專利名稱：基于Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電源插座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電器插座，具體涉及一種基于無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能遙控插座，尤其適合于現(xiàn) 代家居、公共場合和工業(yè)現(xiàn)場中對各種電器進(jìn)行集中管理和控制的一種基于Zigbee無線網(wǎng) 絡(luò)技術(shù)的電源插座。
技術(shù)背景日常生活中，插座的應(yīng)用十分廣泛，但隨著各種各樣的用電器的增多，普通插座要實現(xiàn) 對多種用電器的有效管理和控制日益困難。目前普通插座多數(shù)只有一個機(jī)械式總開關(guān)，少數(shù) 有多路機(jī)械式開關(guān)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用不方便；也有的是無線遙控插座，專利號為 200510049833.8《遙控插座》提供這樣一種遙控插座，但該插座不具備分區(qū)域管理控制、定 時開關(guān)、過溫過載保護(hù)等功能，更不具備對各個插座工作狀態(tài)査詢的功能。Zigbee技術(shù)是 一種低成本、低功耗的新興無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，采用Zigbee技術(shù)的插座對Zigbee網(wǎng)絡(luò)具有自適 應(yīng)功能，能自動加入和退出網(wǎng)絡(luò)，具有更高的智能化，這是其它遙控插座不具備的。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有插座的缺點，提供一種基于Zigbee技術(shù)的無線遙控插座，以 實現(xiàn)節(jié)點多，達(dá)65000個，具有對Zigbee網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)、分區(qū)域管理控制、定時開關(guān)、過溫 過載保護(hù)等功能。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn) 一種基于Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電源插座，包 括插座和控制插座工作所需的遙控器，其特征在于所述插座包括插座的無線單片機(jī)以及分別 與無線單片機(jī)相連接的溫度傳感模塊、過載保護(hù)模塊、繼電模塊和寫入允許模塊；所述的遙 控器包括遙控器的無線單片機(jī)及分別與遙控的無線單片機(jī)相連接的RS232串口通信模塊、 LCD顯示模塊、鍵盤輸入模塊、外擴(kuò)存儲模塊、時鐘模塊和報警模塊；插座受遙控器控制工 作，插座的無線單片機(jī)與遙控器的無線單片機(jī)通過無線電信號相連接，插座連接在各用電器 上。優(yōu)選的，所述無線單片機(jī)是CC2430單片機(jī)或是"MCU+RF"方式組合的單片機(jī)。 優(yōu)選的，所述的溫度傳感模塊是LM35或MAX6607芯片。 優(yōu)選的，所述的繼電模塊是M0C3401芯片或繼電器。 優(yōu)選的，所述時鐘模塊是DS1302或DS12887芯片。 優(yōu)選的，所述的鍵盤輸入模塊是式CH451或8279芯片。優(yōu)選的，所述的外擴(kuò)存儲模塊是串行EER0M存儲器24C04， 24C08, 24C64等系列芯片。 本發(fā)明基于Zigbee技術(shù)的電源插座的遙控方法，包括以下步驟 開始；a. 應(yīng)用場合初始化設(shè)置；b. 選擇某區(qū)域內(nèi)的插座，分別按下遙控器的鍵盤輸入模塊相應(yīng)的按鍵，根據(jù)液晶顯示模塊的提示，分區(qū)域的或單個的選擇實際場合的插座； C.功能選擇，設(shè)置開關(guān)動作定時開關(guān)和保護(hù)溫度；d. 功能選擇后，按鍵確認(rèn)發(fā)送；e. 遙控器通過遙控器的無線單片機(jī)，按選定的實用化名稱和功能，自動生成物理地址 碼、實用化名稱代碼和操作數(shù)據(jù)，經(jīng)Zigbee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到所要遙控的插座里的無線單 片機(jī)；f. 插座里的無線單片機(jī)進(jìn)行接收信號前的初始化工作；g. 插座里的無線單片機(jī)在Zigbee網(wǎng)絡(luò)中接受到發(fā)給自己的數(shù)據(jù)；h. 插座里的無線單片機(jī)對接收到的物理地址、實用化名稱進(jìn)行匹配，判斷是否有效， 若無效則返回步驟b;若有效，則讀取操作數(shù)據(jù)；i. 讀取操作數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗，若與校驗碼不匹配，則不進(jìn)行功能操作，并向 遙控器發(fā)送"錯誤，重傳"標(biāo)志，返回步驟b;若與校驗碼匹配，則根據(jù)數(shù)據(jù)修改無 線單片機(jī)參數(shù)；j.無線單片機(jī)根據(jù)修改后的參數(shù)執(zhí)行相應(yīng)功能，完成遙控工作； k.向遙控器回傳"操作已完成"標(biāo)志，并返回步驟b。 所述步驟a中應(yīng)用場合初始化設(shè)置包括以下步驟a-l.設(shè)置遙控器的應(yīng)用場合名稱，通過PC機(jī)上的專用軟件，設(shè)置遙控器的唯一網(wǎng)絡(luò) 標(biāo)號和實用化應(yīng)用場合名稱，如"張三的家"，"第七號寫字樓"等；a-2.設(shè)置插座的應(yīng)用場合名稱。通過專用軟件，將插座的無線單片機(jī)里的唯一物理地 址導(dǎo)入軟件，并設(shè)置插座及插座上各個插孔的實用名稱，如"小明的臥室"、"小明臥室 的空調(diào)"、"202教室的燈"等； a_3.將插座的名稱寫入模塊上的名稱寫入開關(guān)撥到允許的檔上；a-4.通過RS232串口，經(jīng)專用軟件將所有地址的實用名稱寫入到遙控器和各個插座的 應(yīng)用場合初始化。所述步驟f中插座里的無線單片機(jī)進(jìn)行接收信號前的初始化工作包括以下步驟f-l.判斷是否允許應(yīng)用場合初始化名稱寫入，若允許寫入，接收名稱并保存，后返回步驟f-1;若不允許名稱寫入，則進(jìn)入過溫檢測程序；f-2.判斷是否過溫，插座的無線單片機(jī)根據(jù)設(shè)置好的時間周期經(jīng)ADC讀取溫度傳感器模塊的值，即插座的工作環(huán)境溫度，若環(huán)境溫度超出已設(shè)置的上限，則執(zhí)行通過熱斷電 保護(hù)處理，并向遙控器發(fā)出警報，遙控器接受到報警后，經(jīng)自動報警模塊發(fā)出蜂鳴聲，閃光等警報；若不超出，進(jìn)入接收信號程序。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)勢和有益效果(1) 分區(qū)域控制，能控制任意一個區(qū)域的插座動作，如一層樓、某個房間；(2) 應(yīng)用場合名稱實名化，操作方便，同時避免其它Zigbee網(wǎng)絡(luò)的干擾；(3) 插座具有自動適應(yīng)能力，加入或退出Zigbee網(wǎng)絡(luò)都能自動地反映到遙控器上；(4) 遙控器可以方便地査詢所有插座任意時刻的工作狀態(tài)，并能記錄入EEPROM中， 需要時可以從EEPROM經(jīng)RS232串口傳到PC機(jī)上，方便統(tǒng)計；(5) 具有過溫過載斷電保護(hù)，預(yù)防發(fā)生火災(zāi)；(6) 遙控器上有時間顯示功能，并能讓插座定時通斷電；(7) 遙控器有自動警報功能；(8) 遙控器和插座的無線單片機(jī)都有低功耗模式；(9) Zigbee節(jié)點的通信距離為IO—IOO米，并能通過增大發(fā)射功率或安裝路由節(jié)點擴(kuò) 大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。


圖1為本發(fā)明的遙控插座裝置的方框圖； 其中1、無線單片機(jī)，2、 RS232串口通信模塊，3、LCD顯示模塊，4、鍵盤輸入模塊， 5、無線單片機(jī)，6、時鐘模塊，7、報警模塊，8、無線單片機(jī)，9、溫度傳感模塊，10、 過載保護(hù)模塊，11、繼電模塊，12、寫入允許模塊。圖2為本發(fā)明的無線遙控工作流程圖；圖3為本發(fā)明的應(yīng)用場合初始化設(shè)置流程圖；圖4為本發(fā)明的插座工作流程圖；圖5為本發(fā)明的插座電路原理圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。 實施例如圖l所示的遙控插座，本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn) 一種基于Zigbee技術(shù) 遙控插座系統(tǒng)，包括插座和插座工作所需的遙控器，所述插座包括插座的無線單片機(jī)8以及 與無線單片機(jī)8同時連接的插座的溫度傳感模塊9、插座的過載保護(hù)模塊10、插座的繼電模 塊11和寫入允許模塊12;所述的遙控器包括遙控器的無線單片機(jī)1及與遙控的無線單片機(jī) 1相連同時連接的RS232串口通信模塊2、遙控器的LCD顯示模塊3、遙控器的鍵盤輸入模 塊4、遙控器的外擴(kuò)存儲模塊5、遙控器的時鐘模塊6、遙控器的報警模塊7;所述插座的無 線單片機(jī)8與遙控器的線單片機(jī)1通過無線電信號相連接。 如圖2和圖4所示，本發(fā)明的遙控插座通過以下步驟實現(xiàn) 本發(fā)明基于Zigbee技術(shù)的電源插座的遙控方法，如圖2所示，步驟如下 開始；a. 應(yīng)用場合初始化設(shè)置；b. 選擇某區(qū)域內(nèi)的插座，分別按下遙控器的鍵盤輸入模塊4相應(yīng)的按鍵，根據(jù)液晶 顯示模塊3的提示，分區(qū)域的或單個的選擇實際場合的插座；C.功能選擇，設(shè)置開關(guān)動作定時開關(guān)和保護(hù)溫度；d. 功能選擇后，按鍵確認(rèn)發(fā)送；e. 遙控器通過遙控器的無線單片機(jī)1，按選定的實用化名稱和功能，自動生成物理 地址碼、實用化名稱代碼和操作數(shù)據(jù)，經(jīng)Zigbee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到所要遙控的插座里的 無線單片機(jī)8;f. 插座里的無線單片機(jī)8進(jìn)行接收信號前的初始化工作；g. 插座里的無線單片機(jī)8在Zigbee網(wǎng)絡(luò)中接受到發(fā)給自己的數(shù)據(jù)；h. 插座里的無線單片機(jī)8對接收到的物理地址、實用化名稱進(jìn)行匹配，判斷是否有效，若無效則返回步驟b;若有效，則讀取操作數(shù)據(jù)；i. 讀取操作數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗，若與校驗碼不匹配，則不進(jìn)行功能操作，并向遙控器發(fā)送"錯誤，重傳"標(biāo)志，返回步驟b;若與校驗碼匹配，則根據(jù)數(shù)據(jù)修 改無線單片機(jī)8參數(shù)；j.無線單片機(jī)8根據(jù)修改后的參數(shù)執(zhí)行相應(yīng)功能，完成遙控工作； k.向遙控器回傳"操作已完成"標(biāo)志，并返回步驟b。 如圖3所示，上述步驟a中應(yīng)用場合初始化設(shè)置包括以下步驟a-1.設(shè)置遙控器的應(yīng)用場合名稱，通過PC機(jī)上的專用軟件，設(shè)置遙控器的唯一網(wǎng)絡(luò) 標(biāo)號和實用化應(yīng)用場合名稱，如"張三的家"，"第七號寫字樓"等； a-2.設(shè)置插座的應(yīng)用場合名稱，通過專用軟件，將插座的無線單片機(jī)8里的唯一物理 地址導(dǎo)入軟件，并設(shè)置插座及插座上各個插孔的實用名稱，如"小明的臥室"、"小明 臥室的空調(diào)"、"202教室的燈"等；a-3.將插座的名稱寫入模塊12上的名稱寫入開關(guān)撥到允許的檔上； a-4.通過RS232串口通信模塊2，經(jīng)專用軟件將所有地址的實用名稱寫入到遙控器和 各個插座的應(yīng)用場合初始化。 如圖4所示，上述步驟f中插座里的無線單片機(jī)8進(jìn)行接收信號前的初始化工作包括 以下步驟f-l.判斷是否允許應(yīng)用場合初始化名稱寫入，若允許寫入，接收名稱并保存，后返回步 驟f-1;若不允許名稱寫入，則進(jìn)入過溫檢測程序；f-2.判斷是否過溫，插座的無線單片機(jī)8根據(jù)設(shè)置好的時間周期經(jīng)ADC讀取溫度傳感器 模塊9的值，即插座的工作環(huán)境溫度，若環(huán)境溫度超出已設(shè)置的上限，則執(zhí)行通過熱斷 電保護(hù)處理，并向遙控器發(fā)出警報，遙控器接受到報警后，經(jīng)自動報警模塊7發(fā)出蜂鳴聲，閃光等警報；若不超出，進(jìn)入接收信號程序。 本發(fā)明實施例插座的電路原理圖如圖5所示，其中(1) 單元U1為Wireless MCU，可選無線單片機(jī)CC2430; U2為模擬集成溫度傳感器， U3和U4均為光耦可控硅芯片；圖中ANT1在電路板上應(yīng)連接天線；(2) Wireless MCU的第10個引腳連接上電復(fù)位電路；第11個引腳為P0. 0 口 ，應(yīng) 設(shè)置為ADC輸入通道，連接U2模擬集成溫度傳感器的第2個引腳；第12和第 13引腳為P0.1禾B P0. 2 口 ，分別連接U3和U4的第1個引腳；U3和U4的Fuse 為保險絲；L0AD為負(fù)載，即用電器；(3) U3和U4輸入220V交流電壓。 上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為 等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電源插座，包括插座和控制插座工作所需的遙控器，其特征在于所述插座包括插座的無線單片機(jī)以及分別與無線單片機(jī)相連接的溫度傳感模塊、過載保護(hù)模塊、繼電模塊和寫入允許模塊；所述的遙控器包括遙控器的無線單片機(jī)及分別與遙控的無線單片機(jī)相連接的RS232串口通信模塊、LCD顯示模塊、鍵盤輸入模塊、外擴(kuò)存儲模塊、時鐘模塊和報警模塊；插座受遙控器控制工作，插座的無線單片機(jī)與遙控器的無線單片機(jī)通過無線電信號相連接，插座連接在各用電器上。
2. 如權(quán)利要求l所述的基于Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電源插座，其特征在于所述無線單 片機(jī)是CC2430單片機(jī)或是"MCU+RF"方式組合的單片機(jī)。
3. 如權(quán)利要求l所述的基于Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電源插座，其特征在于所述的溫度 傳感模塊是LM35或MAX6607芯片。
4. 如權(quán)利要求l所述的基于Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電源插座，其特征在于所述的繼電 模塊是MOC3401芯片或繼電器。
5. 如權(quán)利要求l所述的基于Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電源插座，其特征在于所述時鐘模 塊是DS1302或DS12887芯片。
6. 如權(quán)利要求l所述的基于Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電源插座，其特征在于所述的鍵盤 輸入模塊是CH451或8279芯片。
7. 如權(quán)利要求l所述的基于Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電源插座，其特征在于所述的外擴(kuò) 存儲模塊是串行EER0M存儲器24C04, 24C08, 24C64系列芯片。
8. —種基于Zigbee技術(shù)的電源插座的遙控方法，步驟如下-開始；a. 應(yīng)用場合初始化設(shè)置；b. 選擇某區(qū)域內(nèi)的插座，分別按下遙控器的鍵盤輸入模塊相應(yīng)的按鍵，根據(jù)液晶顯示模 塊的提示，分區(qū)域的或單個的選擇實際場合的插座；c. 功能選擇，設(shè)置開關(guān)動作定時開關(guān)和保護(hù)溫度；d. 功能選擇后，按鍵確認(rèn)發(fā)送；e. 遙控器通過遙控器的無線單片機(jī)，按選定的實用化名稱和功能，自動生成物理地址碼、 實用化名稱代碼和操作數(shù)據(jù)，經(jīng)Zigbee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到所要遙控的插座里的無線單片機(jī)；f. 插座里的無線單片機(jī)進(jìn)行接收信號前的初始化工作；g. 插座里的無線單片機(jī)在Zigbee網(wǎng)絡(luò)中接受到發(fā)給自己的數(shù)據(jù)；h. 插座里的無線單片機(jī)對接收到的物理地址、實用化名稱進(jìn)行匹配，判斷是否有效，若無效則返回步驟b;若有效，則讀取操作數(shù)據(jù)；i讀取操作數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗，若與校驗碼不匹配，則不進(jìn)行功能操作，并向遙控器發(fā)送"錯誤，重傳"標(biāo)志，返回步驟b;若與校驗碼匹配，則根據(jù)數(shù)據(jù)修改無線單片機(jī) 參數(shù)；j無線單片機(jī)根據(jù)修改后的參數(shù)執(zhí)行相應(yīng)功能，完成遙控工作； k.向遙控器回傳"操作已完成"標(biāo)志，并返回步驟b。
9. 如權(quán)利要求8所述的一種基于Zigbee技術(shù)的電源插座的遙控方法，其特征在于所述 步驟a中應(yīng)用場合初始化設(shè)置包括以下步驟a-l.設(shè)置遙控器的應(yīng)用場合名稱，通過PC機(jī)上的專用軟件，設(shè)置遙控器的唯一網(wǎng)絡(luò)標(biāo) 號和實用化應(yīng)用場合名稱；a-2.設(shè)置插座的應(yīng)用場合名稱。通過專用軟件，將插座的無線單片機(jī)里的唯一物理地址導(dǎo)入軟件，并設(shè)置插座及插座上各個插孔的實用名稱；a_3.將插座的名稱寫入模塊上的名稱寫入開關(guān)撥到允許的檔上；a-4.通過RS232串口，經(jīng)專用軟件將所有地址的實用名稱寫入到遙控器和各個插座的應(yīng) 用場合初始化。
10.如權(quán)利要求8所述的一種基于Zigbee技術(shù)的電源插座的遙控方法，其特征在于所 述步驟f中插座里的無線單片機(jī)進(jìn)行接收信號前的初始化工作包括以下步驟f-l.判斷是否允許應(yīng)用場合初始化名稱寫入，若允許寫入，接收名稱并保存，后返回步 驟f-l;若不允許名稱寫入，則進(jìn)入過溫檢測程序；f_2.判斷是否過溫，插座的無線單片機(jī)根據(jù)設(shè)置好的時間周期經(jīng)ADC讀取溫度傳感器模 塊的值，即插座的工作環(huán)境溫度，若環(huán)境溫度超出已設(shè)置的上限，則執(zhí)行通過熱斷電保護(hù)處 理，并向遙控器發(fā)出警報，遙控器接受到報警后，經(jīng)自動報警模塊發(fā)出蜂鳴聲，閃光等警報； 若不超出，進(jìn)入接收信號程序。
全文摘要
基于Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電源插座，包括插座和控制插座工作所需的遙控器，插座包括插座的單片機(jī)以及分別與單片機(jī)相連接的溫度傳感模塊、過載保護(hù)模塊、繼電模塊和寫入允許模塊；遙控器包線單片機(jī)及分別與單片機(jī)相連接的RS232串口通信模塊、LCD顯示模塊、鍵盤輸入模塊、外擴(kuò)存儲模塊、時鐘模塊和報警模塊；插座受遙控器控制工作，兩者通過無線電信號相連接，插座連接在各用電器上。該裝置具高的智能化，可實現(xiàn)對Zigbee網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)、分區(qū)域管理控制、定時開關(guān)、過溫過載保護(hù)等功能。
文檔編號H04Q9/00GK101262708SQ200810015259
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月17日
發(fā)明者周景博, 軍 常, 王延偉, 許文濤, 陳言俊, 高少銳 申請人:山東大學(xué)