专利名称：基于网络技术的智能化家居控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种基于网络技术的智能化家居控制的新技术。
背景技术：
近年，中国智能化家居正在迅猛的发展。计算机技术、网络通信技术、智能传感技术和微电子技术的发展和成熟，Internet成为全球数据通信的骨干网络并且进入家庭，这些都为智能化家居的发展创造了非常好的前提条件。目前，各个企业都在提出自己的智能化家居的解决方案和推出自己的智能化家居控制产品。但国内的智能化家居的解决方案都是以PC机为中心的。这种以PC机为中心的智能家居控制系统需要投入的成本一般都较高，而且到目前为止真正作到家居的智能化和网络化控制的产品在市场上从未出现。因此，我们提出的基于网络技术的智能化家居控制技术将利用单片机作为系统的控制器，结合Internet和公用电话网的基本功能，实现家庭的远程网络化、智能化控制。这样将大大降低系统的成本，而且可以实现基本的家居智能化控制，非常适合大众的消费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用单片机实现的基于网络技术的智能化家居的控制系统，它利用单片机控制网络通信，实现对家庭内部状况的实时远程监测监控。可以实现远程家庭安防报警、家庭状况的实时检测和远程智能家电控制等功能。
本发明用Microchip公司的PIC16F877单片机作为智能家居控制系统的处理器，利用汇编语言编写控制程序。
本发明系统主要包括网络通讯与控制单元，红外报警信号发生单元，电话语音报警单元，手机短信息报警单元，A/D采样单元以及各单元与单片机控制器的接口设计。各单元通过和PIC16F877单片机的接口由单片机程序控制，实现智能家居的远程控制。
本系统的软件部分包括利用PIC16F877单片机汇编语言编写的网络传输控制程序，有TCP数据报、IP数据报、UDP数据报和ICMP数据报等的发送和接收程序。
网络通讯与控制单元由PIC16F877单片机和RTL8019AS网络控制器组成，RTL8019AS网络控制器负责Internet网络信息的接收和发送。由程序控制完成TCP数据报、IP数据报、UDP数据报和ICMP数据报的发送和接收。单片机对接收到的数据报进行处理，提取其中的控制信息，实现对家电的远程控制和家庭情况的监测。
本系统由红外报警信号发生单元、电话语音报警单元和手机短信息报警单元构成安防报警功能。红外报警信号发生单元是直接连接到PIC16F877的RB0/INT(33脚)上；电话语音报警单元是通过UM91531辅助拨号芯片的D0～D3和PIC16F877连接，而手机短信息报警单元是通过RS232串行通讯端口和PIC16F877连接的。
红外报警信号发生单元采用热释电红外传感器对家居内部的情况进行探测，然后通过信号处理电路对传感器信号进行处理得到一个报警的开关量信号。信号处理电路是由人体红外热释电信号专用集成处理芯片BISS0001结合外部的电阻、电容而构成的。单片机随时监测各报警端口的状态变化，当接收到某报警端口的开关量信号后即刻启动电话语音报警模块，拨打已经设定好的电话号码并且发送语音信号，完成语音报警功能，或者通过RS232-C串行通讯端口控制TC35模块给远程的手机发送短信息报警，从而实现家居安防监控。
电话语音报警单元由UM91531辅助拨号芯片、ISD1420语音芯片、TEA1067低电压语音传输芯片和LM567音频译码芯片构成。UM91531通过D0～D3四条数据线以及控制线与PIC16F877连接，其输出TONE端(15脚)与TEA1067的DTMF端连接。这部分电路实现电话拨号功能，首先PIC16F877将每一位电话号码的BCD码送到数据线D0～D3上，然后控制UM91531完成BCD码到音频信号的转变，然后将得到的音频信号通过TEA1067送到外线。ISD1420语音芯片通过PLAYL端(23脚)与PIC16F877单片机连接、SP+、SP-与TEA1067连接，单片机通过控制PLAYL的电平变化来触发ISD1420工作与停止，完成语音发送的功能。LM567和TEA1067与外线连接，完成对回铃信号和语音信号的处理。本系统可以连续拨打三组不同的电话号码，只要有一组号码接通，系统就立刻发送语音报警信号，完成报警功能。
手机短信息报警单元是通过RS232-C异步串行通讯接口和单片机连接的。采用西门子公司的TC35模块完成手机短信息报警功能。这部分是利用已有的手机短信息模块TC35完成的，在系统中只是进行了串行通讯接口的设计，在这里是用MAX232A实现的。
A/D采样单元是利用PIC16F877单片机本身带有的8路10bit的A/D采样通道来完成的，主要是A/D采样程序的设计。该系统中设计了一次采样一个数据的A/D采样程序，用来完成家居温度的采集，同时也设计了一次采样多个数据的A/D采样程序，可以一次采集1024个点并且将采集到的数据存储于RTL8019AS的16KSRAM中。
本发明是一种基于网络技术的智能化家居控制技术，远程网络控制功能是本发明的一大特点。另外，本系统用单片机进行开发，系统的整体成本很低(500-600元人民币)，属于智能化家居控制中的低端产品。再次，本发明能够满足一般家居远程控制的需要。只要有公用电话网或Internet网络存在的地方，该系统就可以适用，因此非常适合中低收入水平的普通家庭的消费。
图1是本发明的结构框图。
图2是本发明的红外报警信号发生电路连接线路图。
图3是本发明的网络通讯与控制单元的连接线路图。
图4是本发明的电话语音报警单元的连接线路图。
图5是本发明的系统主程序流程图。
图6是本发明的系统测试结果图。其中(a)图中显示系统I/O端口的控制信息。(b)图中显示系统的网络传输状态。
具体实施例方式
下面结合
对本发明进行进一步的描述如图1所示，系统用Microchip公司生产的PIC16F877单片机作为整个系统的处理控制器。PIC16F877单片机中固化了系统的初始化程序、网络通讯与控制程序、RS232-C异步串行通讯控制程序、A/D采样程序和电话语音报警程序等，统一协调系统各个组成部分，包括红外报警信号发生单元、网络通讯控制单元、电话语音报警单元、A/D采样单元和手机短信息报警单元等的工作。
红外报警信号发生单元如图2所示，本部分采用红外热释电传感器P2288和信号处理电路。信号处理电路是由人体红外热释电信号专用集成处理芯片BISS0001结合外部的电阻、电容而构成。BISS0001对P2288产生的信号进行放大和限幅处理后，经过一个延时电路产生脉冲信号。此脉冲信号将提供给单片机用来触发电话语音报警程序。
网络通讯与控制单元如图3、图5、图6所示，本部分由网络传输控制芯片RTL8019AS和PIC16F877构成。图3是系统硬件的连接线路图，图5是固化在单片机中的系统主程序的流程图。这部分主要是完成网络传输的报文处理，从接收到的不同的数据包中提取相应的控制信息，调用对应的处理程序。处理完成后生成相应的数据报(TCP、IP、UDP、ICMP等)，发送给远方的终端，实现基于网络的智能家居远程控制。图6是本系统在测试时得到的结果。(a)图中显示系统I/O端口的信息，(b)图显示系统网络传输的状态信息(测试时系统设定的IP地址是192.168.0.200)。
电话语音报警单元如图4所示，本部分由PIC16F877单片机、UM91531辅助拨号器、ISD1420语音芯片、TEA1067低电压语音传输芯片和LM567音频译码芯片组成。UM91531的TONE端(15脚)连接TEA1067的DTMF端(13脚)，ISD1420的SP+和SP-分别接TEA1067的MIC+和MIC-，TEA1067和LM567与电话外线连接。一般情况下，这部分电路是处于等待状态的。当有报警信号产生时，PIC16F877将预先设定的电话号码一位一位的以BCD码的方式发送给UM91531，由UM91531完成BCD码到音频或脉冲信号的转化，然后送入TEA1067发送出去，完成拨号。由LM567对反馈回来的信号进行计数，判断对方话机的状态，若对方接通则启动ISD1420发送报警语音信号，从而实现远程电话语音报警功能。
本发明可以实现的功能有1.家庭安防报警业主的家居一旦出现有人强行入侵、火灾等险情时，系统可以迅速地向公安局、消防局等安全职能部门发送求助信号，并且可以拨打业主预先设定好的几组电话号码发送求助信号(手机短信或语音信息)。
2.家庭状况实时远程监测系统利用单片机本身具有的A/D转换功能，对家居相关状态参数进行采样，将采样得到的数据存储在单片机的数据存储空间中，当业主通过Internet访问系统站点时，就可以很清楚的了解家居现时的状况。
3.远程家电控制业主通过Internet访问系统站点可以改变系统中单片机的I/O口状态，从而实现家电的远程控制。
权利要求
1.一种基于网络技术的智能化家居控制系统，其特征在于利用PIC16F877单片机作为系统的微处理器，包括网络通讯与控制单元、红外报警信号发生单元、电话语音报警单元、手机短信息报警单元、A/D采样单元，系统的核心是PIC16F877单片机，各单元通过和PIC16F877单片机的接口由单片机程序控制，实现智能家居的远程控制。
2.根据权利要求1所述的基于网络技术的智能化家居控制系统，其特征在于本系统的软件部分包括利用PIC16F877单片机汇编语言编写的网络传输控制程序，有TCP数据报、IP数据报、UDP数据报和ICMP数据报等的发送和接收程序。
3.根据权利要求1所述的基于网络技术的智能化家居控制系统，其特征在于由PIC16F877单片机和RTL8019AS网络控制器组成系统的网络通讯与控制单元的硬件部分。
4.根据权利要求1所述的基于网络技术的智能化家居控制系统，其特征在于由红外报警信号发生单元、电话语音报警单元和手机短信息报警单元构成安防报警功能；红外报警信号发生单元是直接连接到PIC16F877的RB0/INT(33脚)上；电话语音报警单元是通过UM91531辅助拨号芯片的D0～D3和PIC16F877连接，而手机短信息报警单元是通过RS232串行通讯端口和PIC16F877连接的。
5.根据权利要求4所述的基于网络技术的智能化家居控制系统，其特征在于红外报警信号发生单元采用热释电红外传感器和信号处理电路，信号处理电路是由人体红外热释电信号专用集成处理芯片BISS0001结合外部的电阻、电容而构成的。
6.根据权利要求4所述的基于网络技术的智能化家居控制系统，其特征在于电话语音报警单元由UM91531辅助拨号器、ISD1420语音芯片、TEA1067低电压语音传输芯片和LM567音频译码芯片组成，UM91531的TONE端(15脚)连接TEA1067的DTMF端(13脚)，ISD1420的SP+和SP-分别接TEA1067的MIC+和MIC-，TEA1067和LM567与电话外线连接。
7.根据权利要求4所述的基于网络技术的智能化家居控制系统，其特征在于手机短信息报警单元采用西门子公司的TC35实现。
8.根据权利要求1所述的基于网络技术的智能化家居控制系统，其特征在于A/D采样单元写入有A/D采样程序，采用一位的A/D采样或多位A/D采样，采样数据存储于RTL8019AS的16K SRAM缓冲区中。
全文摘要
本发明涉及一种基于网络技术的智能化家居控制系统，采用PIC16F877单片机作为智能家居控制系统的处理器，利用汇编语言编写控制程序。系统主要包括网络通讯与控制单元，红外报警信号发生单元，电话语音报警单元，手机短信息报警单元，A/D采样单元以及各单元与单片机控制器的接口设计。各单元通过和PIC16F877单片机的接口由单片机程序控制，可以实现远程家庭安防报警、家庭状况的实时检测和远程智能家电控制等功能。本系统的整体成本很低，属于智能化家居控制中的低端产品，能够满足一般家居远程控制的需要，只要有公用电话网或Internet网络存在的地方，该系统就可以适用，非常适合中低收入水平的普通家庭的消费。
文档编号H04L12/28GK1516403SQ20031011670
公开日2004年7月28日 申请日期2003年11月24日 优先权日2003年8月29日
发明者龚卫国, 李伟红, 杨利平, 李巨鹏, 冯作强, 王华华 申请人:重庆大学