用于无线组网环境控制系统的主控制器的制作方法

本实用新型涉及一种环境设备控制器，尤其是涉及一种可对环境设备进行组网控制的无线组网设备控制器。

背景技术：

环境控制是与人们生活息息相关的一部分，提高环境中的空气质量是改善人们的生活环境的重要一部分。虽然在市面上也推出了具有各种对应功能的空气净化器、空调、加湿除湿机等调节或改善环境效果的机器或家电设备，其中各大厂商还推出具有能去除环境中甲醛、有害气体、菌落等特性功能的净化器。然而这些家电或设备均是各自独立控制运行工作的，并且还需要人们根据环境的状态来手动启动开启这些设备，并且由于配置了这些不同功能设备，还存在着设备布线复杂，设备布线开槽多等现象，存在着较多使用不方便等因素。因此需要一套控制器或控制系统能够通过检测空气中的环境参数，通过运算分析，再驱动各种设备或机器，例如驱动：温度用空调来控制，湿度用加湿除湿机来控制，甲醛、有害气体、箘落等用净化器来控制改善环境，以来达到自动调节优化环境的目的。

技术实现要素：

本实用新型为解决现有用于改善或调节环境控制效果的各种机器或家电设备存在着均是各自独立控制运行工作的，且还需要人们根据环境的状态来手动启动开启这些设备，存在着布线复杂、较多使用不够方便等现状而提供的一种可自动根据环境监测情况实现对改善或调节环境控制效果的各种机器或家电设备的自动驱动启动，布线更加简单便捷、操作控制管理简捷、无需人工干预的用于用于无线组网环境控制系统的主控制器。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的具体技术方案为：一种用于无线组网环境控制系统的主控制器，其特征在于：同一房间内配置设置一路主控制器，所述的主控制器包括主控MCU控制电路模块、Sigsbee无线收发电路模块、WIFI无线收发电路模块、TCP网口收发电路模块、电源管理电路模块和LED指示警示电路模块，其中WIFI无线收发电路模块、TCP网口收发电路模块、电源管理电路模块和LED指示警示电路模块分别接入主控MCU控制电路模块输入或输出端；主控制器通过Zigbee无线收发电路模块分别与同一房间内的多路环境参数采集器和多路设备驱动器相通讯连接，主控制器通过TCP网口收发电路模块与同房间内的无线路由器相无线通讯连接，主控制器通过WIFI无线收发电路模块与智能移动终端设备相无线通讯连接。提高同个房间内的主控制器只在与本房间内的环境采集控制器、设备驱动器之间的稳定可靠的约定通讯连接方式，避免占用较多的存储空间，还可通过TCP网口收发电路模块实现与外部中央控制器的无线通信连接，提高不同房间的主控制器与中央控制器之间的有效无线通讯连接，避免不同房间的设备无线通讯时相互干扰而产生错误控制现象发生。可自动根据环境监测情况实现对设备驱动器所驱动的改善或调节环境控制效果的除湿机、加湿机和空调等各种环境控制接口设备的自动驱动启动，布线更加简单便捷、操作控制管理简捷、无需人工运行控制干预。自动根据环境监测情况实现对改善或调节环境控制效果的各种加湿、除湿、除醛和空调设备的自动驱动运行启动，自动根据多路环境参数采集器的监测采集数据进行自动完成环境参数处理，自动完成信息管理任务、驱动器控制任务和驱动管理任务，减少人工操作开启或关闭环境控制接口设备的操作繁琐性，可对同个房间进行独立的空气环境状况自动监控，且也特别适用对提高大型的图书馆和/或档案馆等室内环境的环境自动监控操作控制，自动达到舒适生活与工作环境，降低人工管理操作控制成本。

作为优选，所述的主控制器通过Zigbee无线收发电路模块至多与同一房间内的20路环境参数采集器相通讯连接。在不影响降低控制效率的情况下，提高同一房间内所能控制的环境参数采集控制器数量。

作为优选，所述的主控制器通过Zigbee无线收发电路模块至多与同一房间内的11路设备驱动器相通讯连接。在不影响降低控制效率的情况下，提高同一房间内所能控制的设备驱动器数量。

作为优选，所述的主控MCU控制电路模块包括采用型号为IAP15W4K8S4 的主控芯片及其复位电路与下载接口电路，主控MCU控制电路模块上设有与TCP网口收发电路模块、Zigbee无线收发电路模块、电源管理电路模块和LED指示警示电路模块和WIFI无线收发电路模块相电连接的功能端引脚端口。提高同个房间内的主控制器只在与本房间内的环境采集控制器、设备驱动器之间的稳定可靠的约定通讯连接方式，避免占用较多的存储空间，提高不同房间的主控制器与房间外部设备或智能手机的有效无线通讯连接，避免不同房间的设备无线通讯时相互干扰而产生错误控制现象发生。

作为优选，所述的Zigbee无线收发电路模块采用型号为Z151-A的Zigbee芯片单元，Zigbee无线收发电路模块的USART4-TX功能端引脚与主控MCU控制电路模的USART4-TX功能端引脚相通讯连接，Zigbee无线收发电路模块的USART4-RX功能端引脚与主控MCU控制电路模的USART4-RX功能端引脚相通讯连接。提高Zigbee无线收发电路模块的无线通讯控制连接可靠有效性。

作为优选，所述的电源管理电路模块包括交流220V转直流5V电路和5V降至3.3V降压电路，交流220V转直流5V电路包括稳压电路和型号为1fUA3-220S05A2电源模块，稳压电路包括稳压二极管和滤波电容，5V降至3.3V降压电路包括型号为LM1117-3.3V的低压差电压调节器，低压差电压调节器输入端与交流220V转直流5V电路输出端相电连接，低压差电压调节器输出端设滤波电容。提高主控制器工作稳定可靠性，避免受其他设备电源因素干扰而降低控制效率及控制稳定可靠性。

作为优选，所述的LED指示警示电路模块包括多路平面发光管及平面发光管驱动电路，每路平面发光管设红色发光警示管和绿色发光管，平面发光管驱动电路包括红色发光警示电路和绿色发光驱动电路，各红色发光警示电路和绿色发光驱动电路驱动输入信号与主控MCU控制电路模块的主控芯片驱动信号引脚端相电连接。提高对房间内的主控制器在超越设定上下警示线时的指示警示作用以及对控制器启动控制环境调节设备的开启与关闭操作指示作用，为人们居住及生活室内环境提供及时有效的指示与警示作用，更好为人们提供室内环境状况的变化感知及预警效果。

作为优选，所述的WIFI无线收发电路模块采用型号为WIFI-HEKR-V1.1的WIFI芯片模块构成的无线路由器，WIFI无线收发电路模块的USART3-TX功能端引脚与主控MCU控制电路模的USART3-TX功能端引脚相通讯连接，WIFI无线收发电路模块的USART3-RX功能端引脚与主控MCU控制电路模的USART3-RX功能端引脚相通讯连接。提高主控制器与手机通讯端间的无线通讯可靠有效性。提高同个房间内的主控制器与本房间内外设备，如智能手机和中央控制器之间的有效无线通讯连接。

作为优选，所述的TCP网口收发电路模块包括网络串口透传模块、网口座P1和串口供电电源电路，网络串口透传模块采用型号为CH9121的串口以太网透传模块芯片，其中网口座P1的第1引脚TXP端子、第2引脚TXN端子、第3引脚RXP端子和第6引脚RXN端子分别与集成块U11的第7引脚TXP端子、第8引脚TXN端子、第4引脚RXP端子和第5引脚RXN端子相电连接。提高不同房间的主控制器与中央控制器之间的有效无线通讯连接，避免不同房间的设备无线通讯时相互干扰而产生错误控制现象发生。

作为优选，所述的主控制器上设操作设定显示板和设备类型设定板。提高操作设定便捷可靠有效性。

本实用新型的有益效果是：自动根据环境监测情况实现对改善或调节环境控制效果的各种加湿、除湿、除醛和空调设备的自动驱动运行启动，自动根据多路环境参数采集器的监测采集数据进行自动完成环境参数处理，自动完成信息管理任务、驱动器控制任务和驱动管理任务，减少人工操作开启或关闭环境控制接口设备的操作繁琐性，可对同个房间进行独立的空气环境状况自动监控，且也特别适用对提高大型的图书馆和/或档案馆等室内环境的环境自动监控操作控制，自动达到舒适生活与工作环境，降低人工管理操作控制成本。提高同个房间内的主控制器只在与本房间内的环境采集控制器、设备驱动器之间的稳定可靠的约定通讯连接方式，避免占用较多的存储空间，提高不同房间的主控制器与房间外部设备或智能手机的有效无线通讯连接，避免不同房间的设备无线通讯时相互干扰而产生错误控制现象发生。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的详细说明。

图1是本实用新型用于无线组网环境控制系统的主控制器的结构原理框图示意图。

图2是本实用新型用于无线组网环境控制系统的主控制器所用主控芯片及其复位电路与程序下载接口端口电路结构示意图。

图3是本实用新型用于无线组网环境控制系统的主控制器所设Zigbee无线收发电路模块电路结构示意图。

图4是本实用新型用于无线组网环境控制系统的主控制器所设WIFI无线收发电路模块电路结构示意图。

图5是本实用新型用于无线组网环境控制系统的主控制器所设TCP网口收发电路模块电路结构示意图。

图6本实用新型用于无线组网环境控制系统的主控制器所设电源管理电路模块电路结构示意图。

图7是本实用新型用于无线组网环境控制系统的主控制器所设LED指示电路模块电路结构示意图。

具体实施方式

图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示的实施例中，一种用于无线组网环境控制系统的主控制器，同一房间内配置设置一路主控制器，所述的主控制器10包括主控MCU控制电路模块、Zigbee无线收发电路模块11、WIFI无线收发电路模块13、TCP网口收发电路模块12、电源管理电路模块14和LED指示警示电路模块15，其中WIFI无线收发电路模块、TCP网口收发电路模块、电源管理电路模块和LED指示警示电路模块分别接入主控MCU控制电路模块输入或输出端；主控制器通过Zigbee无线收发电路模块分别与同一房间内的多路环境参数采集器30和多路设备驱动器20相通讯连接，主控制器通过TCP网口收发电路模块与同房间内的无线路由器相无线通讯连接，主控制器通过WIFI无线收发电路模块与智能移动终端设备相无线通讯连接。每路环境参数采集器30均配置设有独立与主控制器10所配置的Zigbee无线收发电路模块11相定向无线通信连接的Zigbee无线收发电路模块A31，每路设备驱动器20均配置设有独立与主控制器10所配置的Zigbee无线收发电路模块11相定向无线通信连接的Zigbee无线收发电路模块A21。主控制器通过Zigbee无线收发电路模块至多与同一房间内的20路环境参数采集器相通讯连接。主控制器通过Zigbee无线收发电路模块至多与同一房间内的11路设备驱动器相通讯连接。同一房间内的多路环境参数采集器和多路设备驱动器分别通过Zigbee无线收发电路模块与主控制器之间进行无线通讯连接；所述的主控制器包括主控MCU控制电路模块和分别接入主控MCU控制电路模块输入或输出端的Zigbee无线收发电路模块，每路设备驱动器包括驱动器MCU控制电路模块、分别接入驱动器MCU控制电路输入或输出端的Zigbee无线收发电路、开关量输出电路模块、RS485通信输出电路模块和红外控制输出电路模块；每路环境参数控制器包括采集MCU控制电路模块、分别接入采集MCU控制电路模块输入或输出端的温湿度采集电路模块、TVOC采集电路模块和Zigbee无线收发电路模块；开关量输出电路模块、RS485通信输出电路模块和红外控制输出电路模块分别与环境控制接口设备相输出对接。多路设备驱动器最大数量为11路，多路环境参数控制器最大数量为20路，各房间内的环境调节设备仅对本房间内的设备之间进行无线通讯连接；主控制器通过WIFI无线收发电路模块与智能移动终端相通讯连接。主控制器通过WIFI无线收发电路模块与中央控制器相通讯连接，中央控制器接收存储各个房间通讯传输过来的环境监测数据，中央控制器设有云端服务器。主控制器、每路设备驱动器和每路环境参数采集器各自均设有独立的Zigbee无线收发电路模块、电源管理电路模块和LED指示电路模块。每路主控制器10设有WIFI无线收发电路模块、TCP网口收发电路模块、Zigbee无线收发电路模块和LED指示电路模块，TCP网口收发电路模块与无线路由器相通讯连接；主控MCU控制电路模块包括采用型号为IAP15W4K8S4 的主控芯片U8及其复位电路与程序下载接口端口J3，复位电路的复位接口信号端RST与主控芯片U8的RST复位功能引脚端相电连，程序下载接口端口J3的P3.0功能引脚与主控芯片U8的P3.0功能引脚相电连接，程序下载接口端口J3的P3.1功能引脚与主控芯片U8的P3.1功能引脚相电连接，提高主控MCU控制电路模块复位执行操作与程序下载或更新调试便捷灵活有效性；主控MCU控制电路模块上设有与TCP网口收发电路模块、Zigbee无线收发电路模块和WIFI无线收发电路模块相电连接的功能端引脚端口。每路环境参数控制器30包括采集MCU控制电路模块，分别接入采集MCU控制电路模块输入或输出端的温湿度采集电路模块、TVOC采集电路模块、PM2.5采集检测电路模块、LED指示电路模块和Zigbee无线收发电路模块，采集MCU控制电路模块上设有与温湿度采集电路模块、PM2.5采集检测电路模块、TVOC采集电路模块、LED指示警示电路模块和Zigbee无线收发电路模块A相电连接的功能端引脚端口。LED指示警示电路模块（见图7），LED指示电路由第2平面发光管D2、第3平面发光管D3、第5平面发光管D5、第6平面发光管D6、第11平面发光管D11、第1三极管Q1～第10三极管Q10、第2电阻R2～第5电阻R5、第7电阻R7～第12电阻R12、第13电阻R13～第17电阻R17、第27电阻R27、第28电阻R28、第30电阻R30～第33电阻R33等电连接组成，其中第1三极管Q1集电极串联第2电阻R2后与第2平面发光管D2的绿色发光功能引脚相电连接；第2三极管Q2集电极串联第3电阻R3后与第2平面发光管D2的红色发光功能引脚相电连接，第1三极管Q1基极串联第13电阻R13后与主控MCU控制电路模块的主控芯片U8的Light-5-G绿色发光功能引脚相电连接，第2三极管Q2基极串联第14电阻R14后与主控MCU控制电路模块的主控芯片U8的Light-5-R红色发光功能引脚相电连接。其他第3平面发光管D3、第5平面发光管D5、第6平面发光管D6和第11平面发光管D11与主控MCU控制电路模块的主控芯片U8的电路连接参照图7所示电路图并结合参照第2平面发光管D2与主控MCU控制电路模块的主控芯片U8的电路连接结构，用于指示当前的主控制器工作状态及对环境参数采集控制器、设备驱动器的数据发送与应答响应状态，包含内部传感器的工作状态是否正常、运行/停止和/或联机状态等相关参数，并用红色或绿色发光区分,提高状态监控警示直观性效果，在环境参数超越设定上下限预警范围参数时，及时警示提示室内环境状况，并及时启动开启除湿机、加湿机或空调等相关环境调节设备，提示环境调节设备处于调节状态，更具智能人性化管理。为人们居住及生活室内环境提供及时有效的指示与警示作用，更好为人们提供室内环境状况的变化感知及预警效果。Zigbee无线收发电路模块（见图3）采用型号为Z151-A的Zigbee芯片M2单元，Zigbee无线收发电路模块的USART4-TX功能端引脚与主控MCU控制电路模的USART4-TX功能端引脚相通讯连接，Zigbee无线收发电路模块的USART4-RX功能端引脚与主控MCU控制电路模块的USART4-RX功能端引脚相通讯连接。在Zigbee无线收发电路模块中（见图3），主要由型号为Z151-A的Zigbee芯片M2、按键S7，电容C23，C18，第44电阻R44，第58电阻R58，第59电阻R59，第8发光管D8，第9发光管D9，第10发光管D10等电连接组成，其中第9发光管D9串联第58电阻R58后与主控MCU控制电路模块的USART4-TX功能端引脚相电连接，第10发光管D10串联第59电阻R59后与主控MCU控制电路模块的USART4-RX功能端引脚相电连接，同时在主控MCU控制电路模块的USART4-TX功能端引脚和USART4-RX功能端引脚位置处并联第23接口端子J23，提高对主控MCU控制电路模块的USART4-TX功能端和USART4-RX功能端调试检测效率与调试检测便捷性；按键S7串联在Zigbee芯片M2的NRESET功能引脚与接地线之间。主要负责环境参数采集器30、主控制器10、设备驱动器20之间的无线通讯，通讯指令中含有通讯地址，只要在有效通讯距离范围内，各设备之间的通讯能按照指定的设备进行通讯，不会进行误传错传，提高相互间的无线通讯稳定可靠性及通讯准确有效性。WIFI无线收发电路模块(见图4)采用型号为WIFI-HEKR-V1.1的WIFI芯片M3模块构成的无线路由器，WIFI无线收发电路模块的USART3-TX功能端引脚与主控MCU控制电路模块的USART3-TX功能端引脚相通讯连接，WIFI无线收发电路模块的USART3-RX功能端引脚与主控MCU控制电路模块的USART3-RX功能端引脚相通讯连接。WIFI无线收发电路模块为主控制器10上主控板与手机端通信的电路，由WIFI模块M3，线性降压LDO芯片U6，第29电容C29、第30电容C30、第28电容C28，第29电阻R29、第61电阻R61、第56电阻R56、第55电阻R55、第57电阻R57，第19发光管D19、第15发光管D15、第4发光管D4等电连接组成，其中第15发光管D15串联第55电阻R55后与主控MCU控制电路模块的USART3-RX功能端引脚相电连接，第4发光管D4串联第57电阻R57后与主控MCU控制电路模块的USART3-TX功能端引脚相电连接；同时在主控MCU控制电路模块的USART3-TX功能端引脚和USART3-RX功能端引脚位置处并联第13接口端子J13，提高对主控MCU控制电路模块的USART3-TX功能端和USART3-TX功能端调试检测效率与调试检测便捷性。WIFI无线收发电路模块作用是单片机通过UART端口，经过WIFI模块，经过云服务器联接至手机端，提高实现手机与设备主控实现交互信息便捷可靠有效性。TCP网口收发电路模块（见图5）由集成块U11，LDO芯片LM1117-1.8V,晶振Y1，网口座P1，第118电阻R118、第119电阻R119、第15电阻R15、第17电阻R17、第18电阻R18、第24电阻R24、第20电阻R20、第21电阻R21、第22电阻R22、第23电阻R23、第25电阻R25、第26电阻R26，第19电容C19、第21电容C21、第22电容C22、第12电容C12、第27电容C27、第26电容C26、第16电容C16，第25发光管D25、第32发光管D32等电连接组成。其中网口座P1的第1引脚TXP端子、第2引脚TXN端子、第3引脚RXP端子和第6引脚RXN端子分别与集成块U11的第7引脚TXP端子、第8引脚TXN端子、第4引脚RXP端子和第5引脚RXN端子相电连接；集成块U11的第57引脚串联第15电阻R15后与第7接口端子J7的WX-RXD引脚端子相电连接，集成块U11的第58引脚串联第17电阻R17后与第7接口端子J7的WX-TXD引脚端子相电连接，集成块U11的第59引脚串联第18电阻R18后与第7接口端子J7的WX-RESET引脚端子相电连接，第7接口端子J7与同房间内的无线路由器接口端子J17相插接，提高每个房间的主控制器10通过无线路由器40与中央控制器50的无线通讯连接可靠有效性；其中集成块U11采用南京沁恒公司的网络透传芯片CH9121，将单片机的TTL转化成网络TCP,通过网线，联至大屏中央控制器，传送数据至中央控制器。电源管理电路模块（见图7）包括交流220V转直流5V电路和5V降至3.3V降压电路，交流220V转直流5V电路包括稳压电路和型号为1fUA3-220S05A2电源模块M1，稳压电路包括稳压二极管D1和第一滤波电容电路，第一滤波电容电路采用第3电解电容C3和第4电解电容C4并联构成，5V降至3.3V降压电路包括型号为LM1117-3.3V的低压差电压调节器U2，低压差电压调节器U2输入端与交流220V转直流5V电路的1fUA3-220S05A2电源模块M1输出端相电连接，低压差电压调节器输出端设第二滤波电容电路，第二滤波电容电路采用第13电解电容C13和第7电容并联构成。交流220V转直流5V电路的输入端通过交流输入端口CON1与交流电相电连接，且在输入端处并联压敏电阻R17，提高对电源模块M1的过电压保护、防雷、抑制浪涌电流、吸收尖峰脉冲、限幅、高压灭弧、消噪及保护半导体元器件等作用。主控制器上设操作设定显示板和设备类型设定板。在各房间外部设有统一的中央控制器和云端服务器，每个房间内单独配置有独立的无线路由器，每个配置有无线组网设备控制器的房间内的主控制器通过其TCP网口收发电路模块和同房间内的无线路由器与中央控制器相通讯连接，中央控制器的数据存储于云端服务器中；中央控制器最大配置100个设有主控制器、多路设备驱动器和多路环境参数采集器的无线组网设备控制器房间。如果无线组网设备控制器再配合使用中央控制器，最大可实现同时控制100个房间下的设备驱动器，且不会因各房间的设备无线通讯时相互干扰而产生错误控制，每个房间下至少3个设备，包含主控器、环境采集控制器和设备驱动器，这样可有效实现300多个设备同时通信控制，环境调节控制驱动控制效率高。无线组网设备控制器有效解决自动检测、自动驱动等问题，还存在有效如何实现无线组网的问题、如何不破坏设备或改装设备来达到驱动设备的问题，如何简化安装问题，例如有效避免了常规方案在主机与驱动器间因需通信而需安装线缆时需要采取在墙体开槽的安装操作麻烦问题，如何控制管理等问题。仅靠普通的电气开关和常用的电路都无法解决，因此必须采用本实用新型申请微控制器MCU的无线组网设备控制器，可靠的无线传送模块，才能达到控制可靠的、使用简单、无需人工干预的无线组网设备控制器，使人们达到有一个舒适的工作和生活环境的目的。将环境采集数据并经运算分析后驱动相关设备环境调节设备如空调、加湿机、除湿机和/或净化器等；由于无线组网设备控制器的各子设备之间通信采用无线通信，因此特别是适合使用在对供室内布线不方便，需要减少开线槽的室内环境调节控制。

在本实用新型位置关系描述中，出现诸如术语“内”、“外”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或者位置关系的为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了方便描述实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上内容和结构描述了本实用新型产品的基本原理、主要特征和本实用新型的优点，本行业的技术人员应该了解。上述实例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都属于要求保护的本实用新型范围之内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。