ZigBee功能型智能家居网关的制作方法

本发明涉及健康管理系统领域，具体是zigbee功能型智能家居网关。

背景技术：

物联网是互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能行使独立功能的普通物体实现互联互通的网络。物联网一般为无线网，而由于每个人周围的设备可以达到一千至五千个，所以物联网可能要包含500兆至一千兆个物体。在物联网上，每个人都可以应用电子标签将真实的物体上网联结，在物联网上都可以查出它们的具体位置。通过物联网可以用中心计算机对机器、设备、人员进行集中管理、控制，也可以对家庭设备、汽车进行遥控，以及搜索位置、防止物品被盗等，类似自动化操控系统，同时透过收集这些小事的数据，最后可以聚集成大数据，包含重新设计道路以减少车祸、都市更新、灾害预测与犯罪防治、流行病控制等等社会的重大改变，实现物和物相联。

物联网将现实世界数字化，应用范围十分广泛。物联网拉近分散的信息，统整物与物的数字信息，物联网的应用领域主要包括以下方面：运输和物流领域、工业制造、健康医疗领域范围、智能环境（家庭、办公、工厂）领域、个人和社会领域等，具有十分广阔的市场和应用前景。

近年来，随着物联网技术的不断发展，智能家居的产品层出不穷，经历着从有线到无线，从昂贵到亲民的变化。在智能家居系统中，智能家居网关起着举足轻重的地位，它是智能家居系统的控制核心，承担着整个系统的数据采集、协议转换、通讯转发、控制下达以及信息存储等功能，能够将家庭中许多相对独立的终端产品集成于一体，用户可以方便地进行本地使用，也可通过互联网实现远程控制，因此，设计一款安全可靠、功耗低且扩展性强的智能家居网关成为智能家居系统的成败关键。

目前，由于红外遥控应用广泛，国内外品牌众多，红外载波频率不统一，国内智能家居网关产品中红外家电控制模块目前可以匹配98%的红外遥控，然而还存在小部分红外遥控不兼容问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供zigbee功能型智能家居网关，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

zigbee功能型智能家居网关，由控制器mcu、zigbee通讯模块、以太网通讯模块、语音报警模组、红外转发模块五大部分组成；

控制器mcu负责整个系统数据的上传、处理和下行，与其他四部分协调工作，是智能家居的核心控制器；

以太网通讯模块负责以太网连接,提供控制器mcu与互联网的通讯工作；

zigbee通讯模块包括zigbee协调器和若干zigbee节点，其中zigbee协调器是整个zigbee网络的核心，负责与网络中的各个zigbee节点通信，是整个网络的维护者，zigbee协调器收到各zigbee节点数据后交给控制器mcu进行处理；

zigbee通讯模块中，各节点可以互相独立，与所述zigbee协调器模块点对点通信，也可以各zigbee节点相同通信，由路由协议选取一个zigbee节点由此zigbee节点向zigbee协调器模块发送所有zigbee节点的实时状态；

语音报警模组包括语音模块和扬声器，语音报警模组由控制器mcu直接控制，当控制器mcu收到zigbee节点报警指令后，主动触发语音报警模组；

红外转发模块负责对红外遥控的学习、存储和发射功能，由控制器mcu对红外转发模块传达指令。

进一步的，所述控制器mcu通过usart通信的方式与所述红外转发模块、所述zigbee通讯模块进行数据通信。

进一步的，所述控制器mcu通过spi通信的方式与所述以太网通讯模进行数据通信。

进一步的，所述控制器mcu为stm32f103vet6单片机。

进一步的，红外转发模块为昊芯ⅲ号sop16芯片。

进一步的，语音模块为nv040csop8芯片，语音输出方式为pwm。

进一步的，扬声器为2207型8欧0.5w直插型。

进一步的，zigbee通讯模块采用cc2530芯片。

进一步的，以太网通讯模块采用w5500芯片。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

集成语音控制技能，通过智能语音音箱，实现语音操控智能家居设备；

具备本地报警功能，当门磁、人体红外探测、门锁等设备安防被触发时，装置会声音提醒，让家庭更安全；

红外转发控制，实现对红外遥控家电的控制，红外发射全方位覆盖，高灵敏、高准确控制；

不仅具备网关的基本功能，还集合了红外转发控制、语音控制技能、本地语音报警功能，实现了网关和终端设备的高度集成，极大降低了产品成本和用户的使用门槛，使智能家居控制变得更简单更贴心，加速了人们生活的智能化步伐，促进了物联网智慧城市的快速发展。

附图说明

图1为zigbee功能型智能家居网关的示意图。

图2为zigbee功能型智能家居网关中使用的示意图。

图3为zigbee功能型智能家居网关中电源的电路原理图。

图4为zigbee功能型智能家居网关中zigbee通讯模块的电路原理图。

图5为zigbee功能型智能家居网关中控制器mcu的电路原理图。

图6为zigbee功能型智能家居网关中控制器mcu的部分电路原理图。

图7为zigbee功能型智能家居网关中以太网通讯模块的电路原理图。

图8为zigbee功能型智能家居网关中以太网通讯模块的部分电路原理图。

图9为zigbee功能型智能家居网关中红外转发模块的电路原理图。

图10为zigbee功能型智能家居网关中语音报警模组的电路原理图。

图11为zigbee功能型智能家居网关中指示灯的电路原理图。

图12为zigbee功能型智能家居网关中spiflash的电路原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-12，zigbee功能型智能家居网关，由控制器mcu、zigbee通讯模块、以太网通讯模块、语音报警模组、红外转发模块五大部分组成；

控制器mcu负责整个系统数据的上传、处理和下行，与其他四部分协调工作，是智能家居的核心控制器；

以太网通讯模块负责以太网连接,提供控制器mcu与互联网的通讯工作；

zigbee通讯模块包括zigbee协调器和若干zigbee节点，其中zigbee协调器是整个zigbee网络的核心，负责与网络中的各个zigbee节点通信，是整个网络的维护者，zigbee协调器收到各zigbee节点数据后交给控制器mcu进行处理；zigbee通讯模块中，各节点可以互相独立，与所述zigbee协调器模块点对点通信，也可以各zigbee节点相同通信，由路由协议选取一个zigbee节点由此zigbee节点向zigbee协调器模块发送所有zigbee节点的实时状态；

语音报警模组包括语音模块和扬声器，语音报警模组由控制器mcu直接控制，当控制器mcu收到zigbee节点报警指令后，主动触发语音报警模组；

红外转发模块负责对红外遥控的学习、存储和发射功能，由控制器mcu对红外转发模块传达指令；

其中以太网通讯模块是一款基于w5500芯片的以太网模块，且性价比高的以太网模块，w5500是一款全硬件tcp/ip嵌入式以太网控制器，为嵌入式系统提供了更加建议的互联网连接方案；w5500固化了tcp/ip协议栈，10/100mbps以太网数据链路层（mac）及物理层（phy），使得用户使用单芯片就能够在他们的应用中拓展网络连接。内嵌32k字节片上缓存以供以太网处理，并且可以同时使用8个硬件socket独立通讯；spi(外设船型接口)从而能够更加容易与外设mcu整合，并且w5500使用了高效spi协议支持80mhz，从而实现高速网络通讯；模块还支持3.3v或者5v电源供电，当5v供电时还可以输出3.3v的电压，方便用户在不同的单片机系统中使用。

所述控制器mcu通过usart通信的方式与所述红外转发模块、所述zigbee通讯模块进行数据通信。

所述控制器mcu通过spi通信的方式与所述以太网通讯模进行数据通信。

所述控制器mcu为stm32f103vet6单片机，stm32f103vet6单片机由意法半导体集团设计，使用高性能的armcortex-m332位的risc内核，工作频率为72mhz，内置高速存储器(高达128k字节的闪存和20k字节的sram)，丰富的增强i/o端口和联接到两条apb总线的外设。所有型号的器件都包含2个12位的adc、3个通用16位定时器和一个pwm定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个i2c和spi、3个usart、一个usb和一个can。

所述红外转发模块为昊芯ⅲ号sop16芯片。

所述语音模块为nv040csop8芯片，语音输出方式为pwm。

所述扬声器为2207型8欧0.5w直插型。

所述zigbee通讯模块采用cc2530芯片，cc2530是一个兼容ieee802.15.4的、真正的片上系统，支持专有的ieee802.15.4以及zigbee、zigbeepro和zigbeerf4ce标准。cc2530集成了2.4ghz的射频收发器、增强型工业标准的8051mcu、最大256kb可编程flash、8kb的ram并提供有一套广泛的外设集（包括2个usart、12位adc和21个通用gpio）。同时，cc2530可以配备ti的一个标准兼容或专有的网络协议栈（remoti、z-stack或simpliciti）来简化开发，其rf发送输出功率为4.5dbm，接收灵敏度为-97dbm。

所述以太网通讯模块采用w5500芯片。

常见的智能家居网关只提供了一个数据接收、处理、转发的功能，整套系统中终端设备与网关分开独立运行，比如红外转发器、报警蜂鸣器需要单独安装设备实现功能。

本发明不仅可以与多个zigbee终端设备进行无线交互和数据处理，本身还集成了红外转发控制、语音控制技能、本地语音报警功能。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。