一種智能家居控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能家居控制系統(tǒng)及方法，包括紅外接收；紅外信號(hào)發(fā)射控制空調(diào)；火災(zāi)煙霧傳感器、可燃?xì)怏w傳感器；亮度；濕度等模擬信號(hào)擴(kuò)展采集；GSM網(wǎng)絡(luò)信號(hào)指令；TC35模塊；放大轉(zhuǎn)換；放大整形；電壓轉(zhuǎn)換；RS232串口通信;PC機(jī)；LCD液晶顯示系統(tǒng)；光電隔離；開關(guān)器件;窗簾電機(jī)、抽油煙機(jī)、客廳燈、樓梯燈、音響系統(tǒng)控制器；功率控制器；電熱水器、電飯煲執(zhí)行器件；MCU主控最小系統(tǒng)組成，紅外接收部分通過解調(diào)遙控器的38KH紅外信號(hào)接收，通過外部中斷方式傳入MCU控制器，并軟件解碼后，可識(shí)別遙控器按鍵值。本發(fā)明具有整體構(gòu)造小巧，使用便捷的特點(diǎn)，適合推廣應(yīng)用。
【專利說明】一種智能家居控制系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于智能家居【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，涉及一種智能家居控制系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的智能家居產(chǎn)品大多采用以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)控制，控制主機(jī)設(shè)計(jì)方案更多集中在別 聖和復(fù)式住宅等商端家庭，價(jià)格動(dòng)輒上萬，甚至幾十萬。廣品一味追求功能的商端時(shí)尚華 麗，卻忽視了普通用戶在家居生活中，最基本、最樸實(shí)的功能需求。市場(chǎng)上也有一些智能化 的模塊產(chǎn)品，比如，智能WiFi插座，網(wǎng)絡(luò)攝像頭，火災(zāi)煙霧報(bào)警器這些產(chǎn)品功能又太過單 一，不能作為一套完整的能能家庭生活的解決方案。
[0003] 本控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，整體構(gòu)造小巧，使用便捷，功能相對(duì)來講比較基礎(chǔ)、豐富、實(shí)用， 方案在實(shí)現(xiàn)方法上，充分考慮了成本問題、功能可靠性、應(yīng)用場(chǎng)景的普遍適應(yīng)性等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種智能家居控制系統(tǒng)及方法。其 技術(shù)方案如下：
[0005] -種智能家居控制系統(tǒng)，包括紅外接收；紅外信號(hào)發(fā)射控制空調(diào)；火災(zāi)煙霧傳感 器、可燃?xì)怏w傳感器；亮度；濕度等模擬信號(hào)擴(kuò)展采集；GSM網(wǎng)絡(luò)信號(hào)指令；TC35模塊；放大 轉(zhuǎn)換；放大整形；電壓轉(zhuǎn)換；RS232串口通信；PC機(jī)；IXD液晶顯示系統(tǒng)；光電隔離；開關(guān)器 件；窗簾電機(jī)、抽油煙機(jī)、客廳燈、樓梯燈、音響系統(tǒng)控制器；功率控制器；電熱水器、電飯煲 執(zhí)行器件；MCU主控最小系統(tǒng)組成，紅外接收部分通過解調(diào)遙控器的38KH紅外信號(hào)接收，通 過外部中斷方式傳入MCU控制器，并軟件解碼后，可識(shí)別遙控器按鍵值。
[0006] 紅外發(fā)射部分：有主控MCU進(jìn)行軟件編碼的方式通過10模擬輸出連接，驅(qū)動(dòng)紅外 發(fā)射管對(duì)外發(fā)射紅外控制信號(hào)。配合紅外接收部分，通過軟件編解碼，可以實(shí)現(xiàn)萬能遙控器 合一的效果，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)遙控器信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)的功能，去控制空調(diào)和電視。
[0007] 火災(zāi)煙霧傳感器：通過放大、整形通過10輸入MCU控制器。采用運(yùn)放放大比較器 整形通過10輸入，如果輸入的是模擬信號(hào)，則采用運(yùn)方放大，AD轉(zhuǎn)換后輸入MCU，如果是數(shù) 字傳感器，則通過I2C、SPI等方式直接與MCU通信輸入。
[0008] 可燃性氣體傳感器，通過放大、整形通過10輸入MCU控制器。采用運(yùn)放放大比較 器整形通過10輸入，如果輸入的是模擬信號(hào)，則采用運(yùn)方放大，AD轉(zhuǎn)換后輸入MCU，如果是 數(shù)字傳感器，則通過I2C、SPI等方式直接與MCU通信輸入。
[0009] 亮度、溫度等模擬信號(hào)擴(kuò)展采集，通過放大、整形通過10輸入MCU控制器。采用運(yùn) 放放大比較器整形通過10輸入，如果輸入的是模擬信號(hào)，則采用運(yùn)方放大，AD轉(zhuǎn)換后輸入 MCU，如果是數(shù)字傳感器，則通過I2C、SPI等方式直接與MCU通信輸入。
[0010] 門窗磁信號(hào)，通過電壓轉(zhuǎn)換通過10輸入MCU控制器。通過10輸入，如果輸入的是 模擬信號(hào)，則采用運(yùn)方放大，AD轉(zhuǎn)換后輸入MCU，如果是數(shù)字傳感器，則通過I2C、SPI等方式 直接與MCU通信輸入。
[0011] GSM通信通信模塊，該模塊負(fù)責(zé)連接GSM網(wǎng)絡(luò)，接收手機(jī)短信指令，接收/撥打手 機(jī)，并通過串口與MCU主控單元通信。
[0012] IXD顯示部分，負(fù)責(zé)系統(tǒng)界面顯示，菜單系統(tǒng)顯示，各個(gè)控制線參數(shù)設(shè)置顯示，一些 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的顯示等。
[0013] RS232通信部分，連PC機(jī)，與上位機(jī)進(jìn)行通信。
[0014] 光電隔離信號(hào)，連接機(jī)械式繼電器、固態(tài)繼電器從而實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭燈光照明系統(tǒng)、音 響系統(tǒng)、熱水器、油煙機(jī)、電動(dòng)窗簾、空調(diào)等家用電器的控制。
[0015] 光電隔離信號(hào)，通過大功率IGBT管。水器、電飯煲等家用電器的控制。
[0016] 一種智能家居控制方法，包括以下步驟：
[0017] 第一步：系統(tǒng)運(yùn)行后，先進(jìn)行初始化，然后喚醒并初始化各個(gè)外部設(shè)備，如果初始 化不成功，主機(jī)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)故障位置以及故障類型；
[0018] 第二步：初始化成功后，外部各個(gè)傳感器數(shù)據(jù)采集模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到主控，主控通 過軟件計(jì)算對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理；
[0019] 第三步：掃描接收到的紅外遙控按鍵，修改相關(guān)參數(shù)，IXD屏幕實(shí)時(shí)顯示，通過外 部控制接口發(fā)送控制信號(hào)，完成后在回到主程序的數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)；
[0020] 第四步：串口中斷服務(wù)程序主要處理通過RS232總線與PC機(jī)通信，與GSM模塊通 信的任務(wù)，完成信號(hào)指令的接收和發(fā)送；當(dāng)有外部中斷信號(hào)時(shí)，服務(wù)程序記錄每一次中斷信 號(hào)。
[0021] 串口中斷服務(wù)程序接收串口數(shù)據(jù)后，先將數(shù)據(jù)解析，然后修改本系統(tǒng)中的對(duì)外控 制參數(shù)，最后返回外部設(shè)備命令。當(dāng)有串口通信需求時(shí)可中斷主程序，優(yōu)先運(yùn)行串口服務(wù)程 序，運(yùn)行完服務(wù)程序后，在返回到主程序斷點(diǎn)位置繼續(xù)運(yùn)行。
[0022] 外部中斷服務(wù)程序，在接受到外部紅外信號(hào)后，先將紅外信號(hào)合成為紅外遙控碼， 然后查詢紅外指令，修改系統(tǒng)參數(shù)。當(dāng)有外部中斷信號(hào)時(shí)可中斷主程序，優(yōu)先運(yùn)行外部中斷 服務(wù)程序，運(yùn)行完服務(wù)程序后，在返回到主程序斷點(diǎn)位置繼續(xù)運(yùn)行。
[0023] 本發(fā)明的有益效果：
[0024] 本控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，整體構(gòu)造小巧，使用便捷，功能相對(duì)來講比較基礎(chǔ)、豐富、實(shí)用， 方案在實(shí)現(xiàn)方法上，充分考慮了成本問題、功能可靠性、應(yīng)用場(chǎng)景的普遍適應(yīng)性等問題。在 實(shí)際使用中可根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景通過預(yù)留的接口靈活配置硬件，裁剪功能或者添加功能。具體 體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
[0025] 1、控制部分部分所用單片機(jī)是STC89C52單片機(jī)，此單片機(jī)成本低，穩(wěn)定性好，對(duì) 于本設(shè)計(jì)方案已能滿足要求。尤其是通過軟件算法的設(shè)計(jì)和不斷優(yōu)化實(shí)現(xiàn)51單片機(jī)控制， 因此能大大降低整套設(shè)備方案的經(jīng)濟(jì)成本。
[0026] 2、總體架構(gòu)方案采用模塊化設(shè)計(jì)思想。
[0027] 3、通過遙控器預(yù)設(shè)室溫上下限，控制空調(diào)、電風(fēng)扇、抽油煙機(jī)的啟動(dòng)與關(guān)閉。
[0028] 4、三路預(yù)約控制互不干擾：控制A以用電器最大功率啟動(dòng)用電器，可預(yù)約時(shí)間、時(shí) 長(zhǎng)，可選擇設(shè)置星期幾啟動(dòng)生效或者每天生效。控制B的功率可調(diào)節(jié)，功率調(diào)節(jié)分為1-10 級(jí)，可預(yù)約時(shí)間、時(shí)長(zhǎng)，星期幾啟動(dòng)生效或者每天生效?？刂艭能夠根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)調(diào)節(jié) 電風(fēng)扇。
[0029] 5、智能控制開燈、調(diào)光、監(jiān)測(cè)雨水開關(guān)窗戶。
[0030] 6、用戶操作界面的參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)紅外遙控，無需按鍵。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] 圖1是本發(fā)明智能家居控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖2是本發(fā)明智能家居控制方法的流程圖；
[0033] 圖3是串口中斷服務(wù)程序流程圖；
[0034] 圖4是外郃中斷服務(wù)程序流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0036] 參照?qǐng)D1，一種智能家居控制系統(tǒng)，包括紅外接收；紅外信號(hào)發(fā)射控制空調(diào)；火災(zāi) 煙霧傳感器、可燃?xì)怏w傳感器；亮度；濕度等模擬信號(hào)擴(kuò)展采集；GSM網(wǎng)絡(luò)信號(hào)指令；TC35 模塊；放大轉(zhuǎn)換；放大整形；電壓轉(zhuǎn)換；RS232串口通信；PC機(jī)；IXD液晶顯示系統(tǒng)；光電隔 離；開關(guān)器件；窗簾電機(jī)、抽油煙機(jī)、客廳燈、樓梯燈、音響系統(tǒng)控制器；功率控制器；電熱水 器、電飯煲執(zhí)行器件；MCU主控最小系統(tǒng)組成，紅外接收部分通過解調(diào)遙控器的38KH紅外信 號(hào)接收，通過外部中斷方式傳入MCU控制器，并軟件解碼后，可識(shí)別遙控器按鍵值。
[0037] 紅外發(fā)射部分：有主控MCU進(jìn)行軟件編碼的方式通過10模擬輸出連接，驅(qū)動(dòng)紅外 發(fā)射管對(duì)外發(fā)射紅外控制信號(hào)。配合紅外接收部分，通過軟件編解碼，可以實(shí)現(xiàn)萬能遙控器 合一的效果，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)遙控器信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)的功能，去控制空調(diào)和電視。
[0038] 火災(zāi)煙霧傳感器：通過放大、整形通過10輸入MCU控制器。采用運(yùn)放放大比較器 整形通過10輸入，如果輸入的是模擬信號(hào)，則采用運(yùn)方放大，AD轉(zhuǎn)換后輸入MCU，如果是數(shù) 字傳感器，則通過I2C、SPI等方式直接與MCU通信輸入。
[0039] 可燃性氣體傳感器，通過放大、整形通過10輸入MCU控制器。采用運(yùn)方放大比較 器整形通過10輸入，如果輸入的是模擬信號(hào)，則采用運(yùn)方放大，AD轉(zhuǎn)換后輸入MCU，如果是 數(shù)字傳感器，則通過I2C、SPI等方式直接與MCU通信輸入。
[0040] 亮度、溫度等模擬信號(hào)擴(kuò)展采集，通過放大、整形通過10輸入MCU控制器。采用運(yùn) 放放大比較器整形通過10輸入，如果輸入的是模擬信號(hào)，則采用運(yùn)方放大，AD轉(zhuǎn)換后輸入 MCU，如果是數(shù)字傳感器，則通過I2C、SPI等方式直接與MCU通信輸入。
[0041] 門窗磁信號(hào)，通過電壓轉(zhuǎn)換通過10輸入MCU控制器。通過10輸入，如果輸入的是 模擬信號(hào)，則采用運(yùn)方放大，AD轉(zhuǎn)換后輸入MCU，如果是數(shù)字傳感器，則通過I2C、SPI等方式 直接與MCU通信輸入。
[0042] GSM通信通信模塊，該模塊負(fù)責(zé)連接GSM網(wǎng)絡(luò)，接收手機(jī)短信指令，接收/撥打手 機(jī)，并通過串口與MCU主控單元通信。
[0043] IXD顯示部分，負(fù)責(zé)系統(tǒng)界面顯示，菜單系統(tǒng)顯示，各個(gè)控制線參數(shù)設(shè)置顯示，一些 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的顯示等。
[0044] RS232通信部分，連PC機(jī)，與上位機(jī)進(jìn)行通信。
[0045] 光電隔離信號(hào)，連接機(jī)械式繼電器、固態(tài)繼電器從而實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭燈光照明系統(tǒng)、音 響系統(tǒng)、熱水器、油煙機(jī)、電動(dòng)窗簾、空調(diào)等家用電器的控制。
[0046] 光電隔離信號(hào)，通過大功率IGBT管。水器、電飯煲等家用電器的控制。
[0047] 如圖2所示：系統(tǒng)運(yùn)行后，先進(jìn)行初始化，然后喚醒并初始化各個(gè)外部設(shè)備，如果 初始化不成功，主機(jī)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)故障位置以及故障類型。初始化成功后，外部各個(gè)傳感器數(shù) 據(jù)采集模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到主控，主控通過軟件計(jì)算對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。掃描接 收到的紅外遙控按鍵，修改相關(guān)參數(shù)，LCD屏幕實(shí)時(shí)顯示，通過外部控制接口發(fā)送控制信號(hào)， 完成后在回到主程序的數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)。
[0048] 串口中斷服務(wù)程序：服務(wù)程序主要處理通過RS232總線與PC機(jī)通信，與GSM模塊 通信的任務(wù)，完成信號(hào)指令的接收和發(fā)送。
[0049] 外部中斷服務(wù)程序：當(dāng)有外部中斷信號(hào)時(shí)，服務(wù)程序記錄每一次中斷信號(hào)。在本系 統(tǒng)中，主要用于根據(jù)紅外通信編解碼協(xié)議解析紅外遙控?cái)?shù)據(jù)碼查詢出對(duì)應(yīng)的紅外指令。
[0050] 串口中斷服務(wù)程序主要處理通過RS232總線與PC機(jī)通信，與GSM模塊通信的任 務(wù)，完成信號(hào)指令的接收和發(fā)送；當(dāng)有外部中斷信號(hào)時(shí)，服務(wù)程序記錄每一次中斷信號(hào)。
[0051] 如圖3所示，串口中斷服務(wù)程序接收串口數(shù)據(jù)后，先將數(shù)據(jù)解析，然后修改本系統(tǒng) 中的對(duì)外控制參數(shù)，最后返回外部設(shè)備命令。當(dāng)有串口通信需求時(shí)可中斷主程序，優(yōu)先運(yùn)行 串口服務(wù)程序，運(yùn)行完服務(wù)程序后，在返回到主程序斷點(diǎn)位置繼續(xù)運(yùn)行。
[0052] 如圖4所示，外部中斷服務(wù)程序，在接受到外部紅外信號(hào)后，先將紅外信號(hào)合成為 紅外遙控碼，然后查詢紅外指令，修改系統(tǒng)參數(shù)。當(dāng)有外部中斷信號(hào)時(shí)可中斷主程序，優(yōu)先 運(yùn)行外部中斷服務(wù)程序，運(yùn)行完服務(wù)程序后，在返回到主程序斷點(diǎn)位置繼續(xù)運(yùn)行。
[0053] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此，任何熟 悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可顯而易見地得到的技術(shù)方案的簡(jiǎn) 單變化或等效替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種智能家居控制系統(tǒng)，其特征在于：包括紅外接收；紅外信號(hào)發(fā)射控制空調(diào)；火災(zāi) 煙霧傳感器、可燃?xì)怏w傳感器；亮度；濕度的模擬信號(hào)擴(kuò)展采集；GSM網(wǎng)絡(luò)信號(hào)指令；TC35 模塊；放大轉(zhuǎn)換；放大整形；電壓轉(zhuǎn)換；RS232串口通信；PC機(jī)；IXD液晶顯示系統(tǒng)；光電隔 離；開關(guān)器件；窗簾電機(jī)、抽油煙機(jī)、客廳燈、樓梯燈、音響系統(tǒng)控制器；功率控制器；電熱水 器、電飯煲執(zhí)行器件；Μ⑶主控最小系統(tǒng)組成，紅外接收部分通過解調(diào)遙控器的38KH紅外信 號(hào)接收，通過外部中斷方式傳入MCU控制器，并軟件解碼后，可識(shí)別遙控器按鍵值； 紅外發(fā)射部分：有主控MCU進(jìn)行軟件編碼的方式通過10模擬輸出連接，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射 管對(duì)外發(fā)射紅外控制信號(hào)，配合紅外接收部分，通過軟件編解碼； 火災(zāi)煙霧傳感器：通過放大、整形通過10輸入MCU控制器，采用運(yùn)放放大比較器整形通 過10輸入，如果輸入的是模擬信號(hào)，則采用運(yùn)方放大，AD轉(zhuǎn)換后輸入MCU，如果是數(shù)字傳感 器，則通過I2C、SPI的方式直接與MCU通信輸入； 可燃性氣體傳感器，通過放大、整形通過10輸入MCU控制器，采用運(yùn)放放大比較器整形 通過10輸入，如果輸入的是模擬信號(hào)，則采用運(yùn)方放大，AD轉(zhuǎn)換后輸入MCU，如果是數(shù)字傳 感器，則通過I2C、SPI等方式直接與MCU通信輸入； 亮度、溫度等模擬信號(hào)擴(kuò)展采集，通過放大、整形通過10輸入MCU控制器，采用運(yùn)放放 大比較器整形通過10輸入，如果輸入的是模擬信號(hào)，則采用運(yùn)方放大，AD轉(zhuǎn)換后輸入MCU， 如果是數(shù)字傳感器，則通過I2C、SPI等方式直接與MCU通信輸入； 門窗磁信號(hào)，通過電壓轉(zhuǎn)換通過10輸入MCU控制器，通過10輸入，如果輸入的是模擬 信號(hào)，則采用運(yùn)方放大，AD轉(zhuǎn)換后輸入MCU，如果是數(shù)字傳感器，則通過I2C、SPI的方式直接 與MCU通信輸入； GSM通信通信模塊：該模塊負(fù)責(zé)連接GSM網(wǎng)絡(luò)，接收手機(jī)短信指令，接收/撥打手機(jī)，并 通過串口與MCU主控單元通信； IXD顯示部分：負(fù)責(zé)系統(tǒng)界面顯示，菜單系統(tǒng)顯示，各個(gè)控制線參數(shù)設(shè)置顯示，一些實(shí) 時(shí)數(shù)據(jù)的顯示； RS232通信部分，連PC機(jī)，與上位機(jī)進(jìn)行通信； 光電隔離信號(hào)，連接機(jī)械式繼電器、固態(tài)繼電器從而實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭燈光照明系統(tǒng)、音響系 統(tǒng)、熱水器、油煙機(jī)、電動(dòng)窗簾、空調(diào)的家用電器的控制； 光電隔離信號(hào)，通過大功率IGBT管，水器、電飯煲等家用電器的控制。
2. -種智能家居控制方法，其特征在于，包括以下步驟： 第一步：系統(tǒng)運(yùn)行后，先進(jìn)行初始化，然后喚醒并初始化各個(gè)外部設(shè)備，如果初始化不 成功，主機(jī)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)故障位置以及故障類型； 第二步：初始化成功后，外部各個(gè)傳感器數(shù)據(jù)采集模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到主控，主控通過軟 件計(jì)算對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理； 第三步：掃描接收到的紅外遙控按鍵，修改相關(guān)參數(shù)，LCD屏幕實(shí)時(shí)顯示，通過外部控 制接口發(fā)送控制信號(hào)，完成后在回到主程序的數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)； 第四步：串口中斷服務(wù)程序主要處理通過RS232總線與PC機(jī)通信，與GSM模塊通信的 任務(wù)，完成信號(hào)指令的接收和發(fā)送；當(dāng)有外部中斷信號(hào)時(shí)，服務(wù)程序記錄每一次中斷信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G05B15/02GK104216294SQ201410470962
【公開日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】鄭晶晶, 柴遠(yuǎn)波, 肜瑤, 王永偉, 陳萬里, 劉超 申請(qǐng)人:黃河科技學(xué)院