专利名称：家庭网络综合控制器及其用于通讯控制的方法
技术领域：
本发明涉及家庭网络综合控制器及其用于通讯控制的方法。
背景技术：
目前，国内绝大多数智能小区综合系统都是由许多相互独立的子系统构成，如独立的家庭安防系统、三表抄送系统、可视对讲系统等，虽然各子系统在智能小区系统集成上已经得到广泛应用，但是，在工程实施和实际使用上也存在一些缺点，主要表现在以下几个方面(1)各子系统自成体系、独立运作，相互关联不大，由于他们之间没有统一的通讯协议，相互不能通讯，因此不利于提高整个小区的系统集成能力；(2)各子系统大多采用RS-232、RS-485、RS-422等串行总线技术，在工程安装时需单独布线，不仅施工工程量大、抗干扰能力差，而且有些小区综合布线已经完成，反复地施工布线也给小区用户带来诸多不便；(3)由于国内大部分小区都已建成了自己的宽带局域网，独立的子系统不利于利用现有的小区宽带网络构筑智能小区综合系统；(4)住户家庭内各电路模块多为有线连接，不利于工程的安装、调试；(5)大部分子系统都没有采用国际统一的网络通讯标准协议，不利于系统的扩充。
发明内容
本发明的目的在于提供一种家庭网络综合控制器，克服和解决现有住宅小区系统集成中的技术缺陷，充分利用小区现有的宽带网到户资源，将传统上相互独立的家庭安防、三表数据采集、周边防卫、楼宇对讲、小区出入门禁管理、家庭设备控制等子系统统一到一个通讯平台上，各子系统之间采用TCP/IP协议进行网络通讯。在家庭内部采用无线数字通讯的方式来进行设备通讯和管理，从而改善工程施工难度，降低成本，提高设备利用率，保障系统的可靠性。
本发明的目的还在于提供所述家庭网络综合控制器用于通讯控制的方法。
如图1、2所示，本发明的家庭网络综合控制器主要由机壳(1)、面板(2)、真彩TFT液晶屏(3)、触摸屏(4)、功能按键(5)、网络接口(6)、与无线接收及发射模块相连的天线(7)、与红外发射模块相连的红外发射管(8)、串行通讯接口(9)、电话接口(10)、视频输入口(11)、电源接口(12)、主电路板(13)构成，其相互位置及连接关系为机壳(1)和面板(2)通过扣件相连接；真彩TFT液晶屏(3)嵌入在面板(2)上作为输出界面；触摸屏(4)紧贴液晶屏(3)作信号输入；功能按键(5)装在面板上；无线接收及发射模块装在电路板上并通过天线(7)向外通讯；红外发射模块可以装在电路板上，通过红外发射管(8)向红外设备发射信号，或通过接口外接信号线以延长安装位置；网络接口(6)与主电路板上的以太网控制电路相连，并通过超五类电缆线与住宅小区局域网连接；电话接口(10)与主电路板上的DTMF编解码电路相连，并通过电话线与公共电话交换局连接；视频输入口(11)与主电路板上的视频转换电路相连，并通过视频信号线与楼宇对讲门口机的CCD摄像头连接；串口(9)通过RS-485与其他串行设备相连。
如图3、4、5所示，其主电路板电路主要由CPU、内部存储器、IO接口芯片、温度探测芯片、时钟芯片、电源抗干扰电路、语音电路、以太网通信电路、电话编解码电路、无线数字信号收发电路、红外学习及发射电路构成，其相互连接关系为电源电路通过电源线分别与以太网控制电路、主控CPU、内部存储器、IO接口芯片、温度探测芯片、时钟芯片、电源抗干扰电路、语音电路、电话编解码电路、无线数字信号收发电路、红外学习及发射电路相电气连接；负责网络连接的主控CPU通过一个串口与以太网模块相连，另一个与其他主控CPU相连，同时通过控制及数据总线与存储器、视频转换、液晶屏、触摸屏相电气连接；通过其IIC总线它还与时钟芯片、语音电路、温度探测电路相电气连接。
如图3所示，其中主控CPU电路模块主要由单片机U1、晶振X1、锁存器U2构成；存储器体系由U3、U5构成；液晶屏接口由JP3构成；电源电路由U7、U4构成；对讲及录音电路由U9及周边电路构成；时钟电路由U6构成；温度探测电路由U8构成；JP2为与以太网电路连接口；JP4为与其他电路模块的接口。
如图4所示，分控单片机U2、电话通讯电路U3及周边元件、无线发射电路U4及JP4、无线接收电路JP1、探头信号输入电路U5、U6及周边、存储电路U7、通讯电路U2共同构成家庭安防电路模块。
如图5所示，以太网协议站模块由协议站主控制CPU、以太网控制器、存储电路共同构成。
本发明的家庭网络综合控制器用于通讯控制的方法是将家庭网络综合控制器安装在小区用户家庭内作为一个网络终端，通过小区宽带网与小区管理中心的服务器相连，并采用TCP/IP协议通讯；与用户家庭包括三表、安防、红外收发、无线收发的电路模块相连，并采用RS-485协议通讯；当住宅小区服务器从局域网发出控制命令或住宅小区信息时，家庭网络综合控制器的以太网协议站电路模块负责对数据进行解包，并把指令送给主控微处理器；主控微处理器按照指令发出无线数字信号，通过无线红外接力器的传递，控制家庭内的各种红外设备；当家庭安防探头或三表数据需要回传给住宅小区服务器时，过程相反。
主要由协议栈芯片E5122、以太网控制芯片RTL8019AS、存储芯片62256、24C32构成的以太网协议栈电路模块将用户家庭的网络综合控制器主控CPU与小区服务器相连接，以太网协议栈电路模块完成数据的TCP/IP打包、解包，该电路模块与小区局域网采用RJ45连接方式连接，与家庭网络综合控制器采用RS232串行通讯连接；家庭网络综合控制器将要发送的数据通过串口传送给协议栈模块，E5122将接收到的数据封装成IP数据包，然后通过RJ45口向小区宽带网络发送到管理服务器；当协议栈模块电路收到管理服务器通过小区宽带网发送的数据时，先由E5122将IP数据解包并存储在存储器芯片中，然后将解包后的控制命令数据通过串口向家庭网络综合控制器发送。
所述家庭网络综合控制器与无线灯光开关、插座，红外家电设备，无线安防探头的通讯控制，是当有命令数据需要向下级电路发送时，家庭网络综合控制器采用300～450MHZ的无线载波为数据载体，向外发送12位的二进制数据，其中前8位作为下级各电路模块的寻址位用来选择与哪个电路模块通讯，后4位作为命令数据位用来传递控制命令，接收方收到无线信号后去掉载波，解出二进制数据即可进行相应的控制。反之，若无线探头有警情上报，其通讯过程相反。
在本发明的控制程序流程如图6所述(1)程序初始化——对主CPU的中断、定时、内存、输入口、输出口等进行统一规划，对以太网协议栈模块设置IP、端口、子网掩码、通讯速率等参数。(2)判断收到住宅小区管理中心命令——判断是否有通过住宅小区局域网发来的命令。(3)按协议栈解包数据并执行——先对网络数据解包，然后取出IP包中的真正的命令数据存储并执行相应命令或向下位电路模块转发。(4)判断收到下位电路模块数据——判断是否收到安防探头警情信号、三表数据信号等下位模块的数据。(5)按TCP/IP协议打包并发送数据。(6)判断收到用户电话控制命令并执行——判断是否有通过电话发来的DTMF信号命令数据，若有则按命令执行。(7)低功耗模式——若没有任何动作要求，程序通常进入低功耗省电模式。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果(1)可用于住宅小区的系统集成，将各分散、独立的系统统一管理；(2)以TCP/IP协议为通讯基础，充分利用住宅小区宽带网资源，不需进行其他的工程布线；(3)采用多单片机系统，模块化电路结构，便于按用户需求灵活构造系统。(4)采用TFT液晶屏并将可视对讲图象与文字界面有机统一，作到双屏合一。(5)控制电路部分长期工作于低功耗模式。
图1是本发明的家庭网络综合控制器结构示意图；图2是图1的结构方框图；图3是图1中的主控单片机电路原理图；图4是图1的电话及无线模块电路原理图；图5是图1的以太网协议站模块电路原理图；图6是图1的主CPU通讯控制程序流程图。
具体实施例方式
(1)按图2所示设计制造本网络终端控制器机壳；(2)按图3、图4、图5所示绘制以太网协议站模块、家庭安防电路模块、主控CPU电路模块制作电路板，并装配；(3)把装配好的各模块电路板装于机壳内，无线天线、网络线、串口线分别连接到主板上；(4)按图6所示编制控制程序并烧录于各模块CPU中存储，这样就可以通过住宅小区局域网对家庭的各类设备进行控制和数据采集。另外，可增加看门狗定时器来防止干扰信号造成程序跑飞。
权利要求
1.一种家庭网络综合控制器，其特征在于主要由机壳(1)、面板(2)、真彩TFT液晶屏(3)、触摸屏(4)、功能按键(5)、网络接口(6)、与无线接收及发射模块相连的天线(7)、与红外发射模块相连的红外发射管(8)、串行通讯接口(9)、电话接口(10)、视频输入口(11)、电源接口(12)、主电路板(13)构成，其相互位置及连接关系为机壳(1)和面板(2)通过扣件相连接；真彩TFT液晶屏(3)嵌入在面板(2)上作为输出界面；触摸屏(4)紧贴液晶屏(3)作信号输入；功能按键(5)装在面板上；无线接收及发射模块装在电路板上并通过天线(7)向外通讯；红外发射模块可以装在电路板上，通过红外发射管(8)向红外设备发射信号，或通过接口外接信号线以延长安装位置；网络接口(6)与主电路板上的以太网控制电路相连，并通过超五类电缆线与住宅小区局域网连接；电话接口(10)与主电路板上的DTMF编解码电路相连，并通过电话线与公共电话交换局连接；视频输入口(11)与主电路板上的视频转换电路相连，并通过视频信号线与楼宇对讲门口机的CCD摄像头连接；串口(9)通过RS-485与其他串行设备相连。
2.根据权利要求1所述的家庭网络综合控制器，其特征在于所述主电路板电路主要由CPU、内部存储器、IO接口芯片、温度探测芯片、时钟芯片、电源抗干扰电路、语音电路、以太网通信电路、电话编解码电路、无线数字信号收发电路、红外学习及发射电路构成，其相互连接关系为电源电路通过电源线分别与以太网控制电路、主控CPU、内部存储器、IO接口芯片、温度探测芯片、时钟芯片、电源抗干扰电路、语音电路、电话编解码电路、无线数字信号收发电路、红外学习及发射电路相电气连接；负责网络连接的主控CPU通过一个串口与以太网模块相连，另一个与其他主控CPU相连，同时通过控制及数据总线与存储器、视频转换、液晶屏、触摸屏相电气连接；通过其IIC总线它还与时钟芯片、语音电路、温度探测电路相电气连接。
3.根据权利要求2所述的家庭网络综合控制器，其特征在于所述主控CPU电路主要由单片机U1、晶振X1、锁存器U2构成；存储器体系由U3、U5构成；液晶屏接口由JP3构成；电源电路由U7、U4构成；对讲及录音电路由U9及周边电路构成；时钟电路由U6构成；温度探测电路由U8构成；JP2为与以太网电路连接口；JP4为与其他电路模块的接口。
4.权利要求1所述的家庭网络综合控制器用于通讯控制的方法，其特征在于将家庭网络综合控制器安装在小区用户家庭内作为一个网络终端，通过小区宽带网与小区管理中心的服务器相连，并采用TCP/IP协议通讯；与用户家庭包括三表、安防、红外收发、无线收发的电路模块相连，并采用RS-485协议通讯；当住宅小区服务器从局域网发出控制命令或住宅小区信息时，家庭网络综合控制器的以太网协议站电路模块负责对数据进行解包，并把指令送给主控微处理器；主控微处理器按照指令发出无线数字信号，通过无线红外接力器的传递，控制家庭内的各种红外设备；当家庭安防探头或三表数据需要回传给住宅小区服务器时，过程相反。
5.根据权利要求4所述的家庭网络综合控制器用于通讯控制的方法，其特征在于主要由协议栈芯片E5122、以太网控制芯片RTL8019AS、存储芯片62256、24C32构成的以太网协议栈电路模块将用户家庭的网络综合控制器主控CPU与小区服务器相连接，以太网协议栈电路模块完成数据的TCP/IP打包、解包，该电路模块与小区局域网采用RJ45连接方式连接，与家庭网络综合控制器采用RS232串行通讯连接；家庭网络综合控制器将要发送的数据通过串口传送给协议栈模块，E5122将接收到的数据封装成IP数据包，然后通过RJ45口向小区宽带网络发送到管理服务器；当协议栈模块电路收到管理服务器通过小区宽带网发送的数据时，先由E5122将IP数据解包并存储在存储器芯片中，然后将解包后的控制命令数据通过串口向家庭网络综合控制器发送。
6.根据权利要求4所述的家庭网络综合控制器用于通讯控制的方法，其特征在于所述家庭网络综合控制器与无线灯光开关、插座，红外家电设备，无线安防探头的通讯控制，是当有命令数据需要向下级电路发送时，家庭网络综合控制器采用300～450MHZ的无线载波为数据载体，向外发送12位的二进制数据，其中前8位作为下级各电路模块的寻址位用来选择与哪个电路模块通讯，后4位作为命令数据位用来传递控制命令，接收方收到无线信号后去掉载波，解出二进制数据即可进行相应的控制。反之，若无线探头有警情上报其通讯过程相反。
全文摘要
本发明涉及家庭网络综合控制器及其通讯控制方法，家庭网络综合控制器主要由机壳、面板、真彩TFT液晶屏、触摸屏、功能按键、网络接口、无线接收及发射模块、红外发射模块、串行通讯接口、电话接口、视频输入口、电路板构成；其通讯控制方法是原来互不兼容的各种联网通讯方式统一到TCP/IP协议的基础上，将家庭安防、三表数据采集、红外家电控制、灯光控制、可视对讲等终端产品模块化，充分利用小区现有的宽带网到户资源，对家庭外统一采用基于TCP/IP协议的小区局域网联网通讯，对家庭内采用红外和无线数字通讯方式进行数据采集、设备控制，硬件采用多单片机内核；本发明成本低、稳定性高并且便于工程施工，极易得到小区的推广使用。
文档编号G08C17/02GK1477830SQ0313968
公开日2004年2月25日 申请日期2003年6月30日 优先权日2003年6月30日
发明者王炅, 陈斗雪, 王 炅 申请人:广州合立正通信息网络集成有限公司