基于ZigBee 的智能家居系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于ZigBee的智能家居系统，包括：具有UART接口、WAN口、LAN口的家居控制器、通过UART接口连接家居控制器的ZigBee协调器、与ZigBee协调器相连接的多个ZigBee终端节点、以及通过LAN口与家居控制器相连接的PoE交换机；所述家居控制器通过WAN口连接Internet；本实用新型将ZigBee技术和智能家居系统相融合，组建快捷方便，便于实现不同家电设备之间的互连互通，成本低。
【专利说明】基于ZigBee的智能家居系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种智能家居控制系统,具体为一种基于ZigBee的智能家居系统。
【背景技术】
[0002]智能家居控制系统是以住宅为平台，家居电器及家电设备为主要控制对象，将家居生活有关的设施进行高效集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的控制管理系统，提升家居智能、安全、便利、舒适，并实现环保节能的智能家居平台。ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议，其具有近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本的优点，主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。现有的智能家居控制系统存在如下问题:品类有限，价格高昂，在智能家居中，各家电设备往往都是各自独立工作；不同家电设备之间互连互通实现困难，成本高。
【发明内容】
[0003]本实用新型针对以上问题的提出，而研制一种基于ZigBee的智能家居系统。
[0004]本实用新型的技术手段如下:
[0005]一种基于ZigBee的智能家居系统，包括:具有UART接口、WAN 口、LAN 口的家居控制器、通过UART接口连接家居控制器的ZigBee协调器、与ZigBee协调器相连接的多个ZigBee终端节点、以及通过LAN 口与家居控制器相连接的PoE交换机；所述家居控制器通过 WAN 口连接 Internet ；
[0006]进一步地,所述多个ZigBee终端节点包括第一 ZigBee终端节点、第二 ZigBee终端节点、第三ZigBee终端节点、第四ZigBee终端节点、第五ZigBee终端节点、第六ZigBee终端节点、第七ZigBee终端节点、第八ZigBee终端节点、第九ZigBee终端节点、第十ZigBee终端节点、第^--ZigBee终端节点和第十二 ZigBee终端节点；
[0007]所述第一 ZigBee终端节点通过第一光耦驱动电路连接电动开窗器；
[0008]所述第二 ZigBee终端节点通过第二光耦驱动电路连接窗帘开合器；
[0009]所述第三ZigBee终端节点通过第三光耦驱动电路连接扫地机；
[0010]所述第四ZigBee终端节点通过第一继电器驱动电路连接浇花器和喂鱼器；
[0011 ] 所述第五ZigBee终端节点通过可控硅驱动电路和可控硅连接LED灯；
[0012]所述第六ZigBee终端节点通过固态继电器驱动电路连接电源总开关；
[0013]所述第七ZigBee终端节点通过第二继电器驱动电路连接普通开关；
[0014]所述第八ZigBee终端节点通过I2C总线连接温湿度传感器；
[0015]所述第九ZigBee终端节点与门磁开关相连接；
[0016]所述第十ZigBee终端节点与燃气传感器相连接；
[0017]所述第^^一 ZigBee终端节点与火警传感器相连接；
[0018]所述第十二 ZigBee终端节点与红外转发器相连接。[0019]进一步地，所述家居控制器还具有SATA接口、USB接口和WIFI模块；
[0020]进一步地，所述PoE交换机与网络摄像机、可视对讲机和无线AP相连接；
[0021]进一步地，所述家居控制器还具有I2C接口；
[0022]所述智能家居系统还包括通过I2C接口连接家居控制器的温度控制单元；
[0023]所述温度控制单元包括风扇，与风扇相连接的三位接线端子JP1，12V电源、5V电源、3.3V电源，第一跳线JP2、第二跳线JP3，控制芯片U25，三极管Q7，开关管Q8，上拉电阻R158、R159,电阻 R160、R161、R166 ；
[0024]第一位接线端子与开关管Q8的源极相连接；第二位接线端子通过第一跳线JP2连接12V电源；所述电阻R160、R161、R166相互串联在12V电源和地之间构成分压电路，其中电阻R166两端分别连接电阻R161 —端和地，电阻R160两端分别连接电阻R161另一端和12V电源；第三位接线端子通过第三跳线连接电阻R160和电阻R161的相接点；电阻R161和电阻R166的相接点与控制芯片U25的TACH引脚相连接；控制芯片U25的PWM_0UT引脚连接开关管Q8的栅极，以及通过上拉电阻R158连接3.3V电源；所述开关管Q8的源极接地；所述控制芯片U25的IN-引脚连接三极管Q7的基极，控制芯片U25的IN+引脚连接三极管Q7的发射极；控制芯片U25的SCLK引脚和SDA引脚与家居控制器的I2C接口相连接；
[0025]进一步地，所述三极管Q7采用2N3904。
[0026]由于采用了上述技术方案，本实用新型提供的基于ZigBee的智能家居系统，将ZigBee技术和智能家居系统相融合，组建快捷方便，便于实现不同家电设备之间的互连互通，成本低，利于智能家居系统的推广，既能对多种家电设备进行控制，也能实现燃气、火警的监测，功能丰富。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是本实用新型所述基于ZigBee的智能家居系统的结构框图；
[0028]图2是本实用新型所述温度控制单元的电路原理图。
【具体实施方式】
[0029]如图1和图2所示的一种基于ZigBee的智能家居系统，包括:具有UART接口、WAN 口、LAN 口的家居控制器、通过UART接口连接家居控制器的ZigBee协调器、与ZigBee协调器相连接的多个ZigBee终端节点、以及通过LAN 口与家居控制器相连接的PoE交换机；所述家居控制器通过WAN 口连接Internet ;进一步地,所述多个ZigBee终端节点包括第一 ZigBee终端节点、第二 ZigBee终端节点、第三ZigBee终端节点、第四ZigBee终端节点、第五ZigBee终端节点、第六ZigBee终端节点、第七ZigBee终端节点、第八ZigBee终端节点、第九ZigBee终端 节点、第十ZigBee终端节点、第^ ZigBee终端节点和第十二ZigBee终端节点；所述第一 ZigBee终端节点通过第一光稱驱动电路连接电动开窗器；所述第二 ZigBee终端节点通过第二光稱驱动电路连接窗帘开合器；所述第三ZigBee终端节点通过第三光耦驱动电路连接扫地机；所述第四ZigBee终端节点通过第一继电器驱动电路连接浇花器和喂鱼器；所述第五ZigBee终端节点通过可控硅驱动电路和可控硅连接LED灯；所述第六ZigBee终端节点通过固态继电器驱动电路连接电源总开关；所述第七ZigBee终端节点通过第二继电器驱动电路连接普通开关；所述第八ZigBee终端节点通过I2C总线连接温湿度传感器；所述第九ZigBee终端节点与门磁开关相连接；所述第十ZigBee终端节点与燃气传感器相连接；所述第十一 ZigBee终端节点与火警传感器相连接；所述第十二ZigBee终端节点与红外转发器相连接。进一步地，所述家居控制器还具有SATA接口、USB接口和WIFI模块；进一步地，所述PoE交换机与网络摄像机、可视对讲机和无线AP相连接；进一步地，所述家居控制器还具有I2C接口 ；所述智能家居系统还包括通过I2C接口连接家居控制器的温度控制单元；所述温度控制单元包括风扇，与风扇相连接的三位接线端子JPl, 12V电源、5V电源、3.3V电源，第一跳线JP2、第二跳线JP3，控制芯片U25，三极管Q7，开关管Q8，上拉电阻R158、R159，电阻R160、R161、R166 ;第一位接线端子与开关管Q8的源极相连接；第二位接线端子通过第一跳线JP2连接12V电源；所述电阻R160、R161、R166相互串联在12V电源和地之间构成分压电路，其中电阻R166两端分别连接电阻R161 —端和地，电阻R160两端分别连接电阻R161另一端和12V电源；第三位接线端子通过第三跳线连接电阻R160和电阻R161的相接点；电阻R161和电阻R166的相接点与控制芯片U25的TACH引脚相连接；控制芯片U25的PWM_0UT引脚连接开关管Q8的栅极，以及通过上拉电阻R158连接3.3V电源；所述开关管Q8的源极接地；所述控制芯片U25的IN-引脚连接三极管Q7的基极，控制芯片U25的IN+引脚连接三极管Q7的发射极；控制芯片U25的SCLK引脚和SDA引脚与家居控制器的I2C接口相连接；进一步地，所述三极管Q7采用2N3904 ;所述家居控制器通过WAN 口连接Internet，可以实现远程网络控制与监测；所述家居控制器通过LAN 口与PoE交换机相连接，所述PoE交换机与网络摄像机、可视对讲机和无线AP相连接，进一步地，所述PoE交换机还连接有IP电话和PoE分离器，连接该交换机的子端可以使用网络供电，完成本地单线缆-网线数据通信，当智能住宅结构包含地下室等多层结构时，同时WiFi网络信号无法满足组网需求，则使用PoE交换机可以单线缆布线，进而完成网络摄像机、可视对讲机、IP电话、无线AP等的互连互通，另外也可以通过PoE分离器重新将电源和网络分开，形成标准的以太网线以用来连接不支持PoE的子端设备；所述家居控制器还具有SATA接口、USB接口和WIFI模块；通过WIFI模块可以连接本地的PC、平板电脑、移动终端等子端设备；通过SATA接口可以扩展存储容量，实现本地大容量数据存储；通过USB接口，可以连接USB打印机、USB手柄和USB音箱等；所述家居控制器具有PCB控制板结构，所述WAN 口、LAN 口、SATA接口、USB接口采用板载接口 ；所述家居控制器通过UART接口连接ZigBee协调器、ZigBee协调器连接有多个ZigBee终端节点；所述第一 ZigBee终端节点通过第一光耦驱动电路连接电动开窗器；所述第二 ZigBee终端节点通过第二光耦驱动电路连接窗帘开合器；所述第三ZigBee终端节点通过第三光耦驱动电路连接扫地机；所述第一光耦驱动电路、第二光耦驱动电路和第三光耦驱动电路均采用现有技术中的光耦驱动电路，光耦驱动电路的输出端分别与电动开窗器、窗帘开合器和扫地机的控制电机相连接；所述第四ZigBee终端节点通过第一继电器驱动电路连接浇花器和喂鱼器；所述第一继电器驱动电路采用现有技术中的继电器驱动电路，其线圈连接第四ZigBee终端节点，触点与浇花器和喂鱼器的电磁阀相连接；所述第五ZigBee终端节点通过可控硅驱动电路和可控硅连接LED灯；第五ZigBee终端节点通过可控硅驱动电路和可控硅连接LED灯，家居控制器通过可控硅驱动电路来控制可控硅的开关频率，进而实现LED灯的亮度调整；所述第六ZigBee终端节点通过固态继电器驱动电路连接电源总开关；所述第七ZigBee终端节点通过第二继电器驱动电路连接普通开关；所述固态继电器驱动电路和第二继电器驱动电路采用现有的继电器驱动电路，实现了对电源总开关和普通开关的开关状态控制；所述第八ZigBee终端节点通过I2C总线连接温湿度传感器；所述第九ZigBee终端节点与门磁开关相连接；所述第十ZigBee终端节点与燃气传感器相连接；所述第十一 ZigBee终端节点与火警传感器相连接；所述第十二 ZigBee终端节点与红外转发器相连接；所述红外转发器与电视、DVD、空调、热水器以及其它红外家电设备相连接；所述UART接口为板载接口，实现了家居控制器通过ZigBee网络对电动开窗器、窗帘开合器、扫地机、浇花器、喂鱼器、LED灯、电源总开关和普通开关的控制，同时通过ZigBee网络连接温湿度传感器、门磁开关、燃气传感器、火警传感器和红外转发器，实现了对温湿度、门状态、燃气和火警的监测；所述家居控制器通过I2C接口连接温度控制单元；图2示出了所述温度控制单元的电路原理图；当风扇电源为12V电源时，将第二跳线JP2连接，将第三跳线JP3断开；当风扇电源为5V电源时，将第二跳线JP2断开，将第三跳线JP3连接；当风扇部分的转速输出为OC门，则将电阻R159焊接上，使用电阻R159直接上拉至3.3V电源；当风扇部分的转速输出为12V/5V输出，则将电阻R160、R161和R166焊接上，使用电阻R160、R161和R166分压调节到3.3V电压，控制芯片U25的IN-引脚连接三极管Q7的基极，控制芯片U25的IN+引脚连接三极管Q7的发射极；三极管Q7的BE端作为温度传感器，用于检测家居控制器的工作温度，控制芯片U25的SCLK引脚和SDA引脚与家居控制器的I2C接口相连接，由于家居控制器挂接了多种子端设备，故其在工作的时候会产生大量的热，本实用新型家居控制器可以针对温度控制单元监测到的当前温度值输出PWM脉冲信号通过I2C接口给控制芯片U25，其根据家居控制器输出的PWM脉冲信号控制开关管Q8的导通时间进而调节风扇的转速，实现将家居控制器工作时产生的热及时有效的散发出去，保证家居控制器的工作温度在一个合理的范围内，有利于家居控制器的稳定运行和良好性能；本实用新型提供的基于ZigBee的智能家居系统，将ZigBee技术和智能家居系统相融合，组建快捷方便，便于实现不同家电设备之间的互连互通，成本低，利于智能家居系统的推广，既能对多种家电设备进行控制，也能实现燃气、火警的监测，功能丰富。
[0030]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种基于ZigBee的智能家居系统，其特征在于，包括:具有UART接口、WAN 口、LAN口的家居控制器、通过UART接口连接家居控制器的ZigBee协调器、与ZigBee协调器相连接的多个ZigBee终端节点、以及通过LAN 口与家居控制器相连接的PoE交换机；所述家居控制器通过WAN 口连接Internet ； 所述多个ZigBee终端节点包括第一 ZigBee终端节点、第二 ZigBee终端节点、第三ZigBee终端节点、第四ZigBee终端节点、第五ZigBee终端节点、第六ZigBee终端节点、第七ZigBee终端节点、第八ZigBee终端节点、第九ZigBee终端节点、第十ZigBee终端节点、第H ZigBee终端节点和第十二 ZigBee终端节点； 所述第一 ZigBee终端节点通过第一光耦驱动电路连接电动开窗器； 所述第二 ZigBee终端节点通过第二光耦驱动电路连接窗帘开合器； 所述第三ZigBee终端节点通过第三光耦驱动电路连接扫地机； 所述第四ZigBee终端节点通过第一继电器驱动电路连接浇花器和喂鱼器； 所述第五ZigBee终端节点通过可控硅驱动电路和可控硅连接LED灯； 所述第六ZigBee终端节点通过固态继电器驱动电路连接电源总开关； 所述第七ZigBee终端节点通过第二继电器驱动电路连接普通开关； 所述第八ZigBee终端节点通过I2C总线连接温湿度传感器； 所述第九ZigBee终端节点与门磁开关相连接； 所述第十ZigBee终端节点与燃气传感器相连接； 所述第十一 ZigBee终端节点与火警传感器相连接； 所述第十二 ZigBee终端节点与红外转发器相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的智能家居系统，其特征在于所述家居控制器还具有SATA接口、USB接口和WIFI模块。
3.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的智能家居系统，其特征在于所述PoE交换机与网络摄像机、可视对讲机和无线AP相连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于ZigBee的智能家居系统，其特征在于所述家居控制器还具有I2C接口； 所述智能家居系统还包括通过I2C接口连接家居控制器的温度控制单元； 所述温度控制单元包括风扇，与风扇相连接的三位接线端子JP1，12V电源、5V电源、3.3V电源，第一跳线JP2、第二跳线JP3，控制芯片U25，三极管Q7，开关管Q8，上拉电阻R158、R159,电阻 R160、R161、R166 ； 第一位接线端子与开关管Q8的源极相连接；第二位接线端子通过第一跳线JP2连接12V电源；所述电阻R160、R161、R166相互串联在12V电源和地之间构成分压电路，其中电阻R166两端分别连接电阻R161 —端和地，电阻R160两端分别连接电阻R161另一端和12V电源；第三位接线端子通过第三跳线连接电阻R160和电阻R161的相接点；电阻R161和电阻R166的相接点与控制芯片U25的TACH引脚相连接；控制芯片U25的PWM_0UT引脚连接开关管Q8的栅极，以及通过上拉电阻R158连接3.3V电源；所述开关管Q8的源极接地；所述控制芯片U25的IN-引脚连接三极管Q7的基极，控制芯片U25的IN+引脚连接三极管Q7的发射极；控制芯片U25的SCLK引脚和SDA引脚与家居控制器的I2C接口相连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于ZigBee的智能家居系统，其特征在于所述三极管Q7采用2N3904。
【文档编号】G05B19/418GK203689104SQ201320751721
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年11月22日 优先权日:2013年11月22日
【发明者】李利平, 王登成, 郑新, 张志东, 何海峰, 曲永强, 魏鸣 申请人:大连华信计算机技术股份有限公司