基於ZigBee的智能家居系統的製作方法
2023-04-25 06:59:21
基於ZigBee 的智能家居系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於ZigBee的智能家居系統，包括：具有UART接口、WAN口、LAN口的家居控制器、通過UART接口連接家居控制器的ZigBee協調器、與ZigBee協調器相連接的多個ZigBee終端節點、以及通過LAN口與家居控制器相連接的PoE交換機；所述家居控制器通過WAN口連接Internet；本實用新型將ZigBee技術和智能家居系統相融合，組建快捷方便，便於實現不同家電設備之間的互連互通，成本低。
【專利說明】基於ZigBee的智能家居系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種智能家居控制系統,具體為一種基於ZigBee的智能家居系統。
【背景技術】
[0002]智能家居控制系統是以住宅為平臺，家居電器及家電設備為主要控制對象，將家居生活有關的設施進行高效集成，構建高效的住宅設施與家庭日程事務的控制管理系統，提升家居智能、安全、便利、舒適，並實現環保節能的智能家居平臺。ZigBee是基於IEEE802.15.4標準的低功耗個域網協議，其具有近距離、低複雜度、自組織、低功耗、低數據速率、低成本的優點，主要適合用於自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備。現有的智能家居控制系統存在如下問題:品類有限，價格高昂，在智能家居中，各家電設備往往都是各自獨立工作；不同家電設備之間互連互通實現困難，成本高。
【發明內容】
[0003]本實用新型針對以上問題的提出，而研製一種基於ZigBee的智能家居系統。
[0004]本實用新型的技術手段如下:
[0005]一種基於ZigBee的智能家居系統，包括:具有UART接口、WAN 口、LAN 口的家居控制器、通過UART接口連接家居控制器的ZigBee協調器、與ZigBee協調器相連接的多個ZigBee終端節點、以及通過LAN 口與家居控制器相連接的PoE交換機；所述家居控制器通過 WAN 口連接 Internet ；
[0006]進一步地,所述多個ZigBee終端節點包括第一 ZigBee終端節點、第二 ZigBee終端節點、第三ZigBee終端節點、第四ZigBee終端節點、第五ZigBee終端節點、第六ZigBee終端節點、第七ZigBee終端節點、第八ZigBee終端節點、第九ZigBee終端節點、第十ZigBee終端節點、第^--ZigBee終端節點和第十二 ZigBee終端節點；
[0007]所述第一 ZigBee終端節點通過第一光耦驅動電路連接電動開窗器；
[0008]所述第二 ZigBee終端節點通過第二光耦驅動電路連接窗簾開合器；
[0009]所述第三ZigBee終端節點通過第三光耦驅動電路連接掃地機；
[0010]所述第四ZigBee終端節點通過第一繼電器驅動電路連接澆花器和餵魚器；
[0011 ] 所述第五ZigBee終端節點通過可控矽驅動電路和可控矽連接LED燈；
[0012]所述第六ZigBee終端節點通過固態繼電器驅動電路連接電源總開關；
[0013]所述第七ZigBee終端節點通過第二繼電器驅動電路連接普通開關；
[0014]所述第八ZigBee終端節點通過I2C總線連接溫溼度傳感器；
[0015]所述第九ZigBee終端節點與門磁開關相連接；
[0016]所述第十ZigBee終端節點與燃氣傳感器相連接；
[0017]所述第^^一 ZigBee終端節點與火警傳感器相連接；
[0018]所述第十二 ZigBee終端節點與紅外轉發器相連接。[0019]進一步地，所述家居控制器還具有SATA接口、USB接口和WIFI模塊；
[0020]進一步地，所述PoE交換機與網絡攝像機、可視對講機和無線AP相連接；
[0021]進一步地，所述家居控制器還具有I2C接口；
[0022]所述智能家居系統還包括通過I2C接口連接家居控制器的溫度控制單元；
[0023]所述溫度控制單元包括風扇，與風扇相連接的三位接線端子JP1，12V電源、5V電源、3.3V電源，第一跳線JP2、第二跳線JP3，控制晶片U25，三極體Q7，開關管Q8，上拉電阻R158、R159,電阻 R160、R161、R166 ；
[0024]第一位接線端子與開關管Q8的源極相連接；第二位接線端子通過第一跳線JP2連接12V電源；所述電阻R160、R161、R166相互串聯在12V電源和地之間構成分壓電路，其中電阻R166兩端分別連接電阻R161 —端和地，電阻R160兩端分別連接電阻R161另一端和12V電源；第三位接線端子通過第三跳線連接電阻R160和電阻R161的相接點；電阻R161和電阻R166的相接點與控制晶片U25的TACH引腳相連接；控制晶片U25的PWM_0UT引腳連接開關管Q8的柵極，以及通過上拉電阻R158連接3.3V電源；所述開關管Q8的源極接地；所述控制晶片U25的IN-引腳連接三極體Q7的基極，控制晶片U25的IN+引腳連接三極體Q7的發射極；控制晶片U25的SCLK引腳和SDA引腳與家居控制器的I2C接口相連接；
[0025]進一步地，所述三極體Q7採用2N3904。
[0026]由於採用了上述技術方案，本實用新型提供的基於ZigBee的智能家居系統，將ZigBee技術和智能家居系統相融合，組建快捷方便，便於實現不同家電設備之間的互連互通，成本低，利於智能家居系統的推廣，既能對多種家電設備進行控制，也能實現燃氣、火警的監測，功能豐富。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1是本實用新型所述基於ZigBee的智能家居系統的結構框圖；
[0028]圖2是本實用新型所述溫度控制單元的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0029]如圖1和圖2所示的一種基於ZigBee的智能家居系統，包括:具有UART接口、WAN 口、LAN 口的家居控制器、通過UART接口連接家居控制器的ZigBee協調器、與ZigBee協調器相連接的多個ZigBee終端節點、以及通過LAN 口與家居控制器相連接的PoE交換機；所述家居控制器通過WAN 口連接Internet ;進一步地,所述多個ZigBee終端節點包括第一 ZigBee終端節點、第二 ZigBee終端節點、第三ZigBee終端節點、第四ZigBee終端節點、第五ZigBee終端節點、第六ZigBee終端節點、第七ZigBee終端節點、第八ZigBee終端節點、第九ZigBee終端 節點、第十ZigBee終端節點、第^ ZigBee終端節點和第十二ZigBee終端節點；所述第一 ZigBee終端節點通過第一光稱驅動電路連接電動開窗器；所述第二 ZigBee終端節點通過第二光稱驅動電路連接窗簾開合器；所述第三ZigBee終端節點通過第三光耦驅動電路連接掃地機；所述第四ZigBee終端節點通過第一繼電器驅動電路連接澆花器和餵魚器；所述第五ZigBee終端節點通過可控矽驅動電路和可控矽連接LED燈；所述第六ZigBee終端節點通過固態繼電器驅動電路連接電源總開關；所述第七ZigBee終端節點通過第二繼電器驅動電路連接普通開關；所述第八ZigBee終端節點通過I2C總線連接溫溼度傳感器；所述第九ZigBee終端節點與門磁開關相連接；所述第十ZigBee終端節點與燃氣傳感器相連接；所述第十一 ZigBee終端節點與火警傳感器相連接；所述第十二ZigBee終端節點與紅外轉發器相連接。進一步地，所述家居控制器還具有SATA接口、USB接口和WIFI模塊；進一步地，所述PoE交換機與網絡攝像機、可視對講機和無線AP相連接；進一步地，所述家居控制器還具有I2C接口 ；所述智能家居系統還包括通過I2C接口連接家居控制器的溫度控制單元；所述溫度控制單元包括風扇，與風扇相連接的三位接線端子JPl, 12V電源、5V電源、3.3V電源，第一跳線JP2、第二跳線JP3，控制晶片U25，三極體Q7，開關管Q8，上拉電阻R158、R159，電阻R160、R161、R166 ;第一位接線端子與開關管Q8的源極相連接；第二位接線端子通過第一跳線JP2連接12V電源；所述電阻R160、R161、R166相互串聯在12V電源和地之間構成分壓電路，其中電阻R166兩端分別連接電阻R161 —端和地，電阻R160兩端分別連接電阻R161另一端和12V電源；第三位接線端子通過第三跳線連接電阻R160和電阻R161的相接點；電阻R161和電阻R166的相接點與控制晶片U25的TACH引腳相連接；控制晶片U25的PWM_0UT引腳連接開關管Q8的柵極，以及通過上拉電阻R158連接3.3V電源；所述開關管Q8的源極接地；所述控制晶片U25的IN-引腳連接三極體Q7的基極，控制晶片U25的IN+引腳連接三極體Q7的發射極；控制晶片U25的SCLK引腳和SDA引腳與家居控制器的I2C接口相連接；進一步地，所述三極體Q7採用2N3904 ;所述家居控制器通過WAN 口連接Internet，可以實現遠程網絡控制與監測；所述家居控制器通過LAN 口與PoE交換機相連接，所述PoE交換機與網絡攝像機、可視對講機和無線AP相連接，進一步地，所述PoE交換機還連接有IP電話和PoE分離器，連接該交換機的子端可以使用網絡供電，完成本地單線纜-網線數據通信，當智能住宅結構包含地下室等多層結構時，同時WiFi網絡信號無法滿足組網需求，則使用PoE交換機可以單線纜布線，進而完成網絡攝像機、可視對講機、IP電話、無線AP等的互連互通，另外也可以通過PoE分離器重新將電源和網絡分開，形成標準的乙太網線以用來連接不支持PoE的子端設備；所述家居控制器還具有SATA接口、USB接口和WIFI模塊；通過WIFI模塊可以連接本地的PC、平板電腦、移動終端等子端設備；通過SATA接口可以擴展存儲容量，實現本地大容量數據存儲；通過USB接口，可以連接USB印表機、USB手柄和USB音箱等；所述家居控制器具有PCB控制板結構，所述WAN 口、LAN 口、SATA接口、USB接口採用板載接口 ；所述家居控制器通過UART接口連接ZigBee協調器、ZigBee協調器連接有多個ZigBee終端節點；所述第一 ZigBee終端節點通過第一光耦驅動電路連接電動開窗器；所述第二 ZigBee終端節點通過第二光耦驅動電路連接窗簾開合器；所述第三ZigBee終端節點通過第三光耦驅動電路連接掃地機；所述第一光耦驅動電路、第二光耦驅動電路和第三光耦驅動電路均採用現有技術中的光耦驅動電路，光耦驅動電路的輸出端分別與電動開窗器、窗簾開合器和掃地機的控制電機相連接；所述第四ZigBee終端節點通過第一繼電器驅動電路連接澆花器和餵魚器；所述第一繼電器驅動電路採用現有技術中的繼電器驅動電路，其線圈連接第四ZigBee終端節點，觸點與澆花器和餵魚器的電磁閥相連接；所述第五ZigBee終端節點通過可控矽驅動電路和可控矽連接LED燈；第五ZigBee終端節點通過可控矽驅動電路和可控矽連接LED燈，家居控制器通過可控矽驅動電路來控制可控矽的開關頻率，進而實現LED燈的亮度調整；所述第六ZigBee終端節點通過固態繼電器驅動電路連接電源總開關；所述第七ZigBee終端節點通過第二繼電器驅動電路連接普通開關；所述固態繼電器驅動電路和第二繼電器驅動電路採用現有的繼電器驅動電路，實現了對電源總開關和普通開關的開關狀態控制；所述第八ZigBee終端節點通過I2C總線連接溫溼度傳感器；所述第九ZigBee終端節點與門磁開關相連接；所述第十ZigBee終端節點與燃氣傳感器相連接；所述第十一 ZigBee終端節點與火警傳感器相連接；所述第十二 ZigBee終端節點與紅外轉發器相連接；所述紅外轉發器與電視、DVD、空調、熱水器以及其它紅外家電設備相連接；所述UART接口為板載接口，實現了家居控制器通過ZigBee網絡對電動開窗器、窗簾開合器、掃地機、澆花器、餵魚器、LED燈、電源總開關和普通開關的控制，同時通過ZigBee網絡連接溫溼度傳感器、門磁開關、燃氣傳感器、火警傳感器和紅外轉發器，實現了對溫溼度、門狀態、燃氣和火警的監測；所述家居控制器通過I2C接口連接溫度控制單元；圖2示出了所述溫度控制單元的電路原理圖；當風扇電源為12V電源時，將第二跳線JP2連接，將第三跳線JP3斷開；當風扇電源為5V電源時，將第二跳線JP2斷開，將第三跳線JP3連接；當風扇部分的轉速輸出為OC門，則將電阻R159焊接上，使用電阻R159直接上拉至3.3V電源；當風扇部分的轉速輸出為12V/5V輸出，則將電阻R160、R161和R166焊接上，使用電阻R160、R161和R166分壓調節到3.3V電壓，控制晶片U25的IN-引腳連接三極體Q7的基極，控制晶片U25的IN+引腳連接三極體Q7的發射極；三極體Q7的BE端作為溫度傳感器，用於檢測家居控制器的工作溫度，控制晶片U25的SCLK引腳和SDA引腳與家居控制器的I2C接口相連接，由於家居控制器掛接了多種子端設備，故其在工作的時候會產生大量的熱，本實用新型家居控制器可以針對溫度控制單元監測到的當前溫度值輸出PWM脈衝信號通過I2C接口給控制晶片U25，其根據家居控制器輸出的PWM脈衝信號控制開關管Q8的導通時間進而調節風扇的轉速，實現將家居控制器工作時產生的熱及時有效的散發出去，保證家居控制器的工作溫度在一個合理的範圍內，有利於家居控制器的穩定運行和良好性能；本實用新型提供的基於ZigBee的智能家居系統，將ZigBee技術和智能家居系統相融合，組建快捷方便，便於實現不同家電設備之間的互連互通，成本低，利於智能家居系統的推廣，既能對多種家電設備進行控制，也能實現燃氣、火警的監測，功能豐富。
[0030]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，根據本實用新型的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種基於ZigBee的智能家居系統，其特徵在於，包括:具有UART接口、WAN 口、LAN口的家居控制器、通過UART接口連接家居控制器的ZigBee協調器、與ZigBee協調器相連接的多個ZigBee終端節點、以及通過LAN 口與家居控制器相連接的PoE交換機；所述家居控制器通過WAN 口連接Internet ； 所述多個ZigBee終端節點包括第一 ZigBee終端節點、第二 ZigBee終端節點、第三ZigBee終端節點、第四ZigBee終端節點、第五ZigBee終端節點、第六ZigBee終端節點、第七ZigBee終端節點、第八ZigBee終端節點、第九ZigBee終端節點、第十ZigBee終端節點、第H ZigBee終端節點和第十二 ZigBee終端節點； 所述第一 ZigBee終端節點通過第一光耦驅動電路連接電動開窗器； 所述第二 ZigBee終端節點通過第二光耦驅動電路連接窗簾開合器； 所述第三ZigBee終端節點通過第三光耦驅動電路連接掃地機； 所述第四ZigBee終端節點通過第一繼電器驅動電路連接澆花器和餵魚器； 所述第五ZigBee終端節點通過可控矽驅動電路和可控矽連接LED燈； 所述第六ZigBee終端節點通過固態繼電器驅動電路連接電源總開關； 所述第七ZigBee終端節點通過第二繼電器驅動電路連接普通開關； 所述第八ZigBee終端節點通過I2C總線連接溫溼度傳感器； 所述第九ZigBee終端節點與門磁開關相連接； 所述第十ZigBee終端節點與燃氣傳感器相連接； 所述第十一 ZigBee終端節點與火警傳感器相連接； 所述第十二 ZigBee終端節點與紅外轉發器相連接。
2.根據權利要求1所述的一種基於ZigBee的智能家居系統，其特徵在於所述家居控制器還具有SATA接口、USB接口和WIFI模塊。
3.根據權利要求1所述的一種基於ZigBee的智能家居系統，其特徵在於所述PoE交換機與網絡攝像機、可視對講機和無線AP相連接。
4.根據權利要求1所述的一種基於ZigBee的智能家居系統，其特徵在於所述家居控制器還具有I2C接口； 所述智能家居系統還包括通過I2C接口連接家居控制器的溫度控制單元； 所述溫度控制單元包括風扇，與風扇相連接的三位接線端子JP1，12V電源、5V電源、3.3V電源，第一跳線JP2、第二跳線JP3，控制晶片U25，三極體Q7，開關管Q8，上拉電阻R158、R159,電阻 R160、R161、R166 ； 第一位接線端子與開關管Q8的源極相連接；第二位接線端子通過第一跳線JP2連接12V電源；所述電阻R160、R161、R166相互串聯在12V電源和地之間構成分壓電路，其中電阻R166兩端分別連接電阻R161 —端和地，電阻R160兩端分別連接電阻R161另一端和12V電源；第三位接線端子通過第三跳線連接電阻R160和電阻R161的相接點；電阻R161和電阻R166的相接點與控制晶片U25的TACH引腳相連接；控制晶片U25的PWM_0UT引腳連接開關管Q8的柵極，以及通過上拉電阻R158連接3.3V電源；所述開關管Q8的源極接地；所述控制晶片U25的IN-引腳連接三極體Q7的基極，控制晶片U25的IN+引腳連接三極體Q7的發射極；控制晶片U25的SCLK引腳和SDA引腳與家居控制器的I2C接口相連接。
5.根據權利要求4所述的一種基於ZigBee的智能家居系統，其特徵在於所述三極體Q7採用2N3904。
【文檔編號】G05B19/418GK203689104SQ201320751721
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2013年11月22日
【發明者】李利平, 王登成, 鄭新, 張志東, 何海峰, 曲永強, 魏鳴 申請人:大連華信計算機技術股份有限公司