基于ZigBee技術的物聯網家居智能控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于ZigBee技術的物聯網家居智能控制系統(tǒng)，用以通過電話控制家電設備，至少包括了單片機、電話裝置、ZigBee無線通訊模塊和家電控制模塊，所述單片機與所述電話機連接，所述單片機還通過ZigBee無線通訊模塊與所述家電控制模塊連接；所述電話裝置用以將操作人員通過電話輸入的控制要求傳輸至所述單片機；所述單片機用以根據所述電話裝置傳輸得到的控制要求生成遙控指令，進而通過ZigBee無線通訊模塊將控制指令傳輸到所述家電控制模塊，最終通過所述家電控制模塊將遙控指令傳輸到所述家電設備，實現家電設備的控制。
【專利說明】基于ZigBee技術的物聯網家居智能控制系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及物聯網領域，尤其涉及一種家居智能控制系統(tǒng)。
[0002]

【背景技術】
[0003]物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，其英文名稱是:“The Internet ofthings”。顧名思義，物聯網就是物物相連的互聯網。這有兩層意思:其一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡；其二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。物聯網就是“物物相連的互聯網”。物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算、廣泛應用于網絡的融合中，也因此被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。物聯網是互聯網的應用拓展，與其說物聯網是網絡，不如說物聯網是業(yè)務和應用。因此，應用創(chuàng)新是物聯網發(fā)展的核心，以用戶體驗為核心的創(chuàng)新2.0是物聯網發(fā)展的靈魂。
[0004]物聯網也可以認為是利用局部網絡或互聯網等通信技術把傳感器、控制器、機器、人員和物等通過新的方式聯在一起，形成人與物、物與物相聯，實現信息化、遠程管理控制和智能化的網絡。物聯網是互聯網的延伸，它包括互聯網及互聯網上所有的資源，兼容互聯網所有的應用，但物聯網中所有的元素(所有的設備、資源及通信等)都是個性化和私有化的。
[0005]將物聯網的技術與概念應用于智能家居已經不是什么新鮮的事情了，然而，考慮到電話使用的普遍性，現亟需一種能夠通過電話實現智能家居控制的系統(tǒng)，來填補這一方面的技術設備空白。
[0006]


【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術問題是如何通過電話實現家電設備的控制。
[0008]為了解決這一技術問題，本發(fā)明提供了一種基于ZigBee技術的物聯網家居智能控制系統(tǒng)，用以通過電話控制家電設備，至少包括了單片機、電話裝置、ZigBee無線通訊模塊和家電控制模塊，所述單片機與所述電話機連接，所述單片機還通過ZigBee無線通訊模塊與所述家電控制模塊連接，所述電話遠程控制模塊設于所述電話機中；
所述電話裝置用以將操作人員通過電話輸入的控制要求傳輸至所述單片機；
所述單片機用以根據所述電話裝置傳輸得到的控制要求生成遙控指令，進而通過ZigBee無線通訊模塊將控制指令傳輸到所述家電控制模塊，最終通過所述家電控制模塊將遙控指令傳輸到所述家電設備，實現家電設備的控制。
[0009]所述電話裝置至少包括了接于電話線上的電話遠程控制模塊，所述電話遠程控制模塊包括了電話接口電路、振鈴檢測電路、摘機電路、語音電路和DTMF收發(fā)電路，所述電話接口電路分別與所述振鈴檢測電路、摘機電路、語音電路和DTMF收發(fā)電路連接，所述振鈴檢測電路、摘機電路、語音電路和DTMF收發(fā)電路均與所述單片機連接；
所述電話接口電路用以將電話線上收到的信號分成四路分別傳輸到所述振鈴檢測電路、摘機電路、語音電路和DTMF收發(fā)電路；
所述摘機電路用以處理電話線上的撥號音；
所述振鈴檢測電路用以處理振鈴信號；
所述DTMF收發(fā)電路接收和發(fā)送DTMF信號；
所述語音電路至少包括了語音芯片，用以進行語音提示和應答。
[0010]所述單片機采用MSP430系列的微處理器。
[0011]所述ZigBee無線通訊模塊采用CC2420芯片。
[0012]所述家電控制模塊包括無線收發(fā)模塊以及學習型紅外控制模塊，所述無線收發(fā)模塊與所述ZigBee無線通訊模塊之間實現數據傳輸，所述學習型紅外控制模塊與設于家電設備上的紅外接收頭之間通過紅外實現數據傳輸。
[0013]所述無線收發(fā)模塊采用CC2430芯片。
[0014]所述紅外接收頭采用HS0038B接收器件。
[0015]所述的基于ZigBee技術的物聯網家居智能控制系統(tǒng)還包括GPRS收發(fā)模塊，所述GPRS收發(fā)模塊與單片機連接，所述單片機通過所述GPRS收發(fā)模塊與外部終端設備實現無線傳輸。
[0016]所述的基于ZigBee技術的物聯網家居智能控制系統(tǒng)還包括電源電路，所述電源電路與所述單片機連接。
[0017]所述的基于ZigBee技術的物聯網家居智能控制系統(tǒng)還包括與所述單片機連接的觸摸屏系統(tǒng)，所述觸摸屏系統(tǒng)包括液晶觸摸屏、觸摸屏控制芯片和液晶控制芯片，所述觸摸屏控制芯片分別與所述液晶觸摸屏和單片機連接，所述液晶控制芯片分別與所述液晶觸摸屏和單片機連接。
[0018]本發(fā)明將單片機、電話設備、ZigBee無線通訊模塊和家電控制模塊整合在一個系統(tǒng)中，操作人員通過撥打電話，就能將控制家電設備的要求送給單片機處理，再經由ZigBee無線通訊模塊和家電控制模塊發(fā)送控制某家電設備的命令，最終達到控制設備的目的。
[0019]

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明一實施例提供的基于ZigBee技術的物聯網家居智能控制系統(tǒng)的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明一實施例中電話裝置的結構示意圖；
圖3是本發(fā)明一實施例中單片機MSP430與GPRS收發(fā)模塊的硬件連接圖；
圖4是本發(fā)明一實施例中單片機MSP430與ZigBee無線通訊模塊的硬件連接圖；
圖5是本發(fā)明一實施例中家電控制模塊的結構示意圖；
圖6是本發(fā)明一實施例中紅外發(fā)射電路的設計示意圖；
圖7是本發(fā)明一實施例中紅外接收電路的設計示意圖；
圖8是本發(fā)明一實施例中觸摸屏控制芯片ADS7846與單片機MSP430的硬件連接圖； 圖9是本發(fā)明一實施例中液晶控制芯片SKD1335與單片機MSP430的硬件連接圖； 圖10是本發(fā)明一實施例中軟件總流程示意圖。
[0021] _

【具體實施方式】
[0022]以下將結合圖1至圖10對本發(fā)明提供的基于ZigBee技術的物聯網家居智能控制系統(tǒng)進行詳細的描述，其為本發(fā)明一可選的實施例，可以認為，本領域的技術人員在不改變本發(fā)明精神和內容的范圍內，能夠對其進行修改和潤色。
[0023]請參考圖1，本實施例提供了一種基于ZigBee技術的物聯網家居智能控制系統(tǒng)，用以通過電話控制家電設備，至少包括了單片機、電話裝置、ZigBee無線通訊模塊和家電控制模塊，所述單片機與所述電話機連接，所述單片機還通過ZigBee無線通訊模塊與所述家電控制模塊連接，所述電話遠程控制模塊設于所述電話機中；
所述電話裝置用以將操作人員通過電話輸入的控制要求傳輸至所述單片機；
所述單片機用以根據所述電話裝置傳輸得到的控制要求生成遙控指令，進而通過ZigBee無線通訊模塊將控制指令傳輸到所述家電控制模塊，最終通過所述家電控制模塊將遙控指令傳輸到所述家電設備，實現家電設備的控制。
[0024]所述的基于ZigBee技術的物聯網家居智能控制系統(tǒng)還包括GPRS收發(fā)模塊，所述GPRS收發(fā)模塊與單片機連接，所述單片機通過所述GPRS收發(fā)模塊與外部終端設備實現無線傳輸。
[0025]所述的基于ZigBee技術的物聯網家居智能控制系統(tǒng)還包括電源電路，所述電源電路與所述單片機連接。
[0026]關于單片機:
本實施例中，單片機選用美國TI公司的MSP430系列的微處理器,它是一種16位超低功耗、自帶DAC模塊的信號處理器。它有強大的處理能力，豐富的片上外圍模塊，方便高效的開發(fā)環(huán)境和多種時鐘模塊。
[0027]關于GPRS 收發(fā)模塊(GPRS Modem):
本實施例中所采用的SM300芯片是一款三頻段GSM/GPRS模塊，其接口電路如圖3所示。MSP430與SM300的硬件連接通過RX、TX和GND三線連接。處理器用USRTO串行通信口通過此三線運用異步通信模式向GPRS模塊寫入命令，向遠程的用戶匯報家電運行情況。
[0028]關于電話裝置:
請參考圖2，所述電話裝置至少包括了接于電話線上的電話遠程控制模塊，所述電話遠程控制模塊包括了電話接口電路、振鈴檢測電路、摘機電路、語音電路和DTMF收發(fā)電路，所述電話接口電路分別與所述振鈴檢測電路、摘機電路、語音電路和DTMF收發(fā)電路連接，所述振鈴檢測電路、摘機電路、語音電路和DTMF收發(fā)電路均與所述單片機連接；
所述電話接口電路用以將電話線上收到的信號分成四路分別傳輸到所述振鈴檢測電路、摘機電路、語音電路和DTMF收發(fā)電路；
所述摘機電路用以處理電話線上的撥號音；
所述振鈴檢測電路用以處理振鈴信號；
所述DTMF收發(fā)電路接收和發(fā)送DTMF信號；
所述語音電路至少包括了語音芯片，用以進行語音提示和應答。
[0029]當遠程的用戶向家中撥打電話時，電話接口電路將電話線上的信號分成幾路，分別輸到不同的處理模塊中。摘機電路處理電話線上的撥號音，振鈴檢測電路處理振鈴信號，DTMF收發(fā)電路接收和發(fā)送DTMF信號。語音電路利用語音芯片來進行語音提示和應答，如“請輸入密碼”、“設備***開啟”、“操作成功”等。預先將要用到的語段燒入芯片中，運行時取出所需的語段連成句子，再加入適當的延時輸出。檢測到用戶按鍵后立即停止該語句的播放，轉入下一步操作中。
[0030]關于ZigBee無線通訊模塊:
請參考圖4，本實施例中，ZigBee無線通訊模塊采用的無線收發(fā)芯片選擇了 TI公司的CC2420，這款芯片兼容IEEE.802.15.4無線收發(fā)芯片，CC2420與MSP430的連接如圖2.2所示，只需要使用SFD、FIFO、FIFOP和CCA四個引腳表示收發(fā)數據狀態(tài)，SFD引腳表明是否在接收或發(fā)送數據幀；FIF0在接收數據中指示接收緩沖器中是否有數據；FIF0P用于指示接收數據的上限到達或者完整地接收幀；CCA用于查看信道是否為空。處理器通過SPI接口(CSn, S1、SO、SCLK)與CC2420交換數據、發(fā)送命令，并通過該接口訪問CC2420內部寄存器和儲存器。在訪問過程中，接收來自處理器的時鐘信號和片選信號，并在處理器的控制下執(zhí)行輸入/輸出操作。
[0031]關于家電控制模塊:
請參考圖5，所述家電控制模塊包括無線收發(fā)模塊以及學習型紅外控制模塊，所述無線收發(fā)模塊與所述ZigBee無線通訊模塊之間實現數據傳輸，所述學習型紅外控制模塊與設于家電設備上的紅外接收頭之間通過紅外實現數據傳輸。
[0032]MSP430F169向CC2420發(fā)出遙控指令，無線收發(fā)模塊CC2430接收到相應的指令，驅動學習型紅外控制模塊發(fā)出紅外線，控制空調、電視機等傳統(tǒng)型家電。
[0033]請參考圖6，無線收發(fā)模塊CC2430作為微處理器接收到的指令通過Pl.0輸出，考慮到紅外發(fā)射的距離和有效性，電路紅外發(fā)射管加了三極管進行放大。
[0034]請參考圖7，紅外接收端使用的是HS0038B紅外接收頭，HS0038B將接收到的紅外信號轉為電信號，通過Vout發(fā)出紅外線，控制空調、電視機等傳統(tǒng)型家電設計。
[0035]所述的基于ZigBee技術的物聯網家居智能控制系統(tǒng)還包括與所述單片機連接的觸摸屏系統(tǒng)，關于觸摸屏系統(tǒng):
所述觸摸屏系統(tǒng)包括液晶觸摸屏、觸摸屏控制芯片和液晶控制芯片，所述觸摸屏控制芯片分別與所述液晶觸摸屏和單片機連接，所述液晶控制芯片分別與所述液晶觸摸屏和單片機連接。
[0036]請參考圖8，本實施例中，觸摸屏控制芯片采用四線電阻式觸摸屏通用的BB公司生產的ADS7846控制芯片，具有12位轉換精度，支持SPI通訊協議；液晶屏控制器采用的是EPSON的SED1335，帶有32K字節(jié)的SRAM，支持文本顯示和圖形顯示(320X240點)兩種方式，最多3層圖形顯示合成。
[0037]觸摸屏控制芯片ADS7846是四線式觸摸屏的控制器，控制器的主要功能是分時向x、Y電極對施加電壓，并把測量電極上的電壓信號轉換為相應觸點的x、Y坐標，并通過筆中斷請求向MSP430F169表示有觸摸發(fā)生。
[0038]請參考圖9，本實施例中，液晶控制芯片采用SED1335，其通過DB0-DB7八根數據線與MSP430進行數據傳送，AO信號不是獨立的，而是與片選信號CS組合定義的。當液晶屏上顯示出需要操作的畫面，我們通過手指或筆進行操作時，用戶在觸摸屏上有效區(qū)域點擊，觸摸屏的X方向輸出電阻和Y方向輸出電阻分別隨X和Y呈線性變化，ADS7846控制器將其分別轉換為12位數據，通過中斷告知單片機需要接收數據，單片機接收到數據后進行處理。在接收過程中通常是采用多次平均的方法，假如有一次接收的數據和平均值差別很大，則這次測量就作廢了，需要重新測量。一旦數據有效，單片機接著解算觸點坐標落在液晶屏的位置，根據解算的結果判斷執(zhí)行相應的功能函數。使觸摸屏和液晶屏有機的結合起來，建立一定的邏輯關系，交互地進行信息存取和輸出。
[0039]請參考圖10，MSP430的初始化包括設置引腳功能、SPI初始化、串口初始化、定時器初始化等。射頻芯片CC2420的初始化包括芯片復位、芯片管腳的初始化及內部寄存器的初始化。程序在初始化之后，進入循環(huán)狀態(tài)，與家庭子系統(tǒng)建立ZigBee網絡，進行數據的接收和發(fā)射，并調用子程序命令，將有效的命令顯示在液晶屏幕上，從而實現智能化家居管理。
[0040]綜上所述，本發(fā)明將單片機、電話設備、ZigBee無線通訊模塊和家電控制模塊整合在一個系統(tǒng)中，操作人員通過撥打電話，就能將控制家電設備的要求送給單片機處理，再經由ZigBee無線通訊模塊和家電控制模塊發(fā)送控制某家電設備的命令，最終達到控制設備的目的。操作人員通過撥打電話裝置，將控制家電設備的要求送給MSP430F169微處理器處理，再由處理器給紅外控制節(jié)點發(fā)送控制某家電設備的命令，最終達到控制設備的目的，并通過GPRS向室外的用戶匯報設備運行情況。
[0041]此外，本發(fā)明的基于ZigBee技術的家居智能控制系統(tǒng)是比較理想的智能家居系統(tǒng)，突出特點還包括:
(I)系統(tǒng)和無線收發(fā)單元結合在一起，通過無線控制可以將家庭中的所有設備聯網，構成了一個完整的無線控制網絡，在實際上突破了由線路限制從屬設備數量的局面。
[0042]( 2 )可實現室內、室外的集成化管理控制，方便快捷。
[0043](3)用戶可通過電話裝置遠程控制系統(tǒng)訪問家居狀態(tài)，可適時監(jiān)控管理。
【權利要求】
1.一種基于ZigBee技術的物聯網家居智能控制系統(tǒng)，用以通過電話控制家電設備，其特征在于:至少包括了單片機、電話裝置、ZigBee無線通訊模塊和家電控制模塊，所述單片機與所述電話機連接，所述單片機還通過ZigBee無線通訊模塊與所述家電控制模塊連接； 所述電話裝置用以將操作人員通過電話輸入的控制要求傳輸至所述單片機； 所述單片機用以根據所述電話裝置傳輸得到的控制要求生成遙控指令，進而通過ZigBee無線通訊模塊將控制指令傳輸到所述家電控制模塊，最終通過所述家電控制模塊將遙控指令傳輸到所述家電設備，實現家電設備的控制。
2.如權利要求1所述的基于ZigBee技術的物聯網家居智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電話裝置至少包括了接于電話線上的電話遠程控制模塊，所述電話遠程控制模塊包括了電話接口電路、振鈴檢測電路、摘機電路、語音電路和DTMF收發(fā)電路，所述電話接口電路分別與所述振鈴檢測電路、摘機電路、語音電路和DTMF收發(fā)電路連接，所述振鈴檢測電路、摘機電路、語音電路和DTMF收發(fā)電路均與所述單片機連接； 所述電話接口電路用以將電話線上收到的信號分成四路分別傳輸到所述振鈴檢測電路、摘機電路、語音電路和DTMF收發(fā)電路； 所述摘機電路用以處理電話線上的撥號音； 所述振鈴檢測電路用以處理振鈴信號； 所述DTMF收發(fā)電路接收和發(fā)送DTMF信號； 所述語音電路至少包括了語音芯片，用以進行語音提示和應答。
3.如權利要求1所述的基于ZigBee技術的物聯網家居智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述單片機采用MSP430系列的微處理器。
4.如權利要求1所述的基于ZigBee技術的物聯網家居智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述ZigBee無線通訊模塊采用CC2420芯片。
5.如權利要求1所述的基于ZigBee技術的物聯網家居智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述家電控制模塊包括無線收發(fā)模塊以及學習型紅外控制模塊，所述無線收發(fā)模塊與所述ZigBee無線通訊模塊之間實現數據傳輸，所述學習型紅外控制模塊與設于家電設備上的紅外接收頭之間通過紅外實現數據傳輸。
6.如權利要求5所述的基于ZigBee技術的物聯網家居智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述無線收發(fā)模塊采用CC2430芯片。
7.如權利要求5所述的基于ZigBee技術的物聯網家居智能控制系統(tǒng)，其特征在于:所述紅外接收頭采用HS0038B接收器件。
8.如權利要求1所述的基于ZigBee技術的物聯網家居智能控制系統(tǒng)，其特征在于:還包括GPRS收發(fā)模塊，所述GPRS收發(fā)模塊與單片機連接，所述單片機通過所述GPRS收發(fā)模塊與外部終端設備實現無線傳輸。
9.如權利要求1所述的基于ZigBee技術的物聯網家居智能控制系統(tǒng)，其特征在于:還包括電源電路，所述電源電路與所述單片機連接。
10.如權利要求1所述的基于ZigBee技術的物聯網家居智能控制系統(tǒng)，其特征在于:還包括與所述單片機連接的觸摸屏系統(tǒng)，所述觸摸屏系統(tǒng)包括液晶觸摸屏、觸摸屏控制芯片和液晶控制芯片，所述觸摸屏控制芯片分別與所述液晶觸摸屏和單片機連接，所述液晶控制芯片分別與所述液晶觸摸屏和單片機連接。
【文檔編號】G05B19/418GK104076798SQ201410324793
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權日:2014年7月9日
【發(fā)明者】邵雯, 吳冬燕 申請人:蘇州工業(yè)職業(yè)技術學院