一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)，包括至少兩個環(huán)境監(jiān)測節(jié)點、至少兩個設(shè)備監(jiān)控節(jié)點、信息處理終端、數(shù)據(jù)遠程傳輸模塊和遠程用戶管理端，至少兩個環(huán)境監(jiān)測節(jié)點、至少兩個設(shè)備監(jiān)控節(jié)點均與信息處理終端連接，信息處理終端與數(shù)據(jù)遠程傳輸模塊連接，數(shù)據(jù)遠程傳輸模塊與遠程用戶管理端通信連接，信息處理終端包括用于處理接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的第一微處理器單元、用于將第一微處理器單元處理得到的數(shù)據(jù)進行顯示和用戶觸摸信號輸入的TFT彩屏顯示模塊、用于與環(huán)境監(jiān)測節(jié)點和設(shè)備監(jiān)控節(jié)點相互通信的第一無線通信單元、用于串口通信和燒錄程序的第一串口單元、以及第一供電單元。本發(fā)明靈活性良好、維護維修方便、擴展功能較高、智能化程度良好。
【專利說明】—種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與智能家居的交叉領(lǐng)域，涉及一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展和科技的不斷提高，人們對家居環(huán)境的要求越來越高。同時由于“低碳經(jīng)濟”成為熱點話題，低碳、環(huán)保成為世界制造業(yè)的大勢所趨，因此作為綠色建筑的核心部分——智能家居系統(tǒng)將降低家庭的能耗，改變?nèi)藗兊纳盍?xí)慣，提高人們的生活質(zhì)量，促使家庭實現(xiàn)生活的現(xiàn)代化，給人們的家居生活帶來全新的感受。因此智能家居系統(tǒng)的開發(fā)和建設(shè)是未來國家經(jīng)濟發(fā)展的必然趨勢。
[0003]傳統(tǒng)智能家居系統(tǒng)往往采用被動模式，采用有線方式，需要專業(yè)人員施工，需要專門公司維護，而且其施工周期長，施工費用高，系統(tǒng)靈活性差，維護維修難，擴展功能低，建成后用戶無法更新升級。還有安全保護、環(huán)境調(diào)節(jié)、照明管理、健康監(jiān)測、家電控制等問題無法有效的解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服已有家居系統(tǒng)的靈活性較差、維護維修麻煩、擴展功能較低、智能化程度較低的不足，本發(fā)明提供了一種靈活性良好、維護維修方便、擴展功能較高、智能化程度良好的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)，包括至少兩個環(huán)境監(jiān)測節(jié)點、至少兩個設(shè)備監(jiān)控節(jié)點、信息處理終端、數(shù)據(jù)遠程傳輸模塊和遠程用戶管理端，所述至少兩個環(huán)境監(jiān)測節(jié)點、至少兩個設(shè)備監(jiān)控節(jié)點均與所述信息處理終端連接，所述信息處理終端與所述數(shù)據(jù)遠程傳輸模塊連接，所述數(shù)據(jù)遠程傳輸模塊與所述遠程用戶管理端通信連接，其中，所述的信息處理終端包括用于處理接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的第一微處理器單元、用于將第一微處理器單元處理得到的數(shù)據(jù)進行顯示和用戶觸摸信號輸入的TFT彩屏顯示模塊、用于信息處理終端與環(huán)境監(jiān)測節(jié)點和設(shè)備監(jiān)控節(jié)點相互通信的第一無線通信單元、用于串口通信和燒錄程序的第一串口單元、以及用于為第一微處理器單元、第一無線通信單元、第一串口單元和TFT彩屏顯示模塊供電的第一供電單元，所述第一微處理器單元、第一無線通信單元、第一串口單元和TFT彩屏顯示模塊均與第一供電單元連接，第一無線通信單元、第一串口單元和TFT彩屏顯示模塊均與第一微處理器單元連接。
[0007]進一步，所述的環(huán)境監(jiān)測節(jié)點包括用于采集家居室內(nèi)環(huán)境信息的傳感器模塊、用于處理傳感器模塊的采集信息的第二微處理器單元、用于與信息處理終端之間相互通信的第二無線通信單元、用于串口通信和燒錄程序的第二串口單元、以及用于為第二微處理器單元、第二無線通信單元、第二串口單元和傳感器模塊供電的第二供電單元，所述第二微處理器單元、第二無線通信單元、第二串口單元和傳感器模塊均與第二供電單元連接，所述傳感器模塊、第二無線通信單元和第二串口單元均與第二微處理器單元連接，所述第二無線通信單元與第一無線通信單元無線連接。
[0008]再進一步，所述的傳感器模塊為以下一種或至少兩種以上組合:(1)用于采集室內(nèi)溫濕度信息的溫濕度傳感器；(2)用于采集室內(nèi)光照強度信息的光敏傳感器；(3)用于采集室內(nèi)空氣質(zhì)量的灰塵傳感器；(4)用于采集煙霧濃度的煙霧傳感器；(5)用于采集火焰強度的火焰?zhèn)鞲衅鳌Ｒ部梢圆捎闷渌愋偷膫鞲衅鳌?br> [0009]更進一步，所述的設(shè)備監(jiān)控節(jié)點包括用于處理控制命令和被控設(shè)備的工作狀態(tài)信息的第三處理器單元、用于與信息處理終端之間相互通信的第三無線通信單元、用于串口通信和燒錄程序的第三串口單元、用于被控設(shè)備的控制模塊、以及用于為第三微處理器單元、第三無線通信單元、第三串口單元和被控設(shè)備的控制模塊供電的第三供電單元，所述第三微處理器單元、第三無線通信單元、第三串口單元和被控設(shè)備的控制模塊均與第三供電單元連接，所述被控設(shè)備的控制模塊、第三無線通信單元和第三串口單元均與第三微處理器單元連接，所述第三無線通信單元與第一無線通信單元無線連接。
[0010]所述的被控設(shè)備的控制模塊包括LED燈控制電路、紅外監(jiān)控報警電路和電控鎖控制電路，也可以包括其他控制模塊。
[0011]本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在:本發(fā)明將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運用到智能家居系統(tǒng)中，采用低功耗、低成本、多功能和部署簡易的環(huán)境監(jiān)測節(jié)點和設(shè)備監(jiān)控節(jié)點，讓所有節(jié)點自組織成一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，并提供遠程數(shù)據(jù)傳輸和設(shè)備控制功能，最終實現(xiàn)對室內(nèi)環(huán)境信息的采集、處理和傳輸，實現(xiàn)對室內(nèi)設(shè)備的檢測和控制。本發(fā)明可有效解決傳統(tǒng)家居存在的問題，具有無需布線、擴展靈活、不占空間、低能耗、高效率、綠色環(huán)保等特點，為智能家居系統(tǒng)提供一種全新的解決手段，可優(yōu)化人們的生活方式和居住環(huán)境，滿足人們對生活環(huán)境智能、舒適、安全要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的智能家居系統(tǒng)的工作狀態(tài)示意圖；
[0013]圖2是本發(fā)明的信息處理終端的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3是本發(fā)明的環(huán)境監(jiān)測節(jié)點的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4是本發(fā)明的設(shè)備監(jiān)控節(jié)點的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖5是本發(fā)明的TFT彩屏顯示模塊的電路原理圖；
[0017]圖6是本發(fā)明的第一無線通信單元的電路原理圖；
[0018]圖7是本發(fā)明的第一串口單元的電路原理圖；
[0019]圖8是本發(fā)明的第一供電單元的電路原理圖；
[0020]圖9是本發(fā)明的第一微處理器單元的電路原理圖；
[0021]圖10是本發(fā)明的傳感器模塊的電路原理圖；
[0022]圖11是本發(fā)明的第二無線通信單元的電路原理圖；
[0023]圖12是本發(fā)明的第二串口單元的電路原理圖；
[0024]圖13是本發(fā)明的第二供電單元的電路原理圖；
[0025]圖14是本發(fā)明的第二微處理器單元的電路原理圖；
[0026]圖15是本發(fā)明的LED燈控制電路的電路原理圖；[0027]圖16是本發(fā)明的紅外監(jiān)控報警電路的電路原理圖；
[0028]圖17是本發(fā)明的電控鎖控制電路的電路原理圖；
[0029]圖18是本發(fā)明的第三無線通信單元的電路原理圖；
[0030]圖19是本發(fā)明的第三串口單元的電路原理圖；
[0031]圖20是本發(fā)明的第三供電單元的電路原理圖；
[0032]圖21是本發(fā)明的第三微處理器單元的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
[0034]參照圖1?圖21，一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)，包括至少兩個環(huán)境監(jiān)測節(jié)點1、至少兩個設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2、信息處理終端3、數(shù)據(jù)遠程傳輸模塊4和遠程用戶管理端5，所述至少兩個環(huán)境監(jiān)測節(jié)點、至少兩個設(shè)備監(jiān)控節(jié)點均與所述信息處理終端連接，所述信息處理終端與所述數(shù)據(jù)遠程傳輸模塊連接，所述數(shù)據(jù)遠程傳輸模塊與所述遠程用戶管理端通信連接。
[0035]如圖2所示，所述的信息處理終端3:包括用于處理接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的第一微處理器單元；
[0036]用于將第一微處理器單元處理得到的數(shù)據(jù)進行顯示和用戶觸摸信號輸入的TFT彩屏顯示模塊；
[0037]用于信息處理終端與環(huán)境監(jiān)測節(jié)點、設(shè)備監(jiān)控節(jié)點相互通信的第一無線通信單元;
[0038]用于串口通信和燒錄程序的第一串口單元；
[0039]用于為第一微處理器單元、第一無線通信單元、第一串口單元和TFT彩屏顯示模塊供電的第一供電單元。
[0040]所述第一微處理器單元、第一無線通信單元、第一串口單元和TFT彩屏顯示模塊均與第一供電單元連接，第一無線通信單元、第一串口單元和TFT彩屏顯示模塊均與第一微處理器單元連接。
[0041]如圖3所示，所述的環(huán)境監(jiān)測節(jié)點1:包括用于采集家居室內(nèi)環(huán)境的傳感器模塊；
[0042]用于處理傳感器模塊的采集信息的第二微處理器單元；
[0043]用于與信息處理終端之間相互通信的第二無線通信單元；
[0044]用于串口通信和燒錄程序的第二串口單元；
[0045]用于為第二微處理器單元、第二無線通信單元、第二串口單元和傳感器模塊供電的第二供電單元。
[0046]所述第二微處理器單元、第二無線通信單元、第二串口單元和傳感器模塊均與第二供電單元連接，所述傳感器模塊、第二無線通信單元和第二串口單元均與第二微處理器單元連接。
[0047]所述的傳感器模塊:包括用于采集室內(nèi)溫濕度信息的溫濕度傳感器；
[0048]用于采集室內(nèi)光照強度的光敏傳感器；
[0049]用于采集室內(nèi)空氣質(zhì)量的灰塵傳感器；
[0050]用于采集煙霧濃度的煙霧傳感器；[0051 ] 用于采集火焰強度的火焰?zhèn)鞲衅鳌?br> [0052]當(dāng)然，也可以包括其他類型的傳感器。
[0053]如圖4所示，設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2:包括用于處理控制命令和被控設(shè)備的工作狀態(tài)信息的第三處理器單元；
[0054]用于與信息處理終端之間相互通信的第三無線通信單元；
[0055]用于串口通信和燒錄程序的第三串口單元；
[0056]用于被控設(shè)備的控制模塊；
[0057]用于為第三微處理器單元、第三無線通信單元、第三串口單元和被控設(shè)備的控制模塊供電的第三供電單元。
[0058]所述第三微處理器單元、第三無線通信單元、第三串口單元和被控設(shè)備的控制模塊均與第三供電單元連接，所述被控設(shè)備的控制模塊、第三無線通信單元和第三串口單元均與第三微處理器單元連接，所述第二無線通信單元、第三無線通信單元均與第一無線通信單元無線連接。
[0059]所述的被控設(shè)備的控制模塊包括LED燈控制電路、紅外監(jiān)控報警電路和電控鎖控制電路。當(dāng)然，也可以包括其他控制模塊。
[0060]如圖5所示，所述的TFT彩屏顯示模塊電路:TFT彩屏顯示模塊接口 U6_l的I腳與+3.3V直流電源電壓連接，2腳接地，3?7腳分別與單片機U4_l的40?44腳連接，8?10腳分別與單片機U4_l的I?3腳連接，11?18腳分別與單片機U4_l的30?37腳連接，19?27腳分別與單片機U4_l的9腳、10腳、27腳、29腳、39腳、26腳、24腳、28腳和25腳連接，29腳、31腳分別與單片機U4_l的7腳和8腳連接，28腳、30腳和32腳懸空。
[0061]如圖6所示，所述的第一無線通信單元電路:無線通信模塊U7_l的I?4腳分別與指示燈D2_l?D5_l的陰極連接，5?8腳分別與撥碼開關(guān)S3_l的5?8腳連接，9腳懸空，10腳經(jīng)電容C17_l后接地，10腳經(jīng)電阻R10_l后與+5V直流電源電壓連接，14腳接地，15腳與單片機U4_l的18腳連接，16腳與單片機U4_l的19腳連接，17腳與+5V直流電源電壓連接，18腳接地，11?13腳懸空。撥碼開關(guān)S3_l的I?4腳分別與電阻R16_l?R19_l的一端連接。電阻R16_l?R19_l的另一端均接地。指示燈D2_l?D5_l的陽極分別與電阻Rll_l?R14_l的一端連接，電阻Rll_l?R14_l的另一端與+3.3V直流電源電壓連接。
[0062]如圖7所示，所述的第一串口單元電路:串口模塊J2_l的5腳接地，2腳與電平轉(zhuǎn)換芯片U5_l的14腳連接，3腳與電平轉(zhuǎn)換芯片U5_l的13腳連接，I腳、4腳和6腳?9腳懸空；串口模塊J3_l的5腳接地，2腳與電平轉(zhuǎn)換芯片U5_l的7腳連接，3腳與電平轉(zhuǎn)換芯片U5_l的8腳連接，I腳、4腳和6腳?9腳懸空；電平轉(zhuǎn)換芯片U5_l的I腳經(jīng)電容C16_l后與其3腳連接，4腳經(jīng)電容C15_l后與其5腳連接，2腳經(jīng)電容C13_l后與+5V直流電源電壓連接，6腳經(jīng)電容C12_l后接地，15腳接地，15腳與電容C14_l的一端連接，16腳與+5V直流電源電壓連接，16腳與電容C14_l的另一端連接，11腳與單片機U4_l的19腳連接，12腳與單片機U4_l的18腳連接，9腳與接單片機U4_l的4腳連接，10腳與單片機U4_l的5腳連接。
[0063]如圖8所示，所述的第一供電單元電路:包括第一+3.3V直流電源電壓輸出電路和第一 +5V直流電源電壓輸出電路。
[0064]第一 +3.3V直流電源電壓輸出電路:電源插座Pl_l的I腳與電源管理芯片Ul_l的I腳和5腳連接，2腳和3腳接地；電源管理芯片Ul_l的2腳懸空，3腳和6腳與鎖扣開關(guān)Sl_l的2腳連接，4腳與鋰電池BATl的正極連接；電源管理芯片U2_l的I腳經(jīng)電阻R2_l后與指示燈Dl_l的陰極連接，2腳與鋰電池BATl的陰極連接且接地，3腳與鋰電池BATl的正極連接，4腳與電源插座Pl_l的I腳連接，5腳經(jīng)電阻Rl_l后接地；指示燈Dl_l的陽極與鎖扣開關(guān)Sl_l的2腳連接；鎖扣開關(guān)Sl_l的3腳懸空，2腳與電源管理芯片Ul_l的6腳連接，I腳經(jīng)電容Cl_l后接地，I腳經(jīng)電阻R7_l后與電源管理芯片U3_l的8腳連接，I腳經(jīng)電阻R7_l和電容C3_l后接地；電源管理芯片U3_l的I腳經(jīng)電阻R4_l后接地，2腳懸空，3腳經(jīng)電感Ll_l后與其4腳連接，5腳接地，6腳輸出+3.3V直流電源電壓，6腳經(jīng)電阻R5_l和電阻R6_l后接地，6腳經(jīng)電阻R5_l后與電源管理芯片U3_l的9腳連接，6腳均與電容C4_l、C5_l、C6_l的一端連接，7腳懸空，8腳經(jīng)電容C3_l后接地，8腳經(jīng)電阻R7_l后與鎖扣開關(guān)Sl_l的I腳連接，9腳經(jīng)電阻R3_l和電容C2_l后與其10腳連接；電容C4_l、C5_1、C6_1的另一端均接地；電源指示燈D6_l陰極接地，陽極與電阻R15_l的一端連接。電阻R15_l的另一端與+3.3V直流電源電壓連接。
[0065]第一+5V直流電源電壓輸出電路:電源管理芯片U9_l的I腳接地，2腳與二極管D7_l的陰極連接，2腳輸出+5V直流電源電壓，3腳與二極管D7_l的陽極連接，3腳與電感L2_l的一端連接；電感L2_l的另一端與鎖扣開關(guān)Sl_l的I腳連接，且經(jīng)電容C18_l后接地。
[0066]如圖9所示，所述的第一微處理器單元電路:單片機U4_l的11腳與晶振Yl_l的一端連接，12腳與晶振Yl_l的另一端連接，11腳和12腳分別經(jīng)電容C7_l、電容C8_l接地，13腳與電阻R9_l的一端連接，電阻R9_l的另一端均與電容C9_l、電阻R8_l和按鍵S2_l的一端連接。電容C9_l的另一端和按鍵S2_l的另一端與+3.3V直流電源電壓連接，電阻R8_l的另一端接地。單片機U4_l的14腳均與電容C10_l的一端和電解電容Cll_l的陽極連接且與+3.3V直流電源電壓連接，16腳均與電容C10_l的另一端和電解電容Cll_l的陰極連接且接地，40?44腳與I?3腳分別與排阻Jl_l的2?9腳連接，排阻Jl_l的I腳與+3.3V直流電源電壓連接。單片機U4_l的40?44腳、I?3腳和30?37腳分別與TFT彩屏顯示模塊接口 U6_l的3?18腳連接，9腳、10腳、27腳、29腳、39腳、26腳、24腳、28腳和25腳分別與TFT彩屏顯示模塊接口 U6_l的19?27腳連接，7腳和8腳分別與TFT彩屏顯示模塊接口 U6_l的29腳、31腳連接，18腳、19腳分別與無線通信模塊U7_l的15腳、16腳和電平轉(zhuǎn)換芯片U5_l的12腳、11腳連接，4腳、5腳分別與電平轉(zhuǎn)換芯片U5_l的9腳、10腳連接。
[0067]所述的單片機U4_l的芯片型號為STC15L2K60S2，實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測節(jié)點I和設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2的數(shù)據(jù)接收、處理和顯示，實現(xiàn)設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2的控制命令接收、處理和發(fā)送。所述的TFT彩屏顯示模塊U6_l為3.2寸TFT LCD，型號為SPC-S95160，實現(xiàn)信息處理終端的數(shù)據(jù)顯示和用戶觸摸信號輸入。所述的無線通信模塊U7_l的型號為SZ05，所述的電平轉(zhuǎn)換芯片U5_l的型號為MAX232，所述的電源管理芯片Ul_l型號為FDDMA2P853，所述的電源管理芯片U2_l的型號為LTC4054，所述的電源管理芯片U3_l的型號為GS3406，所述的電源管理芯片U9_l的型號為ME2108A50PG。
[0068]如圖10所示，所述的溫濕度傳感器J6_2的I腳接地，2腳與單片機U4_2的31腳連接，2腳經(jīng)電阻R17_2后與+3.3V直流電源電壓連接，3腳與單片機U4_2的30腳連接，4腳與+3.3V直流電源電壓連接，4腳經(jīng)電容Cl7_2后接地，5?8腳懸空。所述的光敏傳感器J3_2的2腳與+3.3V直流電源電壓連接，I腳與單片機U4_2的7腳連接，I腳經(jīng)電阻R14_2后接地。所述的灰塵傳感器J4_2的I腳經(jīng)電容C19_2后接地，I腳經(jīng)電阻R16_2后與+5V直流電源電壓連接，2腳和4腳接地，2腳和4腳與晶體管Ql_2的集電極連接，3腳與晶體管Ql_2的發(fā)射極連接，5腳與單片機U4_2的10腳連接，6腳與+5V直流電源電壓連接，晶體管Ql_2的基極與單片機U4_2的9腳連接。所述的火焰?zhèn)鞲衅鱆7_2的I腳與+3.3V直流電源電壓連接，2腳與單片機U4_2的8腳連接，2腳經(jīng)電阻R15_2后接地。所述的煙霧傳感器J5_2的2腳、4腳和6腳與+5V直流電源電壓連接，5腳接地，I腳和3腳與電位器Rll_2的I腳連接，電位器Rll_2的2腳接地，電位器Rll_2的3腳均與單片機U4_2的4腳和運算放大器U7_2的3腳連接；運算放大器U7_2的I腳、5腳和8腳懸空，2腳經(jīng)電阻R12_2后接地，2腳經(jīng)電阻R13_2后與其6腳連接，3腳與單片機U4_2的4腳連接，運算放大器U7_2的4腳接地，7腳與+5V直流電源電壓連接，7腳經(jīng)電容C18_2后接地，6腳與單片機U4_2的5腳連接，6腳經(jīng)電阻R13_2、R12_2后接地，6腳經(jīng)電阻R13_2后與其2腳連接。
[0069]如圖11所示，所述的第二無線通信單元電路:無線通信模塊U5_2的I?4腳分別與指示燈Dl_2?D4_2的陰極連接，5?8腳分別與撥碼開關(guān)Sl_2的5?8腳連接，9腳、11腳、12腳和13腳懸空，10腳經(jīng)電容Cll_2后接地，10腳經(jīng)電阻R10_2后與+5V直流電源電壓連接，14腳接地，15腳和16腳分別與單片機U4_2的18腳和19腳連接，17腳與+5V直流電源電壓連接，18腳接地。撥碼開關(guān)Sl_2的I?4腳分別與電阻R6_2?R9_2的一端連接，電阻R6_2?R9_2的另一端均接地。指示燈Dl_2?D4_2的陽極分別與電阻Rl_2?R4_2的一端連接，電阻Rl_2?R4_2的另一端與+3.3V直流電源電壓連接。
[0070]如圖12所示，所述的第二串口單元電路:串口模塊J2_2的5腳接地，2腳與電平轉(zhuǎn)換芯片U3_2的14腳連接，3腳與電平轉(zhuǎn)換芯片U3_2的13腳連接，4腳和6?9腳懸空；電平轉(zhuǎn)換芯片U3_2的I腳經(jīng)電容C9_2后與其3腳連接，4腳經(jīng)電容C10_2后與其5腳連接，2腳經(jīng)電容C7_2后與+5V直流電源電壓連接，6腳經(jīng)電容C6_2后接地，15腳與電容C8_2的一端連接且接地，16腳與電容C8_2的另一端連接且與+5V直流電源電壓連接，11腳、12腳分別與單片機的19腳和18腳連接，7腳、8腳、9腳和10腳懸空。
[0071]如圖13所示，所述的第二供電單元電路:包括第二+5V直流電源電壓輸出電路和第二 +3.3V直流電源電壓輸出電路。
[0072]第二 +5V直流電源電壓輸出電路:電源電壓降壓模塊Ul_2的I腳與電源插座Jl_2的2腳連接，2腳與電源插座Jl_2的I腳連接，3腳輸出+5V直流電源電壓，3腳與電源管理芯片U2_2的3腳連接且與電解電容C2_2的陽極和電容C3_2的一端連接，4腳接地；電解電容C2_2的陰極和電容C3_2的另一端接地；電源插座Jl_2的I腳與220V交流電源電壓的火線連接，電源插座Jl_2的2腳與220V交流電源電壓的零線連接。
[0073]第二+3.3V直流電源電壓輸出電路:電源管理芯片U2_2的I腳接地，2腳輸出+3.3V直流電源電壓，3腳與電源電壓降壓模塊Ul_2的3腳連接，2腳與電解電容C4_2的陽極和電容C5_2的一端連接。電解電容C4_2的陰極和電容C5_2的另一端接地。電源指示燈D5_2的陰極接地，陽極與電阻R5_2的一端連接。電阻R5_2的另一端與+3.3V直流電源電壓連接。
[0074]如圖14所示，所述的第二微處理器單元電路:單片機U4_2的11腳與晶振Yl_2的一端連接，12腳與晶振Yl_2另一端連接，11腳和12腳分別經(jīng)電容C12_2、電容C13_2后接地，13腳與電阻R9_2的一端連接，電阻R9_2的另一端均與電容C14_2、電阻R18_2和按鍵S2_2的一端連接。電容C14_2的另一端和按鍵S2_2的另一端與+3.3V直流電源電壓連接，電阻R18_2的另一端接地。單片機U4_2的14腳均與電容C15_2的一端和電解電容C16_2的陽極連接且與+3.3V直流電源電壓連接，16腳與電容C15_2的另一端和電解電容C16_2的陰極連接且接地，40?44腳與I?3腳分別與排阻J8_2的2?9腳連接，排阻J8_2的I腳與+3.3V直流電源電壓連接，4腳與運算放大器U7_2的3腳連接，5腳與運算放大器U7_2的6腳連接，7腳與光敏傳感器J3_2的I腳連接，8腳與火焰?zhèn)鞲衅鱆7_2的2腳連接，9腳與晶體管Ql_2的基極連接，10腳與灰塵傳感器J4_2的5腳連接，18腳均與電平轉(zhuǎn)換芯片U3_2的12腳和無線通信模塊U5_2的15腳連接，19腳均與電平轉(zhuǎn)換芯片U3_2的11腳和無線通信模塊U5_2的16腳連接，30腳與溫濕度傳感器J6_2的3腳連接，31腳與溫濕度傳感器J6_2的2腳連接。
[0075]所述的單片機U4_2的芯片型號為STC15L2K60S2，實現(xiàn)傳感器模塊信息的采集、處理和發(fā)送。所述的無線通信模塊U5_2的型號為SZ05，所述的電平轉(zhuǎn)換芯片U3_2的型號為MAX232，所述的電源管理芯片Ul_2的型號為APV-12-5，所述的電源管理芯片U2_2的型號為AMSl117-3.3，所述的溫濕度傳感器J6_2的型號為SHT11，所述的灰塵傳感器J4_2的型號為GP2Y1010AU0F，所述的火焰?zhèn)鞲衅鱆7_2的型號為JNHB1004，所述的煙霧傳感器J5_2的型號為MQ-2，所述的光敏傳感器J3_2的型號為普通光敏電阻。
[0076]如圖15所示，所述的LED燈控制電路:LED燈驅(qū)動芯片U7_3的I腳與單片機U5_3的4腳連接，2腳與+5V直流電源電壓連接，3腳接地，4腳經(jīng)電阻R20_3后接地，5腳與LED燈接口 J2_3的2腳連接；繼電器U8_3的4腳懸空，3腳與LED燈接口 J2_3的I腳連接，5腳與+12V直流電源電壓連接，2腳與+5V直流電源電壓連接，I腳與晶體管Ql_3的發(fā)射極連接；晶體管Ql_3的集電極接地，發(fā)射極與繼電器U8_3的I腳連接，基極經(jīng)R12_3后與+5V直流電源電壓連接，基極與光電耦合器U9_3的4腳連接；光電耦合器U9_3的I腳與晶體管Q2_3的集電極連接，2腳和3腳接地，4腳與晶體管Ql_3的基極連接；晶體管Q2_3的基極與單片機U5_3的30腳連接，集電極與光電耦合器U9_3的I腳連接，發(fā)射極經(jīng)電阻Rll_3后與+3.3V直流電源電壓連接；LED燈接口 J2_3的I腳與繼電器U8_3的3腳連接，I腳經(jīng)電容C18_3后接地，2腳與LED驅(qū)動芯片U7_3的5腳連接。
[0077]如圖16所示，所述的紅外監(jiān)控報警電路:熱釋電紅外傳感器J3_3的I腳經(jīng)電阻R19_3后與單片機U5_3的32腳連接，I腳經(jīng)電阻R19_3、R18_3后接地，2腳與+3.3V直流電源電壓連接，3腳接地；音樂集成芯片U6_3的I腳與+3.3V直流電源電壓連接，2腳懸空，3腳與晶體管Q6_3的基極連接，4腳和5腳均與晶體管Q5_3的集電極連接，6腳經(jīng)電阻R17_3后與其7腳連接；晶體管Q5_3的基極經(jīng)電阻R15_3后與單片機U5_3的31腳連接，發(fā)射極接地，集電極與音樂集成芯片U6_3的5腳連接，集電極經(jīng)電阻R16_3后與+3.3V直流電源電壓連接；晶體管Q6_3的基極與音樂集成芯片U6_3的3腳連接，發(fā)射極與+3.3V直流電源電壓連接，集電極與揚聲器SPEAKER的一端連接，揚聲器SPEAKER的另一端接地。
[0078]如圖17所示，所述的電控鎖控制電路:繼電器Ull_3的4腳懸空，3腳與電控鎖接口 J6_3的2腳連接，5腳與+12V直流電源電壓連接，2腳與+5V直流電源電壓連接，I腳與晶體管Q4_3的發(fā)射極連接；晶體管Q4_3的集電極接地，發(fā)射極與繼電器Ull_3的I腳連接，基極經(jīng)R14_3后與+5V直流電源電壓連接，基極與光電耦合器U10_3的4腳連接；光電耦合器U10_3的I腳與晶體管Q3_3的集電極連接，2腳和3腳接地，4腳與晶體管Q4_3的基極連接；晶體管Q3_3的基極與單片機U5_3的33腳連接，集電極與光電耦合器U10_3的I腳連接，發(fā)射極經(jīng)電阻R13_3后與+3.3V直流電源電壓連接；電控鎖接口 J6_3的I腳與+12V直流電源電壓連接，2腳與繼電器Ull_3的4腳連接，電控鎖接口 J5_3的3腳和4腳接地。
[0079]如圖18所示，所述的第三無線通信單元電路:無線通信模塊U12_3的I?4腳分別與指示燈Dl_3?D4_3的陰極連接，5?8腳分別與撥碼開關(guān)Sl_3的5?8腳連接，9腳、11腳、12腳和13腳懸空，10腳經(jīng)電容C17_3后接地，10腳經(jīng)電阻R10_3后與+5V直流電源電壓連接，14腳接地，15腳和16腳分別與單片機U5_3的18腳和19腳連接，17腳與+5V直流電源電壓連接，18腳接地。撥碼開關(guān)Sl_3的I?4腳分別與電阻R6_3?R9_3的一端連接，電阻R6_3?R9_3的另一端均接地。指示燈Dl_3?D4_3的陽極分別與電阻Rl_3?R4_3的一端連接，電阻Rl_3?R4_3的另一端與+3.3V直流電源電壓連接。
[0080]如圖19所示:所述的第三串口通信單元電路:串口模塊Jl_3的5腳接地，2腳與電平轉(zhuǎn)換芯片U4_3的14腳連接，3腳與電平轉(zhuǎn)換芯片U4_3的13腳連接，4腳和6?9腳懸空；電平轉(zhuǎn)換芯片U4_3的I腳經(jīng)電容Cll_3后與其3腳連接，4腳經(jīng)電容C10_3后與其5腳連接，2腳經(jīng)電容C7_3后與+5V直流電源電壓連接，6腳經(jīng)電容C8_3后接地，15腳與電容C9_3的一端連接且接地，16腳與電容C9_3的另一端連接且與+5V直流電源電壓連接，11腳、12腳分別與單片機U5_3的19腳、18腳連接，7腳、8腳、9腳和10腳懸空。
[0081]如圖20所示，所述的第三供電單元電路:包括+12V電壓輸出電路、第三+5V直流電源電壓輸出電路和第三+3.3V直流電源電壓輸出電路。
[0082]+12V電壓輸出電路:電源電壓降壓模塊Ul_3的I腳與電源插座J4_3的2腳連接，2腳與電源插座J4_3的I腳連接，3腳輸出+12V直流電源電壓，3腳均與電解電容Cl_3的陽極和電容C2_3的一端連接，4腳接地。電解電容Cl_3的陰極和電容C2_3的另一端均接地。
[0083]第三+5V直流電源電壓輸出電路:電源管理芯片U2_3的I腳與電源電壓降壓模塊Ul_3的3腳連接，3腳和5腳接地，2腳經(jīng)電感Ll_3后輸出+5V直流電源電壓，2腳經(jīng)電感Ll_3后與其4腳連接，2腳經(jīng)電感Ll_3和電解電容C4_3的陽極后接地，2腳與二極管D6_3的陰極連接，4腳經(jīng)電解電容C4_3的陽極后接地；二極管D6_3的陽極接地。
[0084]第三+3.3V直流電源電壓輸出電路:電源管理芯片U3_3的3腳與第三+5V直流電源電壓連接，I腳接地，2腳輸出+3.3V直流電源電壓，2腳與電解電容C5_3的陽極和電容C6_3的一端連接。電解電容C5_3的陰極和電容C6_3的另一端接地。電源指示燈D5_3的陰極接地，陽極與電阻R5_3的一端連接；電阻R5_3的另一端與+3.3V直流電源電壓連接。
[0085]如圖21所示，所述的第三微處理器單元電路:單片機U5_3的11腳與晶振Yl_3的一端連接，12腳與晶振Yl_3的另一端連接，11腳和12腳分別經(jīng)電容C12_3、電容C13_3后接地，13腳與電阻R22_3的一端連接，電阻R22_3的另一端均與電容C14_3、電阻R21_3和按鍵S2_3的一端連接。電容C14_3的另一端和按鍵S2_3的另一端與+3.3V直流電源電壓連接，電阻R21_3的另一端接地。單片機U5_3的14腳均與電容C15_3的一端和電解電容C16_3的陽極連接且與+3.3V直流電源電壓連接，16腳與電容C15_3的另一端和電解電容C16_3的陰極連接且接地，40?44腳與I?3腳分別與排阻J5_3的2?9腳連接，排阻J5_3的I腳與+3.3V直流電源電壓連接。單片機U5_3的4腳與LED燈驅(qū)動芯片U7_3的I腳連接，18腳和19腳分別與電平轉(zhuǎn)換芯片U4_3的12腳和11腳連接，18腳和19腳分別與無線通信模塊U12_3的15和16腳連接，30腳與晶體管Q2_3的基極連接，31腳經(jīng)電阻R15_3后與晶體管Q5_3的基極連接，32腳經(jīng)電阻R19_3與熱釋電紅外傳感器J3_3的I腳連接，33腳與晶體管Q3_3的基極連接。
[0086]所述的U5_3的芯片型號為STC15L2K60S2，實現(xiàn)控制命令的接收、處理和反饋和設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集、處理和發(fā)送。所述的電源管理芯片U3_3的型號為AMS1117-3.3V，所述的電源管理芯片U2_3的型號為LM2576-5.0，所述的電源電壓降壓模塊Ul_3的型號為APV-12-12，所述的電平轉(zhuǎn)換芯U4_3的型號為MAX232，所述的無線通信模塊U12_3的型號為SZ05，所述的LED燈驅(qū)動芯片U7_3的型號為CAT4101，所述的光電耦合器U9_3和U10_3的型號均為PC817，所述的繼電器U8_3和Ull_3的型號均為0VR-SH-205L，所述的音樂集成芯片U6_3的型號為KD-9561。
[0087]如圖1所示，使用本發(fā)明時，將環(huán)境監(jiān)測節(jié)點I安裝在室內(nèi)大廳或房間內(nèi)，將設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2安裝在被控設(shè)備的附近。環(huán)境監(jiān)測節(jié)點I采集室內(nèi)溫度、濕度、光照強度、灰塵濃度、煙霧濃度、火焰強度等信息，通過環(huán)境監(jiān)測節(jié)點I的第二無線通信單元與信息處理終端3的第一無線通信單元通信，將其采集的環(huán)境信息上報到信息處理終端3。信息處理終端3接收和顯示環(huán)境監(jiān)測節(jié)點I采集的室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)。信息處理終端3接收和分析用戶的控制命令，將其第一無線通信單元與設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2的第三無線通信單元通信，無線發(fā)送控制命令到設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2和接收設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2的被控設(shè)備的工作狀態(tài)信息。設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2接收控制命令，通過被控設(shè)備的控制模塊改變被控設(shè)備的工作狀態(tài)，反饋被控設(shè)備的工作狀態(tài)信息。室內(nèi)用戶可直接通過信息處理終端3獲取室內(nèi)家居的環(huán)境信息和監(jiān)控室內(nèi)的設(shè)備。使用本發(fā)明時，可將信息處理終端3的第一串口單元與數(shù)據(jù)傳輸遠程模塊4連接，將遠程用戶管理端5與數(shù)據(jù)遠程傳輸模塊4的3G傳輸單元通信。室外用戶可通過遠程用戶管理端獲取室內(nèi)家居的環(huán)境信息和監(jiān)控室內(nèi)的設(shè)備。
[0088]本發(fā)明的具體工作過程如下:
[0089]用戶可通過本發(fā)明在室外和室內(nèi)獲取室內(nèi)環(huán)境信息和被控設(shè)備的工作狀態(tài)信息，控制被控設(shè)備。其具體工作可分成信息上報和命令發(fā)送兩部分。信息上報的具體工作過程如下:首先，環(huán)境監(jiān)測節(jié)點I的第二微控制器單元每間隔0.5h時間通過傳感器模塊獲取溫度、濕度、光照強度、灰塵濃度等信息，每間隔7s時間通過傳感器模塊獲取火焰強度、煙霧濃度等信息。設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2的第三微控制器單元每間隔7s時間通過被控設(shè)備的控制模塊獲取LED燈、電控鎖、紅外監(jiān)控報警電路等被控設(shè)備的工作狀態(tài)信息。然后，環(huán)境監(jiān)測節(jié)點I通過第二無線通信單元和設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2通過第三無線通信單元發(fā)送信息包(如1319YYYYYYYWXXXXXXX, 13代表數(shù)據(jù)包頭，19代表數(shù)據(jù)長度，YYYYYYY代表環(huán)境監(jiān)測節(jié)點I或設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2的地址，W代表上報信息類型，XXXXXXX代表有效數(shù)據(jù)信息)到信息處理終端3。接著，信息處理終端3通過第一無線通信單元接收來自第二無線通信單元和第三無線通信單元的信息包，在TFT彩屏顯示模塊上顯示。其次，信息處理終端3可通過第一串口單元轉(zhuǎn)發(fā)信息包到數(shù)據(jù)遠程傳輸端4。最后，數(shù)據(jù)遠程傳輸端4通過公網(wǎng)將信息包傳輸?shù)竭h程用戶管理端5。命令發(fā)送的具體工作過程如下:首先，室外用戶可通過遠程用戶管理端5發(fā)送控制命令(如1514YYYYYYYDXX，其中15代表命令頭，14代表命令位數(shù)，YYYYYYY代表設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2的地址，D代表設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2所連接的被控設(shè)備類型，XX代表被控設(shè)備的工作狀態(tài))，并通過公網(wǎng)傳輸給數(shù)據(jù)遠程傳輸端4。數(shù)據(jù)遠程傳輸端4接收控制命令后，通過第一串口單元轉(zhuǎn)發(fā)給信息處理終端3。其次，信息處理終端3通過第一串口單元接收控制命令，也可通過TFT彩屏顯示模塊分析室內(nèi)用戶的觸摸信號，并通過第一無線通信單元將對應(yīng)的控制命令發(fā)送給設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2。設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2接收和分析控制命令，對被控設(shè)備執(zhí)行操作。
[0090]第一供電單元為信息處理終端3提供電源，如圖8所示，Pl_l為外接電源接口，夕卜接電源的輸入電源電壓為+5V直流電源電壓。當(dāng)供電電源為Pl_l外接輸入+5V直流電源電壓時，通過電源管理芯片Ul_l輸出+5V直流電源電壓，電源指示燈Dl_l點亮，通過電源管理芯片Ul_l和U2_l為3.7V鋰電池BATl充電。當(dāng)供電電源不為Pl_l外接輸入+5V直流電源電壓時，鋰電池BATl通過電源管理芯片Ul_l輸出3.7V電源電壓。U3_l電源管理芯片GS3406 (理論輸入電壓范圍為 1.8V-5.5V)、電感 Ll_l、電阻 R4_l、R3_l、R5_l、R6」、R7_l、電容C2_l、C3_l、C4_l、C5_l、C6_l連接成穩(wěn)壓電路，將5V或3.7V直流電源電壓降壓后輸出+3.3V直流電源電壓，最大輸出電流為600mA，發(fā)光二極管D6_l點亮。U9_l電源管理芯片ME2108A50PG (理論輸入電壓范圍為0.9V-8V)、電感L2_l、電容C18_l、C19_1、C20_l、二極管D7_l連接成穩(wěn)壓電路，將直流電源電壓升壓到5V直流電源電壓，最大輸出電流為400mA。
[0091]第一串口單元為信息處理終端3提供串口通信接口和數(shù)據(jù)傳輸遠程端接口，如圖7所示，U5_l電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232是單電源雙RS-232收發(fā)芯片，采用單一 +5V直流電源電壓供電，與電容C12_1、C13_1、C14_1、C15_1、C16_1連接成標(biāo)準(zhǔn)的RS-232通信接口，實現(xiàn)單片機U4_l的TTL電平與計算機的RS-232電平之間的轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)傳輸遠程端4與串口模塊J3_l連接，實現(xiàn)串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)IP數(shù)據(jù)的功能。
[0092]第一無線通信單元為信息處理終端3提供無線通信接口，如圖6所示，SZ05無線通信模塊接 口 U7_l 與發(fā)光二極管 D2_l、D3_l、D4_l、D5_l、電阻 Rl 1_1、R12_l、R13_l、R14_l連接成無線通信模塊的工作指示燈電路，若節(jié)點建網(wǎng)成功，發(fā)光二極管D4_l點亮，若接收或發(fā)送一次數(shù)據(jù)，發(fā)光二極管D2_l閃爍一次,若系統(tǒng)正常運行,發(fā)光二極管D3_l間隔I秒閃爍，若系統(tǒng)異常，發(fā)光二極管D5_l點亮。SZ05無線通信模塊接口 U7_l與撥碼開關(guān)S3_l、電阻R16_1、R17_1、R18_1、R19_1連接成無線通信模塊的配置電路，該無線通信模塊通過串口發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。
[0093]第一微處理器單元是信息處理終端3的控制核心。首先開啟第一供電單元，第一微處理器單元初始化TFT彩屏顯示模塊，在TFT彩屏顯示模塊上顯示環(huán)境監(jiān)測節(jié)點I和設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2的登陸主界面窗口。第一微處理器單元等待觸摸信號，根據(jù)觸摸信號進入環(huán)境監(jiān)測節(jié)點I或設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2的子界面。若進入環(huán)境監(jiān)測節(jié)點I的子界面，第一微處理器單元將對第一無線通信單元接收到的環(huán)境監(jiān)測節(jié)點I數(shù)據(jù)進行分析和處理，并判斷是否符合通信協(xié)議，如果是，將數(shù)據(jù)在TFT彩屏顯示模塊上顯示室內(nèi)環(huán)境的信息，如果不是，則丟棄該數(shù)據(jù)包，等待下次數(shù)據(jù)包的接收。若進入設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2的子界面，第一微處理器單元根據(jù)不同的觸摸信號通過第一無線通信單元發(fā)送控制命令至設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2，同時，第一微處理器單元也對第一無線通信單元接收到的設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2數(shù)據(jù)進行處理和分析，并在TFT彩屏顯示模塊上顯示設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2的工作狀態(tài)。另外，主界面可以分別與環(huán)境監(jiān)測節(jié)點I子界面和設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2子界面相互切換。
[0094]TFT彩屏顯示模塊主要實時顯示環(huán)境監(jiān)測節(jié)點I采集的溫濕度數(shù)據(jù)、光照數(shù)據(jù)、灰塵濃度、火焰強度、煙霧濃度及設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2的工作狀態(tài)和警告信息，接收用戶的觸摸信號輸入。
[0095]第二供電單元為環(huán)境監(jiān)測節(jié)點I提供電源，如圖13所示，Jl_2為外接電源接口，外接電源的輸入電壓為220V交流電壓。Ul_2電源電壓降壓模塊APV-12-5 (理論輸入電壓范圍為90— 264V交流電壓)與電容C2_2、C3_2連接成穩(wěn)壓電路，該穩(wěn)壓電路將220V交流電壓降壓，輸出+5V直流電源電壓，最大輸出電流為2A。U2_2電源管理芯片AMSl 117-3.3(理論輸入電壓范圍為4.75—12V)、電容C4_2、C5_2連接成穩(wěn)壓電路，該穩(wěn)壓電路將+5V直流電源電壓降壓，輸出+3.3V直流電源電壓，最大輸出電流為1A，并點亮發(fā)光二極管D5_2。
[0096]第二串口單元為環(huán)境監(jiān)測節(jié)點I提供串口通信接口，如圖12所示，U3_2電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232是單電源雙RS-232收發(fā)芯片，采用單一 +5V直流電源電壓供電，與電容C6_2、C7_2、C8_2、C9_2、C10_2連接成標(biāo)準(zhǔn)的RS-232通信接口，實現(xiàn)單片機U4_2的TTL電平與計算機的RS-232電平之間的轉(zhuǎn)換。
[0097]第二無線通信單元為環(huán)境監(jiān)測節(jié)點I提供無線通信接口，如圖11所示，SZ05無線通信模塊接 口 U5_2 與發(fā)光二極管 Dl_2、D2_2、D3_2、D4_2、電阻 Rl_2、R2_2、R3_2、R4_2 連接成無線通信模塊的工作指示燈電路，若節(jié)點建網(wǎng)成功，發(fā)光二極管D3_2點亮，若接收或發(fā)送一次數(shù)據(jù)，發(fā)光二極管Dl_2閃爍一次,若系統(tǒng)正常運行,發(fā)光二極管D2_2間隔I秒閃爍，若系統(tǒng)異常，發(fā)光二極管D4_2點亮。SZ05無線通信模塊接口 U5_2與撥碼開關(guān)Sl_2、電阻R6_2、R7_2、R8_2、R9_2連接成無線通信模塊的配置電路，該無線通信模塊通過串口發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。
[0098]第二微處理器單元是環(huán)境監(jiān)測節(jié)點I的控制核心，是傳感器模塊的信息處理中心。首先，第二微處理器單元初始化傳感器模塊；其次，通過串行數(shù)據(jù)線和串行時鐘線(即I2C總線)與數(shù)字溫濕度傳感器傳遞信息，對采集的溫濕度數(shù)據(jù)進行分析、校正和處理，通過溫度校正相對濕度的非線性；同時，對灰塵傳感器、煙霧傳感器、光敏傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鬏敵龅哪M信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲得灰塵濃度、光照強度和火焰強度，其中煙霧傳感器可以通過電位器Rll_2調(diào)節(jié)靈敏度，輸出模擬電信號，模擬電信號經(jīng)運算放大器U7_2信號放大后輸出高低TTL電平。然后，對采集的所有環(huán)境信息進行處理，按照通信協(xié)議將環(huán)境信息的數(shù)據(jù)包通過第二無線通信單元發(fā)送至信息處理終端3。
[0099]第三供電單元為設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2提供電源，如圖20所示，J4_3為外接電源接口，外接電源的輸入電壓為220V交流電壓。Ul_3電源電壓降壓模塊APV-12-12 (理論輸入電壓范圍為90— 264V交流電壓)與電容C1_3、C2_3連接成穩(wěn)壓電路，該穩(wěn)壓電路將220V交流電壓降壓輸出+12V直流電源電壓，最大輸出電流1A。電源管理芯片LM2576-5.0(理論輸入電壓范圍為8 — 40V)、電感Ll_3、二極管D6_3、電容C4_3連接成BUCK電路，該BUCK電路將+12V直流電源電壓降壓輸出+5V直流電源電壓，最大輸出電流3A。U3_3電源管理芯片AMSl117-3.3 (理論輸入電壓范圍為4.75 — 12V)、電容C5_3、C6_3連接成線性穩(wěn)壓電路，該線性穩(wěn)壓電路將5V直流電源電壓降壓，輸出+3.3V直流電源電壓，最大輸出電流為1A，并點亮發(fā)光二極管D5_3。
[0100]第三串口單元為設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2提供串口通信接口，如圖19所示，U4_3電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232是單電源雙RS-232收發(fā)芯片，采用單一 +5V直流電源電壓供電，與電容C7_3、C8_3、C9_3、C10_3、Cll_3連接成標(biāo)準(zhǔn)的RS-232通信接口，實現(xiàn)單片機U5_3的TTL電平與計算機的RS-232電平之間的轉(zhuǎn)換。
[0101]第三無線通信單元為設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2提供無線通信接口，如圖18所示，SZ05無線通信模塊接 口 U12_3 與發(fā)光二極管 Dl_3、D2_3、D3_3、D4_3、電阻 Rl_3、R2_3、R3_3、R4_3 連接成無線通信模塊的工作指示燈電路，若節(jié)點建網(wǎng)成功，發(fā)光二極管D3_3點亮，若接收或發(fā)送一次數(shù)據(jù)，發(fā)光二極管Dl_3閃爍一次,若系統(tǒng)正常運行,發(fā)光二極管D2_3間隔I秒閃爍，若系統(tǒng)異常，發(fā)光二極管D4_3點亮。SZ05無線通信模塊接口 U12_3與撥碼開關(guān)Sl_3、電阻R6_3、R7_3、R8_3、R9_3連接成無線通信模塊的配置電路，該無線通信模塊通過串口發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。
[0102]第三微處理器單元是設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2的控制核心，是被控對象的控制模塊的指令處理中心。首先，第三微處理器單元通過第三無線通信單元接收信息處理終端3的控制命令。分析接收到的控制命令，如果是LED燈的控制命令，則根據(jù)控制命令產(chǎn)生不同占空比的PWM波，并通過LED燈控制電路控制LED燈。LED燈控制電路通過晶體管Q2_3和光電耦合器U9_3進行電平轉(zhuǎn)換(3.3V轉(zhuǎn)5V)，保證光電耦合器兩側(cè)電路的電源相互獨立，光電耦合器右側(cè)是繼電器電路，繼電器電路控制LED燈電源的開啟和斷開，LED驅(qū)動芯片CAT4101根據(jù)產(chǎn)生的PWM波控制LED燈的亮度。如果是紅外監(jiān)控報警的控制命令，則通過紅外監(jiān)控報警電路控制報警器。紅外監(jiān)控報警電路通過熱釋電紅外傳感器檢測人體信息。第三微處理器單元根據(jù)人體信息控制報警電路的工作狀態(tài)，如果在監(jiān)測模式下檢測到有人，晶體管Q5_3、Q6_3、音樂集成芯片KD-9561、電阻R16_3、R17_3連接成的報警電路驅(qū)動揚聲器SPEAKER聲響。如果是電控鎖控制命令，則通過電控鎖控制電路控制電控鎖。電控鎖控制電路通過晶體管Q3_3和光電耦合器U4_3進行電平轉(zhuǎn)換(3.3V轉(zhuǎn)5V)，保證光電耦合器兩側(cè)電路的電源相互獨立，光電耦合器右側(cè)是繼電器電路，繼電器電路控制電控鎖電源的開啟和斷開，電控鎖接口包括兩個電源引腳和兩個鎖扣引腳，兩個電源引腳一端接+12V直流電源電壓，另一端接地，兩個鎖扣引腳一個接地，另一個接繼電器+12V直流電源電壓，通過第三微處理器單元控制繼電器電路的工作狀態(tài)。其次，第三微處理器單元通過第三無線通信單元將被控對象的控制模塊的工作狀態(tài)發(fā)送至信息處理終端3，并等待接收下次的控制命令。
[0103]綜述所述，本發(fā)明綜合運用溫濕度傳感器、光照傳感器、灰塵傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、煙霧傳感器等多種環(huán)境信息的感知設(shè)備，實現(xiàn)室內(nèi)的環(huán)境信息采集。系統(tǒng)配備LED燈、電控鎖、熱釋電紅外報警器等多種被控設(shè)備，實現(xiàn)室內(nèi)的智能照明和安防監(jiān)控。系統(tǒng)配備無線通信模塊，實現(xiàn)信息處理終端3與環(huán)境監(jiān)測節(jié)點1、設(shè)備監(jiān)控節(jié)點2的信息交換。本發(fā)明可有效解決傳統(tǒng)家居存在的問題，具有無需布線、擴展靈活、不占空間、低能耗、高效率、綠色環(huán)保等特點，為智能家居系統(tǒng)提供一種全新的解決手段，可優(yōu)化人們的生活方式和居住環(huán)境，滿足人們對生活環(huán)境智能、舒適、安全要求。
【權(quán)利要求】
1.一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)，其特征在于:包括至少兩個環(huán)境監(jiān)測節(jié)點、至少兩個設(shè)備監(jiān)控節(jié)點、信息處理終端、數(shù)據(jù)遠程傳輸模塊和遠程用戶管理端，所述至少兩個環(huán)境監(jiān)測節(jié)點、至少兩個設(shè)備監(jiān)控節(jié)點均與所述信息處理終端連接，所述信息處理終端與所述數(shù)據(jù)遠程傳輸模塊連接，所述數(shù)據(jù)遠程傳輸模塊與所述遠程用戶管理端通信連接，其中，所述的信息處理終端包括用于處理接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的第一微處理器單元、用于將第一微處理器單元處理得到的數(shù)據(jù)進行顯示和用戶觸摸信號輸入的TFT彩屏顯示模塊、用于信息處理終端與環(huán)境監(jiān)測節(jié)點和設(shè)備監(jiān)控節(jié)點相互通信的第一無線通信單元、用于串口通信和燒錄程序的第一串口單元、以及用于為第一微處理器單元、第一無線通信單元、第一串口單元和TFT彩屏顯示模塊供電的第一供電單元，所述第一微處理器單元、第一無線通信單元、第一串口單元和TFT彩屏顯示模塊均與第一供電單元連接，第一無線通信單元、第一串口單元和TFT彩屏顯示模塊均與第一微處理器單元連接。
2.如權(quán)利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)，其特征在于:所述的環(huán)境監(jiān)測節(jié)點包括用于采集家居室內(nèi)環(huán)境信息的傳感器模塊、用于處理傳感器模塊的采集信息的第二微處理器單元、用于與信息處理終端之間相互通信的第二無線通信單元、用于串口通信和燒錄程序的第二串口單元、以及用于為第二微處理器單元、第二無線通信單元、第二串口單元和傳感器模塊供電的第二供電單元，所述第二微處理器單元、第二無線通信單元、第二串口單元和傳感器模塊均與第二供電單元連接，所述傳感器模塊、第二無線通信單元和第二串口單元均與第二微處理器單元連接，所述第二無線通信單元與第一無線通信單元無線連接。
3.如權(quán)利要求書2所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)，其特征在于:所述的傳感器模塊為以下一種或至少兩種以上組合:(I)用于采集室內(nèi)溫濕度信息的溫濕度傳感器；(2)用于采集室內(nèi)光照強度信息的光敏傳感器；(3)用于采集室內(nèi)空氣質(zhì)量的灰塵傳感器；(4)用于采集煙霧濃度的煙霧傳感器；(5)用于采集火焰強度的火焰?zhèn)鞲衅鳌?br> 4.如權(quán)利要求1?3之一所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)，其特征在于:所述的設(shè)備監(jiān)控節(jié)點包括用于處理控制命令和被控設(shè)備的工作狀態(tài)信息的第三處理器單元、用于與信息處理終端之間相互通信的第三無線通信單元、用于串口通信和燒錄程序的第三串口單元、用于被控設(shè)備的控制模塊、以及用于為第三微處理器單元、第三無線通信單元、第三串口單元和被控設(shè)備的控制模塊供電的第三供電單元，所述第三微處理器單元、第三無線通信單元、第三串口單元和被控設(shè)備的控制模塊均與第三供電單元連接，所述被控設(shè)備的控制模塊、第三無線通信單元和第三串口單元均與第三微處理器單元連接，所述第三無線通信單元與第一無線通信單元無線連接。
5.如權(quán)利要求4所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)，其特征在于:所述的被控設(shè)備的控制模塊包括LED燈控制電路、紅外監(jiān)控報警電路和電控鎖控制電路。
【文檔編號】G05B19/418GK104007743SQ201410264275
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】陳友榮, 高學(xué)江, 王章權(quán), 任條娟, 呂何新, 周瑩, 劉半藤, 劉耀林 申請人:浙江樹人大學(xué)