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網(wǎng)絡(luò)家電通信控制器的制作方法

文檔序號:7710979閱讀:261來源:國知局
專利名稱:網(wǎng)絡(luò)家電通信控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型屬于家用電器技術(shù)領(lǐng)域,更明確地說涉及網(wǎng)絡(luò)家電通信控制部分的改進(jìn),也就是一種通過電力線建立家用電器之間的網(wǎng)絡(luò)連接的網(wǎng)絡(luò)家電通信控制器。
背景技術(shù)
網(wǎng)絡(luò)家電近來一直是市場炒作的熱點,隨著高速寬帶上網(wǎng)以及家用電腦的日益普及,人們越來越希望把PC、電視和其他消費類電子產(chǎn)品連接起來以構(gòu)成一個家庭網(wǎng)絡(luò)。美國Yankee集團的調(diào)查結(jié)果證明了這一點美國1/3擁有PC的家庭都希望將其娛樂設(shè)備和信息設(shè)備連接起來。目前在家庭網(wǎng)絡(luò)的電器互連技術(shù)中著重發(fā)展雙絞線(目前的RS485)、電力線和無線等連接方式。雙絞線方式由于需要鋪設(shè)數(shù)據(jù)通信電纜,不適于住宅的安裝,使用范圍有較大的局限性。無線方式主要有802.11、HOMERF和BLUETOOTH,由于前兩者費用太高,在取得重大突破之前難以應(yīng)用于家庭,所以目前主要以BLUETOOTH為主,但其應(yīng)用也主要局限于平臺功能較高的移動設(shè)備,況且該技術(shù)目前還存在不完善和成本比較高(離原先設(shè)想的目標(biāo)成本)的問題。應(yīng)用于家庭中智能化電器如電視、空調(diào)、冰箱、熱水器、燈等設(shè)備的連接采用電力線方式是一個比較好的選擇。
國外很早對電力線載波通訊技術(shù)進(jìn)行了研究,多家公司推出了自己的電力線載波modem芯片,并制定了電力線載波通訊在家庭應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)(如CEBUS)。目前電力線芯片主要有PICO公司的X-10模組,Echelon公司的PLT-21,Intellon公司的SSCP300/200、SSCP111,Inari公司的IPL0201等。電力線芯片的廣泛研究和應(yīng)用推進(jìn)了電力線技術(shù)的不斷發(fā)展。電力線技術(shù)不斷成熟,在國外如美國電力線產(chǎn)品已相當(dāng)普及,走入了家庭。在國內(nèi)目前電力線載波技術(shù)主要用在自動抄表方面,生產(chǎn)電力線載波電度表的廠家有數(shù)十家,同時以LONWORKS技術(shù)為代表的電力線通信網(wǎng)絡(luò)已在智能大廈和智能小區(qū)中得到應(yīng)用。電力線通信用到家庭網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)得到國內(nèi)許多專家的認(rèn)同。同時EIA制定的標(biāo)準(zhǔn)EIA600(CEBUS協(xié)議)是基于電力線的家庭自動化控制的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)對家庭網(wǎng)絡(luò)中各電器的功能描述和網(wǎng)絡(luò)管理都有著相應(yīng)的規(guī)定,受到許多家電制造商的注意。
本實用新型的目的,就在于克服上述不足,提供一種采用先進(jìn)的電力線載波通信技術(shù),以電力線實現(xiàn)家電之間的網(wǎng)絡(luò)連接和控制,避免冗余繁雜的布線,可靠性高、傳輸速率快、無需單獨布線的網(wǎng)絡(luò)家電通信控制器。

發(fā)明內(nèi)容
為了達(dá)到上述目的,本實用新型網(wǎng)絡(luò)家電通信控制器是基于CEBUS協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),采用Intellion公司P300和P111芯片,以單片機AT89C52為主研制出的新型通信控制器。本實用新型的發(fā)明要點在于采用國際領(lǐng)先的電力線擴頻載波和家電通信技術(shù),通過電力線完成服務(wù)器、電視、空調(diào)及家政服務(wù)等之間的通信及控制,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)家電的互連。本新型控制器采用標(biāo)準(zhǔn)的D 9040/C型分線盒,可方便安全的嵌入墻內(nèi),一端通過標(biāo)準(zhǔn)的RS232口接入服務(wù)器,另一端通過插頭直接連入標(biāo)準(zhǔn)的電力線220V(單相),不需單獨布線,省心實用。
本新型控制器的電路框圖如圖1所示,系統(tǒng)由微處理器單片機(1)、存儲器(2)、載波通信模塊(3)、耦合電路(4)、電源管理電路(5)、家電、服務(wù)器通訊電路(6)等電路組成。
各部件的作用如下
單片機(1)采用ATMEL公司的八位AT89C52,片內(nèi)有8KB可重新編程可卸載的FLASH程序存儲器,片內(nèi)256字節(jié)RAM,32條可編程I/O口線,3個16位定時/計數(shù)器,6個中斷矢量,一個全雙工串行口,一個SPI串行接口。
存儲器(2)X25045,容量32K位,具有WATCHDOG功能,用來存儲網(wǎng)絡(luò)家電的設(shè)備類型表。
載波通信模塊(3)采用Intellon公司的P300和P111芯片,自行研制的電力線載波通信模塊,主要用來把從電力線上耦合下來的載波信號進(jìn)行調(diào)制、解調(diào),通過單片機轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的RS232串口通訊。
耦合電路(4)主要完成信號到電力線的線性耦合,并提供對電力線收發(fā)模塊的保護作用。
電源管理電路(5)主要是為P300收發(fā)模塊準(zhǔn)備的,由于模塊上的P111需要10V電源,而家電和服務(wù)器一般提供5V(5V直流電主要取自服務(wù)器的USB接口),所以需要進(jìn)行升壓設(shè)計,這里采用MAX770芯片進(jìn)行設(shè)計。
家電、服務(wù)器通訊電路(6)分別采用UART和RS232,在這里通過短路子進(jìn)行復(fù)用,以達(dá)到通用的目的。
本新型控制器的工作原理是將控制器的一端通過串口與服務(wù)器接好,另一端通過插頭直接連入標(biāo)準(zhǔn)的電力線220V(單相),家電控制器即開始正常工作。首先是單片機(1)初始化,然后運行家電通訊模塊軟件,本程序主要實現(xiàn)電力線載波通信模塊(3)間通訊及本模塊與電視/空調(diào)通訊的功能。它接收電力線上通過耦合電路(4)發(fā)往本節(jié)點的數(shù)據(jù),根據(jù)協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換后發(fā)送給電視/空調(diào);接收電視/空調(diào)發(fā)送的數(shù)據(jù),根據(jù)協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換后,再經(jīng)過耦合電路(4)發(fā)送到電力線上,傳輸給服務(wù)器,另外還有把電視/空調(diào)的狀態(tài)通過家電、服務(wù)器通訊電路(6)實時傳送給服務(wù)器的功能。因此本程序是進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換的通訊軟件,大致可以分為五個模塊主函數(shù),數(shù)據(jù)傳輸模塊,電力線數(shù)據(jù)處理模塊,定時通訊模塊,EEPROM模塊,軟件中還包括一些其它函數(shù),比如初始化P300函數(shù),上電通知函數(shù),延時函數(shù)等。
主芯片的硬件接口有與電力線芯片的模擬SPI接口(實現(xiàn)與其它電力線模塊之間的電力線通訊),與電視/空調(diào)的串行接口,與EEPROM的模擬SPI口(實現(xiàn)對EEPROM芯片的讀寫)。
本網(wǎng)絡(luò)家電通信控制器新型電路采用濾波、去耦、屏蔽、接地、冗余糾錯等軟硬件技術(shù)電磁兼容措施,使整機通過了電磁兼容有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的測試。


圖1為本實用新型的電路框圖。
圖2為本實用新型的控制器電路圖。
圖3為本實用新型的載波通信模塊電路圖。
圖1所示1為微處理器單片機AT89C52;2為存儲器EEPROM X25045;3為載波通信模塊;4為耦合電路;5為電源管理電路;6為家電、服務(wù)器通訊電路。
圖2所示主控電路由D1單片機來完成;A2為載波通信模塊;D3為EEPROMX25045,除了保存家電的設(shè)備地址外,還通過外圍器件與單片機相連,并具有看門狗電路的功能;D2(MAX770)通過外圍器件L1、V6、C12等構(gòu)成一個DC-DC的升壓電路,通過調(diào)節(jié)R10與R11的比值完成DC5V-DC10V的升壓轉(zhuǎn)換,提供對電力線載波芯片的供電;變壓器T1對于100-400KHz的擴頻載波信號提供了一個線性的傳輸功能;電容C8限制了變壓器電流以避免變壓器鐵芯的飽和;電阻R5在C8與電力線斷接后,可對其進(jìn)行放電,因而減輕了由于C8中儲藏的高壓而帶來的損壞或破壞設(shè)備的可能性;穩(wěn)壓二極管V2和V3可用來穩(wěn)定加在SSC P300模擬支持電路上的電壓;而金屬氧化物變阻器V4則可以在電力線瞬間高電壓下提供保護。
圖3所示D1為SSC P300擴頻載波芯片,Intellon公司的SSC P300 PL網(wǎng)絡(luò)接口控制器為一個高度集成化的電力線收發(fā)器和信道存取接口,它適用于與CEBus兼容的產(chǎn)品。SSC P300提供了用于EIA-600標(biāo)準(zhǔn)信道存取和通訊服務(wù)的數(shù)據(jù)鏈路層控制邏輯,一個擴頻載波的電力線收發(fā)器,信號調(diào)節(jié)電路和一個與SPI兼容的主處理器接口。SSC P300與主處理器一起可用于構(gòu)造與CEBus兼容的產(chǎn)品,并在各種低廉的電力線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中,充當(dāng)基本的通訊單元。
D2為SSC P111 PL媒介接口IC,為電力線(PL)的收發(fā)器提供了輸出功率放大器和輸出三態(tài)開關(guān)的功能。其中,輸出功率放大器滿足EIA-600(CEBus)標(biāo)準(zhǔn)中,關(guān)于輸出到普通阻抗和低阻抗電力線時所指定的電壓值,而且,它還提供了過溫保護裝置以提高系統(tǒng)的可靠性。在發(fā)送模式下,從SSC P300的S0針傳出的”chirp”波形在被外部低通濾波器濾波之前,須先被SSC P111的單增益緩存放大器所緩存。此信號經(jīng)過濾波器后,輸出波形先被SSC P111的功率放大器放大,然后傳輸?shù)酵獠侩娏€耦合/濾波網(wǎng)絡(luò)。從SSC P300的DSP部分傳出的三態(tài)信號(TS),在系統(tǒng)處于接收模式時,可將SSC P111的功率放大器與耦合網(wǎng)絡(luò)相分離,并將SSC P111的功率放大器置于失電狀態(tài)。SSC P111的感溫電路可將功率放大器的固定增益從2降到1,這種作法在輸出過載情況下,可降低輸出晶體管的功率損耗。
具體實施方式
實施例1。一種網(wǎng)絡(luò)家電通信控制器。它由機殼以及電子線路構(gòu)成。電子線路由單片機、存儲器、載波通信模塊、耦合電路和電源管理電路以及家電、服務(wù)器通訊電路構(gòu)成。家電、服務(wù)器通訊電路帶有可與家電、服務(wù)器連接的RS232接口,耦合電路可直接連入220V單相電力線。載波通信模塊由SSC P300型擴頻載波芯片、SSC P111媒介接口電路以及它們的輔助電路所組成。單片機由AT89C52型電路組成,存儲器由X25045型電路組成。它與電視機的通訊如下將網(wǎng)絡(luò)家電通信控制器一端通過標(biāo)準(zhǔn)的RS232口接入服務(wù)器,另一端通過插頭直接連入標(biāo)準(zhǔn)的電力線220V(單相)后,開始正常工作。首先,它通過電力線載波芯片查詢是否有在線的網(wǎng)絡(luò)家電,如果電視(TF2900DP)的插頭已經(jīng)接入標(biāo)準(zhǔn)的AC 220V,這時電視(TF2900DP)就會通過載波芯片發(fā)送一個上電通知,網(wǎng)絡(luò)家電通信控制器通過耦合電路將電視的上電通知經(jīng)電力線耦合至載波模塊,經(jīng)過解調(diào)后由單片機通過控制器的串口發(fā)送至服務(wù)器,因此服務(wù)器就可以得知電視已經(jīng)在線了,并分配一個地址。如果電視機插頭沒有插好,則電視機內(nèi)的載波芯片無法工作,電視機就處于離線狀態(tài)。如果電視機處于在線狀態(tài),則服務(wù)器可以發(fā)送各種指令,達(dá)到控制電視機的目的。
例如服務(wù)器想打開一個在線的電視機。首先服務(wù)器通過串口,向網(wǎng)絡(luò)家電通信控制器發(fā)出一個開機的指令,控制器經(jīng)串口接收后由單片機對開機的指令進(jìn)行打包,進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換,通過SPI接口發(fā)送到電力線載波芯片,經(jīng)調(diào)制后由耦合電路,將信號載波至交流220V,此時,電視機的載波芯片不斷輪詢檢測電力線上是否有各種控制指令。當(dāng)檢測到開機指令時,電視機的載波芯片將開機指令解調(diào),轉(zhuǎn)換為電視機主控芯片的指令編碼發(fā)送至電視機內(nèi)部通信電路,由此就可以打開電視了。其他變換頻道、聲音以及畫中畫的實現(xiàn)原理是類似的。
實施例1采用先進(jìn)的電力線載波通信技術(shù),以電力線實現(xiàn)家電之間的網(wǎng)絡(luò)連接和控制,避免冗余繁雜的布線,可靠性高、傳輸速率快、無需單獨布線??蓮V泛應(yīng)用于家庭、公寓及類似場合中。
權(quán)利要求1.一種網(wǎng)絡(luò)家電通信控制器,它由機殼以及安裝在機殼中的電子線路所構(gòu)成,其特征在于所說的電子線路由單片機、與單片機互連的存儲器、與單片機互連的載波通信模塊、與載波通信模塊互連的耦合電路和電源管理電路以及與單片機互連的家電、服務(wù)器通訊電路所構(gòu)成,家電、服務(wù)器通訊電路帶有可與家電、服務(wù)器連接的RS232接口,耦合電路可直接連入220V單相電力線。
2.按照權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)家電通信控制器,其特征在于所說的載波通信模塊由充當(dāng)基本通訊單元的SSC P300型擴頻載波芯片、與SSC P300型擴頻載波芯片互連的SSC P111媒介接口電路以及它們的輔助電路所組成。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的網(wǎng)絡(luò)家電通信控制器,其特征在于所說的單片機由AT89C52型電路組成,存儲器由X25045型電路組成。
專利摘要一種網(wǎng)絡(luò)家電通信控制器,屬于家用電器技術(shù)領(lǐng)域。它由機殼以及安裝在機殼中的電子線路構(gòu)成。電子線路由單片機、存儲器、載波通信模塊、耦合電路和電源管理電路以及家電、服務(wù)器通訊電路構(gòu)成。家電、服務(wù)器通訊電路帶有可與家電、服務(wù)器連接的RS232接口,耦合電路可直接連入220V單相電力線。載波通信模塊由SSC P300型擴頻載波芯片、SSC P111媒介接口電路以及它們的輔助電路所組成。單片機由AT89C52型電路組成,存儲器由X25045型電路組成。它采用先進(jìn)的電力線載波通信技術(shù),以電力線實現(xiàn)家電之間的網(wǎng)絡(luò)連接和控制,避免冗余繁雜的布線,可靠性高、傳輸速率快、無需單獨布線??蓮V泛應(yīng)用于家庭、公寓及類似場合中。
文檔編號H04B3/54GK2552254SQ0226793
公開日2003年5月21日 申請日期2002年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月29日
發(fā)明者劉景華, 劉永波, 丁倩, 胡艷華, 王瑞生, 康大智 申請人:海信集團有限公司
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