专利名称：家庭智能单元的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种小区住宅电子控制装置，尤其是指一种能对小区住宅进行综合数据采集与控制的家庭智能单元。
背景技术：
随着计算机技术、微电子技术、信息技术、网络技术的迅猛发展，建筑智能化技术也获得了飞速发展，彻底改造由人工进行电、水、气、暖等表具的抄表与计费，已成为非常急迫的任务。为促进住宅建设的科技进步，采用先进适用的高新技术推动我国住宅产业的现代化，建设部拟自2000起，用5年左右的时间组织实施全国住宅小区智能化系统示范工程。为此，已开始有各种从我国实际情况出发的电子控制装置问世，其中包括人工入户抄表，再进行计算机统计的方法，这种方法实效性差、统计工作量大、交费手续繁杂，容易产生错抄、漏抄和估抄等现象。一部分小区采用了IC卡表，虽比传统方式有较大进步，但难以宏观调控，并且IC卡表存在着可解密的缺陷。许多小区住宅的家庭里安全防范措施不完善，在出现煤气泄露、紧急救援、偷盗等情况发生时，不能自动报警，虽然一部分家庭安装了智能报警器，但是功能单一。绝大部分住宅小区的业主家里没有安装智能家电控制器，不能利用现代通讯手段进行遥控，也不能做到从互联网查询家庭信息。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是，提供一种集表具数据采集、安全防范、线路巡检、家电遥控和网上家庭信息查询于一体的家庭智能化电子装置，并可与上级中继器或物业管理中心的计算机系统相连。
为达到此目的所采取的技术方案是一种家庭智能单元，包括单片机、表具脉冲采集电路、表具线路检测电路、防区安防检测电路、防区线路检测电路、通讯电路、振铃检测电路、双音频检测电路、电话拨号电路、家电控制电路、键盘电路、存储器、液晶显示器和无线接收电路。
在表具脉冲采集电路中，用户表具的脉冲输出信号经滤波器、整形器、反向器后接至数据缓冲器的输入端，其输出端与单片机的数据端口相连，单片机执行相应指令读取表具计数脉冲。在表具线路检测电路中，滤波器的输出端经电压比较器及与门电路后接至数据缓冲器的输入端，其输出端与单片机的数据端口相连，单片机执行相应指令读取表具脉冲。在防区安防检测电路中，防区的常闭触点信号经滤波器、整形器、反向器后接至数据缓冲器的输入端，其输出端与单片机的数据端口相连，单片机执行相应指令读取防区安防状态。在防区线路检测电路中，滤波器的输出端经电压比较器及与门电路后接至数据缓冲器的输入端，其输出端与单片机的数据端口相连，单片机执行相应指令读取防区线路状态。在通讯电路中，单片机的串行信号发送端和接收端经反向器后与RS485信号变换器的输入端相连，RS485信号变换器的输出端经保护电阻与RS485总线相连接。在振铃检测电路中，电话线经光电隔离和三极管整形后形成振铃信号，该振铃信号连接至单片机的端口，单片机执行相应指令检测振铃信号。在双音频检测电路中，电话线经继电器控制后接至整流桥，整流后的信号经一个电容、电阻后连接至双音多频译码器的输入端，其输出端经数据缓冲器和单片机的端口相连接，单片机执行相应指令读取电话号码。在电话拨号电路中，单片机的数据总线与双音多频编码器相连，其输出信号经调制后接入电话线，单片机执行相应指令拨出业主告警电话。在家电控制电路中，单片机的数据总线连至数据锁存器的输入端，其输出端经同向缓冲器驱动继电器，单片机执行相应指令控制某一路继电器动作。
单片机还分别与键盘电路、存储器、液晶显示器及无线接收电路相连接。
本实用新型的有益效果是
1、具有四表采集功能家庭智能单元采集8路表具脉冲信号，能够检测表具连线的开、短路故障。
2、具有安防功能能够监测四个防区(第一防区为紧急救援)，能够检测各防区连线的开、短路故障。可以通过三种方式(键盘、电话、无线遥控)进行撤布防。当有警情发生时，输出三极管由截止变为导通，同时自动拨打110、业主手机、物业管理中心，通过485总线可以将警情传到小区物业管理中心的计算机。
3、具有家电控制功能通过电话，可以对4路家电进行遥控。
4、具有液晶显示功能通过液晶显示器，可以显示当前时钟，各防区的撤布防状态、线路状态、安防状态和各表具值。
5、具有远程通讯功能通过485总线可以将一个(或几个)小区的所有家庭智能单元联网，连接至小区的物业管理中心。通过物业管理中心的计算机，可以实时采集各业主的表具值，监测各业主的防区状态。业主通过计算机，可以上网查询家庭信息(表具值、防区状态)。
6、应用范围广不仅可以广泛应用于住宅小区，还可以应用于商厦楼宇、医院、厂矿等无人职守而又需要实时处理数据和事件的场所。
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细地描述。
图1为本实用新型电路原理方块图。
图2为本实用新型主控电路原理图。
图3为本实用新型防区安防检测和线路检测电路原理图。
图4为本实用新型表具脉冲采集和线路检测电路原理图。
图5为本实用新型振铃检测、双音频检测、电话拨号和无线接收电路原理图。
图中器件名称如下AT89C52—单片机 X5045—存储器SN75LBC184—信号变换器7404—反向器
7407—同向缓冲器 74HC273—数据锁存器74HC244—数据缓冲器 RL1～RL5—继电器LM339—电压比较器7408—与门74HC32—或门 TLP521-1—光电隔离器MT8870—双音多频译码器 HM9102—双音多频编码器MICRF011—无线接收芯片 LC1～LC12—滤波器LCD—液晶J3—键盘接口具体实施方式
如图1所示的一种家庭智能单元，包括家用表具、报警装置，RS485通讯网络，还包括单片机、表具脉冲采集电路、表具线路检测电路、防区安防检测电路、安防线路检测电路、通讯电路、振铃检测电路、双音频检测电路、电话拨号电路、家电控制电路、键盘电路、存储器、液晶显示电路和无线接收电路。
如图2、图4所示，在表具脉冲采集电路中，8路分别代表电表、水表和气表的表具脉冲HDB1、HDB2、HQB1、HQB2、HSB1～HSB4连接到第一组滤波器(LC1～LC8)的输入端。第一组滤波器(LC1～LC8)的输出端分别为IND1、IND2、INQ1、INQ2、INS1～INS4，它们经由电压比较器LM339(U13、U14)构成的施密特电路整形后，再经反向器7404(U5、U6)接至数据缓冲器74HC244(U18)的数据输入端，单片机AT89C52(U1)的A9与RD信号经或门74HC32(U16)后，接至(U18)的输出控制端。单片机执行相应指令即可读取表具脉冲，并进行脉冲累加。
如图2、图4所示，在表具线路检测电路中，第一组滤波器(LC1～LC8)的输出端IND1、IND2、INQ1、INQ2、INS1～INS4同时接至用于判别开路、短路的电压比较器LM339(U7～U10)的输入端，它们的输出端经与门7408(U25、U26)后为H1DF、H2DF、H1QF、H2QF、H1SF～H4SF，这组信号接至数据缓冲器74HC244(U17)的数据输入端，单片机AT89C52(U1)的A8与RD信号经或门74HC32(U16)后，接至(U17)的输出控制端。当表具线路正常时，电压比较器LM339(U7～U10)的输出端(1、2、13、14脚)为高电平，经过与门7408(U25～U26)后仍为高电平。当某一表具(例如HDB1)线路开路时，电压比较器LM339(U7)的输出端(13脚)由高电平变为低电平，经过与门7408(U25～U26)后变为低电平。当某一表具(例如HDB1)线路短路时，电压比较器LM339(U7)的输出端(14脚)由高电平变为低电平，经过与门740(U25～U26)8后变为低电平。单片机执行相应指令即可读取表具线路状态(表具正常或表具故障)。
如图2、图3所示，在防区安防检测电路中，四个防区的常闭触点信号F1、F2、F3、F4接至滤波器(LC9～LC12)的输入端。滤波器(LC9～LC12)的输出端为INF1、INF2、INF3、INF4，它们经由电压比较器LM339(U24)构成的施密特电路整形后，再经反向器7404(U6)接至数据缓冲器74HC244(U20)的数据输入端，单片机AT89C52(U1)的A11与RD信号经或门74HC32(U16)后，接至U20的输出控制端。当防区正常时，INF1、INF2、INF3、INF4为低电平，经由电压比较器LM339(U24)构成的施密特电路整形后为高电平，再经反向器7404(U6)后为低电平。当某一防区(例如一区)告警时，该防区的常闭触点断开，INF1由低电平变为高电平，经由电压比较器LM339(U24)构成的施密特电路整形后为低电平，再经反向器7404(U6)后为高电平。单片机执行相应指令即可读取各防区的安防状态(防区正常或防区告警)。
如图2、图3所示，在安防线路检测电路中，滤波器(LC9～LC12)的输出端INF1、INF2、INF3、INF4同时接至用于判别开路、短路的电压比较器LM339(U11、U12)的输入端，它们的输出端经与门7408(U27)后为F1F、F2F、F3F、F4F，这组信号接至数据缓冲器74HC244(U20)的数据输入端。当防区线路正常时，电压比较器LM339(U11、U12)的输出端(1、2、13、14脚)为高电平，经过与门7408(U27)后仍为高电平。当某一防区(例如一区)线路开路时，电压比较器LM339(U11)的输出端(13脚)由高电平变为低电平，经过与门7408(U27)后变为低电平。当某一防区(例如一区)线路短路时，电压比较器LM339(U11)的输出端(14脚)由高电平变为低电平，经过与门7408(U27)后变为低电平。单片机执行相应指令即可读取各防区的线路状态(防区线路正常或防区线路故障)。
如图2所示，在通讯电路中，单片机AT89C52(U1)的串行信号发送端(TXD)和接收端(RXD)经过反向器7404(U3)后与RS485信号变换器SN75LBC184(U4)相连。经过信号变换器后的信号通过电阻R1、R2与485总线相连。
如图2、图5所示，在振铃检测电路中，电话线经TEL-IN端子接入家庭智能单元，经压敏电阻RV1后再经电容C18、电阻R50、二极管D5连至光电隔离器TLP521-1(U29)的输入端。(U29)的输出端经过三极管9013(Q3)整形后为TEL-BELL(振铃信号)，TEL-BELL连至单片机AT89C52(U1)的端口。单片机执行相应指令即可检测振铃信号。
如图2、图5所示，在双音频检测电路中，电话线经继电器REL5控制后接整流桥BR1，整流桥的输出为TEL-NUM，它经电容C20、电阻R65、电阻R66连至双音多频译码器MT8870(U31)的输入端，它的输出端BM0～BM3、STD分别接至数据缓冲器74HC244(U23)的数据输入端和单片机AT89C52(U1)的端口，单片机的A10与RD信号经或门74HC32(U16)后，接至数据缓冲器74HC244(U23)的输出控制端。单片机检测到6次振铃后控制继电器RL5触点闭合，执行相应指令即可读取电话号码。
如图2、图5所示，在电话拨号电路中，当有警情发生时，自动拨打存储在存储器中的业主告警电话。单片机AT89C52(U1)的数据总线D0～D7连至双音多频编码器HM9102D(U32)的C1～C4端和R1～R4端，单片机的地址线A15和写信号WR经或门(U15)后连至U32的CE端，(U32)的输出信号TONE经电阻、电容、三极管后接至整流桥BR1的输出端TEL_NUM。单片机执行相应指令即可拨出业主告警电话，每个电话连续拨打三次。
如图2所示，可以通过电话拨号方式对业主的家电进行控制。单片机AT89C52(U1)的数据总线D0～D7连至数据锁存器74HC273(U21)的输入端，单片机的WR信号和A12信号经或门74HC32(U15)连至数据锁存器74HC273(U21)的脉冲端，数据锁存器74HC273(U21)的输出端经同向缓冲器7407(U22)驱动继电器。单片机执行相应指令即可控制某一路继电器动作。
如图2所示，键盘采用4行4列标准键盘，10个数字键，6个功能键，键盘的行线接至74HC244(U23)的数据输入端(RDH1～RDH4)。键盘的列线接至74HC273(U28)的数据输出端(WRL1～WR4)，单片机AT89C52(U1)的数据总线D0～D7接至74HC273(U28)的数据输入端。单片机的WR信号和A14信号经或门74HC32(U15)连至数据锁存器74HC273(U28)的脉冲端。通过键盘可完成撤防、布防、密码设置、告警电话设置、表具值查询。
如图2所示，存储器X5045(U2)经过XCS、XSO、XSI、XCK、RST与单片机AT89C52(U1)相连。存储家庭智能单元地址、各表具值、密码、各防区的撤布防状态、业主告警电话。
如图2所示，液晶显示器LCD的数据端与单片机的数据总线D0～D7相连，单片机AT89C52(U1)的WR信号和A13信号经或门74HC32(U15)连至液晶显示器LCD的写脉冲端。
如图5所示，通过芯片MICRF011连接相关电容及天线进行无线接收，控制撤布防。
如果在一个小区内安装此家庭智能单元的业主比较多(超过4000户)，可于485总线上增加一级或两级中继器。
本实用新型具有具有四表(电、水、气、暖)采集功能、安防功能、家电控制功能、液晶显示功能和远程通讯功能。断电后，能自动记录各表具值、密码、各防区的撤布防状态、业主告警电话。
权利要求1.一种家庭智能单元，包括家用表具、报警装置，RS485通讯网络，其特征在于还包括单片机、表具脉冲采集电路、表具线路检测电路、防区安防检测电路、安防线路检测电路、通讯电路、振铃检测电路、双音频检测电路、电话拨号电路、家电控制电路、键盘电路、存储器、液晶显示电路和无线接收电路；在所述的表具脉冲采集电路中，8路用户表具的脉冲输出信号连接到第一组滤波器的输入端，其一组输出端经整形器、反向器和第一组数据缓冲器后接至单片机的数据总线端口(D0～D7)，单片机执行相应指令读取表具计数脉冲；在所述的表具线路检测电路中，上述第一组滤波器的另一组输出端经电压比较器及与门电路后接至第二组数据缓冲器的输入端，其输出端与单片机的数据总线端口(D0～D7)相连，单片机执行相应指令读取表具线路连通状态脉冲；在所述的防区安防检测电路中，防区的4个常闭触点信号经接线端子接至第二组滤波器的输入端，其一组输出端经整形器、反向器和第三组数据缓冲器后接至单片机的数据总线端口(D0～D7)，单片机执行相应指令读取安防状态脉冲；在所述的安防线路检测电路中，上述第二组滤波器的另一组输出端经电压比较器及与门电路后接至第四组数据缓冲器的输入端，其输出端与单片机的数据总线端口(D0～D7)相连，单片机执行相应指令读取防区线路连通状态脉冲；在所述的通讯电路中，单片机的串行信号发送端和接收端经反向器后与RS485信号变换器的输入端相连，RS485信号变换器的输出端经保护电阻与RS485总线相连接；在所述的振铃检测电路中，电话线经压敏电阻、阻容滤波器、二极管连接至光电隔离器的输入端，其输出端经三极管整形后形成振铃信号，该振铃信号连至单片机的端口，单片机执行相应指令检测振铃信号；在所述的双音频检测电路中，电话线经继电器控制后接至整流桥，整流桥的输出端经电容、电阻后连接至双音多频译码器的输入端，其输出端经数据缓冲器和单片机的端口相连接，单片机执行相应指令读取电话号码；在所述的电话拨号电路中，单片机的数据总线与双音多频编码器的C1～C4端和R1～R4端相连，单片机的地址线A15和写信号WR经或门后连至该双音多频编码器的CE端，其输出信号TONE经电阻、电容、三极管后接至整流桥BR1的输出端TEL_NUM，单片机执行相应指令拨出业主告警电话；在所述的家电控制电路中，单片机的数据总线(D0～D7)连至数据锁存器的输入端，单片机的WR信号和A12信号经或门连至数据锁存器的脉冲端，数据锁存器的输出端经同向缓冲器驱动继电器，单片机执行相应指令控制某一路继电器动作；单片机还分别与键盘电路、存储器、液晶显示器及无线接收电路相连接。
2.根据权利要求1所述的家庭智能单元，其特征在于所述的用户表具可以是脉冲式电表、水表、煤气表和热量表。
3.根据权利要求1所述的家庭智能单元，其特征在于所述防区的4个常闭触点可以连接用户的紧急救援按钮、烟感探头、红外探测器或警报器。
4.根据权利要求1所述的家庭智能单元，其特征在于RS485通讯接口经双绞线连接到由数个该单元组成的485专线网上，在485专线网中，每连接64个该单元或该单元与安装有管理软件的计算机之间的距离大于1200米时，需接入一个中继器，中继器可安装在某一层的竖井内。
专利摘要本实用新型涉及一种家庭智能单元，集用户的表具数据采集、安全防范、线路巡检、家电遥控和网上家庭信息查询于一体家庭智能化电子装置。它能远程自动抄读业主电、水、气、暖等脉冲式输出表具的数值；能自动巡检各表具或报警线路有无短路、开路等故障；能自动采集业主的安全防范信息，拨打110、业主手机、物业管理中心的电话，并将警情传到小区物业管理中心的计算机；能以无线和互联网的方式掌握家庭信息和对家电进行遥控；本装置通过485总线与小区物业管理中心的计算机系统相连，断电后，能自动记录各表具值、密码、各防区的撤布防状态及业主的告警电话。
文档编号H04L12/28GK2590295SQ0228913
公开日2003年12月3日 申请日期2002年12月4日 优先权日2002年12月4日
发明者冯洪亮 申请人:北京奥特美克科技发展有限公司