专利名称：一种家庭网络智能测控器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种家庭网络智能测控器。
背景技术：
随着电子技术、计算机技术、通讯技术的高速发展，人类的工作方式、生活方式发生了翻天覆地的变化。特别是计算机和计算机网络的出现和发展，人类的家居生活进入信息化，原来功能单一的家电相互间逐步发生了千丝万缕的联系，并可Internet相连，形成一个以住宅为平台形成一个以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。
综合市场上现有的家庭智能测控产品与安防系统大多为基于电话自动接入的家庭、小区智能控制系统，而基于Internet的智能家庭测控产品，由于接口标准、成本、和安全性等各个方面的问题也多为适应智能小区管理的需求；而针对家庭小户型的产品大都没有进入实用阶段。
发明内容
本发明的目的就是提供一种用户终端可通过Internet实现自动抄表(水、电、气三表)，安全防范(燃气泄漏、非法入侵)，家电控制等远程操作的家庭网络智能测控器。
本发明的技术方案家庭住户可以通过家庭网络，把家庭内的相关设备连接到家庭测控网络系统中，家庭测控网络系统通过家庭网络接入嵌入式设备TINI接入到Internet网络线路上，使用户通过Internet远程监控家庭设备。
本发明由电源模块、六路50Hz大功率交流电源输出模块、市电过0检测模块、红外线发射模块和红外线接收模块、家庭宽带网络接入嵌入式设备TINI组成。
电源模块提供家庭测控器红外线发射管所需的+12V直流电源和微控制器及其他TTL集成块所需的+5V电源。其中+12电源直接由外部直流电源供应，+5V电源由+12降压稳压得到。
六路50Hz大功率交流电源输出模块为各种家用电器提供可控电源，每路输出由MOC3022和BT136/700组成的电子开关控制，其中只设计一路输出电源电压可调，其它5路可以通过配合电源过0检测模块配合升级为电压可调。
市电过0检测模块是用电阻把市电分压，使它的电压范围在TTL器件的耐压范围内，然后经过整流，用运算放大器缓冲后连接到微控制器的AD输入引脚，微控制器内部的AD转换器把输入的电压值转换为数字信号，微控制器定时检测该数字值实现了市电的过0检测。
红外线发射模块用于发射编码式防盗红外线和控制家电设备的红外线。在此用了8路复用器MC14051B，其8个输出端分别连接8个红外发射管；微控制器HT46R47的PFD调制功能可以把处理好的红外线编码调制成为家电遥控红外线所需的频率。
红外线接收模块用于配合红外线发射模块完成编码式红外线防盗功能，检测8路红外线接收管的接收防盗红外线情况，只要有一路接收不到防盗红外线，模块输出端就为“否”状态，实现了防盗监控。
家庭宽带网络接入嵌入式设备TINI的三大基本组成是微控制器、Flash存储器、SRAM储器。使用TINI的以太网接口作为用户实施互联网远程监控的接口，使用单总线与控制电路通信。在TINI嵌入式系统上运行的服务器软件是使用Java开发的。首先利用TINI嵌入式系统的以太网接口建立一个Web服务器平台，让远程用户通过Web浏览器下载和运行具有监控功能的Java Applet用户终端小程序。用户终端和服务器端利用Socket通信技术建立远程控制连接后，用户终端可向服务端下达设备控制指令，服务端向用户终端反馈响应状态信息。
本发明通过其中所集成的ADC检测220V市电的过零点，每当检测到过0状态，微控制器HT46R47将对每一路电源输出的状态进行检查，对于需要进行功率调节的输出端口设置相应的延时计数，计时到一定时间后再控制该路端口的电源输出。通过6路50Hz大功率交流电源模块与市电过0检测模块相配合，可以提供六路可调电源供给各种家用电器，以便能实现照明灯的调光或电风扇的调速等特殊需求。另外在控制板上有一组红外线发射接口和接收接口，可以模拟多种红外遥控器对多台家用电器实行相应的功能控制。通过布置在门窗附近的红外发光管和配对的红外线接收头构成闭合的数据传输环路，从而可以实现对非法入侵的可靠监测。本发明提供8路红外线遥控功能，可模拟家用电器的遥控器对至少8个家用设备进行红外遥控；提供阻断式红外线防盗报警功能，为现代化居室提供安全保证；在TINI上建立网站，建立直观的界面，以方便用户操作。
本发明测控网络类型具有简单友好的用户操作界面；系统模块化设计、可重构、可升级。家庭测控网络用户终端实现网络浏览功能。家庭智能应用终端主要包括智能消费家电，如空调、冰箱、微波炉等；智能家庭仪表，如水表、电表、煤气表等；智能家庭安防设备如入侵探测报警设备、煤气泄露报警设备等；智能家庭消防设备如火灾探测、消防联动等；智能家庭照明设备。
本发明结构简单，成本低廉，便于总线扩展和维护，用户终端可方便通过Internet实现自动抄表(水、电、气三表)，安全防范(燃气泄漏、非法入侵)，家电控制等的远程操作。
图1为本发明原理框图。
图2为本发明程序流程图(a)。
图3为本发明程序流程图(b)。
图4为本发明测控网络命令发送过程框图。
图5为本发明StartServer工作流程。
图6为本发明Web服务启动工作流程。
图7为本发明socket通信流程图。
图8为本发明远程用户终端Applet程序工作流程图。
图9为本发明单总线通信过程流程图。
图10为本发明电源模块电路图。
图11为本发明交流电源输出模块电路图。
图12为本发明市电过零检测模块电路图。
图13为本发明红外线发射模块电路图。
图14为本发明红外线接收模块电路图。
具体实施例方式 实施例 图1为本发明原理框图，是控制器的总体设计。图2、图3描述了家庭网络智能测控器功能的软件设计流程，单片机程序主要实现识别TINI发送来的命令并根据命令做出必要响应，从而对家庭测控网络中的设备进行直接控制实现了家用电器电源开关控制、照明灯光的调节、家电远程控制、家庭安全防范等几个方面的功能。图4描述家庭测控网络命令发送过程，当控制电路通过单总线接收TINI发来的命令，校验无误后对命令进行解释执行，并将执行的结果、各个控制输出端口的当前状态及检测到的电源电压等数据回传给TINI，供Internet的远程用户访问。
其中单片机实时地对单总线的状态进行监测，当检测到下跳沿时将产生中断，单片机进入接收数据状态，根据单总线的状态变化识别出每一位数据，当识别出完整的字节后交给上层程序处理，识别位的过程中有相应的定时控制，如果长时间检测不到相应的边沿，单片机就会把前面接收的位数全部抛弃，重新开始命令/数据字节的识别。
图5～图8描述了TINI Web服务器架设的具体实施首先利用TINI嵌入式系统的以太网接口建立一个Web服务器平台，让远程用户通过Web浏览器下载和运行具有监控功能的Java Applet用户终端小程序。用户终端和服务器端利用Socket通信技术建立远程控制连接后，用户终端可向服务端下达设备控制指令，服务端向用户终端反馈响应状态信息。
服务端软件的工作流程首先是从Start Server.class类的入口函数开始执行的。当这个类所产生的实例开始执行后，它将自动加载Web服务，并且对该功能模块和通信端口进行初始化，然后由Web服务监听远程用户终端的访问连接请求。一旦收到远程用户终端的访问连接请求，首先由Web服务提供包含用户终端程序的网页让远程用户终端用户下载，然后马上创建“设备监控指令管理模块”类的实例，来处理该远程用户的操作指令。
当Web服务被启动时，首先要进行Web服务的参数进行初始化，这包括设定http端口号、设定默认Web页面文件名、Web路径、日志文件等，然后创建一个线程，利用serviceRequests()方法来提供网页服务。
在TINI系统的HTTPServer只提供get方式访问Web，也就是HTTPServer只能进行单向传输。远程监控是要求双向传输的，为此，本系统先让远程用户终端在get方式下载用于远程监控的Applet小程序，然后由Applet小程序与服务器端建立Socket连接，此时系统即可与远程用户终端进行接收控制指令和反馈状态数据的双向数据传输。
当远程用户终端向服务端发送指令时，本模块立即对用户终端发来的指令进行相应的处理，这包括分析指令操作类型、分析指令所包含的控制功能、控制参数等等，然后交给单总线通信模块OneWireComm向单总线上的设备进行输出。
当远程用户终端通过Web浏览器访问服务端时，用户终端将可以下载和运行一个Java Applet小程序，通过该小程序的双向通信功能，它实现了远程用户终端控制面板功能。它能显示所有单总线上所有受控设备的工作状态，并且随时可以通过这个控制面板控制远程设备。
图9向单总线上的受控设备传输一组数据需要以下步骤初始化；向单总线网络发送ROM代码(每个受控设备用有一个唯一的ROM代码，起寻址作用，ROM代码将选定单总线上的一个设备处于工作状态)；传送RAM命令；数据交换(写数据或者读数据)。
图10～图14是本发明各个模块的电路图，详细的说明了控制电路的功能与实现。本控制板上红外线发射管所需的+12V直流电源和HT46R47微控制器及其他TTL集成块所需的+5V电源。其中+12电源要求比较低，直接由外部直流电源供应。而+5V电源质量要求比较高，与控制板的工作稳定性息息相关，它由+12降压稳压得到，降压稳压电路以MC34063为核心组成。34063的封装形式为塑封双列8引线直插式，是一单片双极型线性集成电路，专用于直流变换器控制部分，片内包含有温度补偿带隙基准源，能输出1.5A的开关电流，它能使用最少的外接元件构成开关式降压式变换器。变换得到的+5V稳压电源再经过电感与电容组成的LC滤波器进行高频杂波的滤除，纯净的电源保证微控制器不容易出错。
由六路50Hz大功率交流电源输出模块为各种家用电器提供一路可控电源。每路输出由MOC3022和BT136/700组成的电子开关控制。MOC3022是一枚小功率光电隔离的可控硅，由于有光电隔离，它只需要很小的控制电流，大大减轻了HT46R47微控制器的负担。BT136/700是一枚大功率可控硅，由MOC3022驱动，实现电源的大功率输出。
本发明的六路50Hz大功率交流电源输出模块只设计一路输出电源电压可调，其它5路可以通过配合电源过0检测模块配合升级为电压可调。可调的那路由HT46R47微控制器具有PWM输出功能的PD0引脚控制，其余5路由普通引脚控制。HT46R47的PWM功能是通过调节PD0引脚输出方波的占空比来实现对该引脚输出电压进行调节的，方波占空比由PWM寄存器的数值决定，可以由软件任意改变。
在本发明中用电阻把市电分压，使它电压范围在TTL器件的耐压范围内，然后经过整流，用一枚运算放大器缓冲后连接到HT46R47微控制器的一个AD输入引脚，HT46R47内部的AD转换器把输入的电压值转换为数字信号，CPU定时检测该数字值实现了市电的过0检测。
红外线发射模块用于发射编码式防盗红外线和发射家电设备遥控红外线。在此使用了8路复用器MC14051B，其8个输出端分别连接8个红外发射管。在MC14051B内部每个输出端都串联有一个1K的电阻作为限流。MC14051B只有4个引脚与HT46R47微控制器相连。“X”脚是数据线，与HT46R47具有PFD调制功能的“PA3”脚相连，用于接收HT46R47送来的红外编码。HT46R47的PFD调制功能是把CPU处理好的红外线编码调制成家电遥控红外线所需的频率，调制频率由定时器/计数器的溢出得到，把HT46R47的硬件定时器的溢出时间设置为13us就使PDF得到38.4KHz的频率，可以方便地将红外线编码调制成遥控红外线所需的38KHz左右。另外三个引脚是“A”，“B”和“C”，它们是输出端口选通引脚，连接到HT46R47的三个普通I/O端口，由HT46R47控制“A”，“B”和“C”引脚电平来选择开通哪一个红外发射管来发射红外线。
红外线接收模块用于配合红外线发射模块完成编码式红外线防盗功能。它检测8路红外线接收管的接收防盗红外线情况，只要有一路接收不到防盗红外线，模块输出端就为“否”状态，实现了防盗监控。本模块由8个红外线接收管，2个4路电压比较器LM339，一个8输入与非门74LS30组成。LM339对红外线接收管送来的电平进行缓冲和放大，再送入74LS 30进行与非运算，得到的防盗红外线接收情况信号送给微控制器处理。
权利要求
1.一种家庭网络智能测控器，其特征在于由电源模块、六路50Hz大功率交流电源输出模块、大功率交流电源输出模块、市电过0检测模块、红外线发射模块和红外线接收模块、家庭宽带网络接入嵌入式设备TINI组成；
电源模块提供家庭测控器红外线发射管所需的+12V直流电源和微控制器及其他TTL集成块所需的+5V电源；其中+12电源直接由外部直流电源供应，+5V电源由+12降压稳压得到；
六路50Hz大功率交流电源输出模块为各种家用电器提供可控电源，每路输出由MOC3022和BT136/700组成的电子开关控制，其中只设计一路输出电源电压可调，其它5路可以通过配合电源过0检测模块配合升级为电压可调；
市电过0检测模块是用电阻把市电分压，使它的电压范围在TTL器件的耐压范围内，然后经过整流，用运算放大器缓冲后连接到微控制器的AD输入引脚，微控制器内部的AD转换器把输入的电压值转换为数字信号，微控制器定时检测该数字值实现了市电的过0检测；
红外线发射模块用于发射编码式防盗红外线和控制家电设备的红外线；在此用了8路复用器MC14051B，其8个输出端分别连接8个红外发射管；微控制器HT46R47的PFD调制功能可以把处理好的红外线编码调制成为家电遥控红外线所需的频率；
红外线接收模块用于配合红外线发射模块完成编码式红外线防盗功能，检测8路红外线接收管的接收防盗红外线情况，只要有一路接收不到防盗红外线，模块输出端就为“否”状态，实现了防盗监控；
家庭宽带网络接入嵌入式设备TINI的三大基本组成是微控制器、Flash存储器、SRAM储器；使用TINI的以太网接口作为用户实施互联网远程监控的接口，使用单总线与控制电路通信；在TINI嵌入式系统上运行的服务器软件是使用Java开发的；首先利用TINI嵌入式系统的以太网接口建立一个Web服务器平台，让远程用户通过Web浏览器下载和运行具有监控功能的Java Applet用户终端小程序；用户终端和服务器端利用Socket通信技术建立远程控制连接后，用户终端可向服务端下达设备控制指令，服务端向用户终端反馈响应状态信息。
全文摘要
本发明公开了一种家庭网络智能测控器。由家庭网络接入嵌入式设备TINI、电源模块、六路50Hz大功率交流电源输出模块、市电过0检测模块、红外线发射模块和红外线接收模块组成。用户通过TINI的以太网接口与互联网相连，在TINI系统上面应用Java语言建立Web服务器环境，使用户通过Internet远程监控家庭设备。本发明结构简单，成本低廉，便于总线扩展和维护，用户终端可方便通过Internet实现自动抄表(水、电、气三表)，安全防范(燃气泄漏、非法入侵)，家电控制等的远程操作。
文档编号H04L12/28GK101282271SQ200810086339
公开日2008年10月8日 申请日期2008年3月22日 优先权日2008年3月22日
发明者祥 杨, 赵荣阳, 张远翼, 陆二庆 申请人:桂林工学院