧模塊，E5122將接收到的數據封裝成IP數據包，然後通過RJ45口向小區寬帶網絡發送到管理伺服器；當協議棧模塊電路收到管理伺服器通過小區寬帶網發送的數據時，先由E5122將IP數據解包並存儲在存儲器晶片中，然後將解包後的控制命令數據通過串口向家庭網絡綜合控制器發送。
所述家庭網絡綜合控制器與無線燈光開關、插座，紅外家電設備，無線安防探頭的通訊控制，是當有命令數據需要向下級電路發送時，家庭網絡綜合控制器採用300～450MHZ的無線載波為數據載體，向外發送12位的二進位數據，其中前8位作為下級各電路模塊的尋址位用來選擇與哪個電路模塊通訊，後4位作為命令數據位用來傳遞控制命令，接收方收到無線信號後去掉載波，解出二進位數據即可進行相應的控制。反之，若無線探頭有警情上報，其通訊過程相反。
在本發明的控制程序流程如圖6所述(1)程序初始化——對主CPU的中斷、定時、內存、輸入口、輸出口等進行統一規劃，對乙太網協議棧模塊設置IP、埠、子網掩碼、通訊速率等參數。(2)判斷收到住宅小區管理中心命令——判斷是否有通過住宅小區區域網發來的命令。(3)按協議棧解包數據並執行——先對網絡數據解包，然後取出IP包中的真正的命令數據存儲並執行相應命令或向下位電路模塊轉發。(4)判斷收到下位電路模塊數據——判斷是否收到安防探頭警情信號、三表數據信號等下位模塊的數據。(5)按TCP/IP協議打包並發送數據。(6)判斷收到用戶電話控制命令並執行——判斷是否有通過電話發來的DTMF信號命令數據，若有則按命令執行。(7)低功耗模式——若沒有任何動作要求，程序通常進入低功耗省電模式。
本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果(1)可用於住宅小區的系統集成，將各分散、獨立的系統統一管理；(2)以TCP/IP協議為通訊基礎，充分利用住宅小區寬帶網資源，不需進行其他的工程布線；(3)採用多單片機系統，模塊化電路結構，便於按用戶需求靈活構造系統。(4)採用TFT液晶屏並將可視對講圖象與文字界面有機統一，作到雙屏合一。(5)控制電路部分長期工作於低功耗模式。
圖1是本發明的家庭網絡綜合控制器結構示意圖；圖2是圖1的結構方框圖；圖3是圖1中的主控單片機電路原理圖；圖4是圖1的電話及無線模塊電路原理圖；圖5是圖1的乙太網協議站模塊電路原理圖；圖6是圖1的主CPU通訊控制程序流程圖。
具體實施例方式
(1)按圖2所示設計製造本網絡終端控制器機殼；(2)按圖3、圖4、圖5所示繪製乙太網協議站模塊、家庭安防電路模塊、主控CPU電路模塊製作電路板，並裝配；(3)把裝配好的各模塊電路板裝於機殼內，無線天線、網絡線、串口線分別連接到主板上；(4)按圖6所示編制控制程序並燒錄於各模塊CPU中存儲，這樣就可以通過住宅小區區域網對家庭的各類設備進行控制和數據採集。另外，可增加看門狗定時器來防止幹擾信號造成程序跑飛。
權利要求
1.一種家庭網絡綜合控制器，其特徵在於主要由機殼(1)、面板(2)、真彩TFT液晶屏(3)、觸控螢幕(4)、功能按鍵(5)、網絡接口(6)、與無線接收及發射模塊相連的天線(7)、與紅外發射模塊相連的紅外發射管(8)、串行通訊接口(9)、電話接口(10)、視頻輸入口(11)、電源接口(12)、主電路板(13)構成，其相互位置及連接關係為機殼(1)和面板(2)通過扣件相連接；真彩TFT液晶屏(3)嵌入在面板(2)上作為輸出界面；觸控螢幕(4)緊貼液晶屏(3)作信號輸入；功能按鍵(5)裝在面板上；無線接收及發射模塊裝在電路板上並通過天線(7)向外通訊；紅外發射模塊可以裝在電路板上，通過紅外發射管(8)向紅外設備發射信號，或通過接口外接信號線以延長安裝位置；網絡接口(6)與主電路板上的乙太網控制電路相連，並通過超五類電纜線與住宅小區區域網連接；電話接口(10)與主電路板上的DTMF編解碼電路相連，並通過電話線與公共電話交換局連接；視頻輸入口(11)與主電路板上的視頻轉換電路相連，並通過視頻信號線與樓宇對講門口機的CCD攝像頭連接；串口(9)通過RS-485與其他串行設備相連。
2.根據權利要求1所述的家庭網絡綜合控制器，其特徵在於所述主電路板電路主要由CPU、內部存儲器、IO接口晶片、溫度探測晶片、時鐘晶片、電源抗幹擾電路、語音電路、乙太網通信電路、電話編解碼電路、無線數位訊號收發電路、紅外學習及發射電路構成，其相互連接關係為電源電路通過電源線分別與乙太網控制電路、主控CPU、內部存儲器、IO接口晶片、溫度探測晶片、時鐘晶片、電源抗幹擾電路、語音電路、電話編解碼電路、無線數位訊號收發電路、紅外學習及發射電路相電氣連接；負責網絡連接的主控CPU通過一個串口與乙太網模塊相連，另一個與其他主控CPU相連，同時通過控制及數據總線與存儲器、視頻轉換、液晶屏、觸控螢幕相電氣連接；通過其IIC總線它還與時鐘晶片、語音電路、溫度探測電路相電氣連接。
3.根據權利要求2所述的家庭網絡綜合控制器，其特徵在於所述主控CPU電路主要由單片機U1、晶振X1、鎖存器U2構成；存儲器體系由U3、U5構成；液晶屏接口由JP3構成；電源電路由U7、U4構成；對講及錄音電路由U9及周邊電路構成；時鐘電路由U6構成；溫度探測電路由U8構成；JP2為與乙太網電路連接口；JP4為與其他電路模塊的接口。
4.權利要求1所述的家庭網絡綜合控制器用於通訊控制的方法，其特徵在於將家庭網絡綜合控制器安裝在小區用戶家庭內作為一個網絡終端，通過小區寬帶網與小區管理中心的伺服器相連，並採用TCP/IP協議通訊；與用戶家庭包括三表、安防、紅外收發、無線收發的電路模塊相連，並採用RS-485協議通訊；當住宅小區伺服器從區域網發出控制命令或住宅小區信息時，家庭網絡綜合控制器的乙太網協議站電路模塊負責對數據進行解包，並把指令送給主控微處理器；主控微處理器按照指令發出無線數位訊號，通過無線紅外接力器的傳遞，控制家庭內的各種紅外設備；當家庭安防探頭或三表數據需要回傳給住宅小區伺服器時，過程相反。
5.根據權利要求4所述的家庭網絡綜合控制器用於通訊控制的方法，其特徵在於主要由協議棧晶片E5122、乙太網控制晶片RTL8019AS、存儲晶片62256、24C32構成的乙太網協議棧電路模塊將用戶家庭的網絡綜合控制器主控CPU與小區伺服器相連接，乙太網協議棧電路模塊完成數據的TCP/IP打包、解包，該電路模塊與小區區域網採用RJ45連接方式連接，與家庭網絡綜合控制器採用RS232串行通訊連接；家庭網絡綜合控制器將要發送的數據通過串口傳送給協議棧模塊，E5122將接收到的數據封裝成IP數據包，然後通過RJ45口向小區寬帶網絡發送到管理伺服器；當協議棧模塊電路收到管理伺服器通過小區寬帶網發送的數據時，先由E5122將IP數據解包並存儲在存儲器晶片中，然後將解包後的控制命令數據通過串口向家庭網絡綜合控制器發送。
6.根據權利要求4所述的家庭網絡綜合控制器用於通訊控制的方法，其特徵在於所述家庭網絡綜合控制器與無線燈光開關、插座，紅外家電設備，無線安防探頭的通訊控制，是當有命令數據需要向下級電路發送時，家庭網絡綜合控制器採用300～450MHZ的無線載波為數據載體，向外發送12位的二進位數據，其中前8位作為下級各電路模塊的尋址位用來選擇與哪個電路模塊通訊，後4位作為命令數據位用來傳遞控制命令，接收方收到無線信號後去掉載波，解出二進位數據即可進行相應的控制。反之，若無線探頭有警情上報其通訊過程相反。
全文摘要
本發明涉及家庭網絡綜合控制器及其通訊控制方法，家庭網絡綜合控制器主要由機殼、面板、真彩TFT液晶屏、觸控螢幕、功能按鍵、網絡接口、無線接收及發射模塊、紅外發射模塊、串行通訊接口、電話接口、視頻輸入口、電路板構成；其通訊控制方法是原來互不兼容的各種聯網通訊方式統一到TCP/IP協議的基礎上，將家庭安防、三表數據採集、紅外家電控制、燈光控制、可視對講等終端產品模塊化，充分利用小區現有的寬帶網到戶資源，對家庭外統一採用基於TCP/IP協議的小區區域網聯網通訊，對家庭內採用紅外和無線數字通訊方式進行數據採集、設備控制，硬體採用多單片機內核；本發明成本低、穩定性高並且便於工程施工，極易得到小區的推廣使用。
文檔編號G08C17/02GK1477830SQ0313968
公開日2004年2月25日 申請日期2003年6月30日 優先權日2003年6月30日
發明者王炅, 陳鬥雪, 王 炅 申請人:廣州合立正通信息網絡集成有限公司