专利名称：具有电力线载波通信接入的互动终端的制作方法
技术领域：
本发明涉及智能家居技术领域，特别是指一种具有电力线载波通信接入的互动终端。
背景技术：
随着经济的发展和科技的进步，智能家居的概念逐步走进了人们的生活。智能家居从使用的角度来看是由家庭网络、小区管理网络、计算机互联网三个网络组成的，通过对这三个网络的充分应用、网络化智能监控和管理，可实现供电服务单位对居民用电信息互动和电表抄收服务、家居安全、用电安全、用电设备进行集中管理和控制，用户可实时掌握家电用电信息，并且从系统中获取用电分析和用电建议、电费信息、停电通知、用电资费标准、用电服务调查等服务。
互动终端是智能家居的网关，是实现家庭网络与小区管理网络通信的纽带。但目前现有的互动终端主要采用RJ45网络线接入方式，实现互动终端与管理网络的通信，但这种接入方式存在布线、铺线工程浩大、容易人为损坏等问题；而另一种接入方式是采用GPRS/CDMA、无线数字、Wi-Fi等无线通信技术接入，存在资费、穿透能力不稳定、占用频率资源等问题。电力线载波通信技术(Power Line Communication,简称PLC),是一种通过电力线进行数据传输的通信技术。该技术将载有信息的高频信号加载到电力线上，用电力线进行数据传输，通过专用的电力线调制/解调模块将高频信号从电力线分离出来，传送到终端设备。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种通过电力线载波通信接入的互动终端。本发明所采用的技术方案是
具有电力线载波通信接入的互动终端，包括电力线载波通信模块、单片机处理模块、联网模块、用户交互模块，其中
所述电力线载波通信模块，与电力线相连，利用电力线传输数据，实现智能家居的接入，使互动终端成为智能家居网络节点；
所述电力线载波通信模块，采用电力线载波通信芯片设计，对载波信号进行调制和解调，所述的电力线载波通信芯片采用MI200E芯片；
所述单片机处理模块，通过串行口分别与电力线载波通信模块、联网模块、用户交互模块进行通信。所述单片机处理模块设有智能家居功能软件，对与互动终端进行交互的指令进行分析和处理，实现智能家居的功能。所述的指令可以是家居安全、用电安全、用电设备监控、用电信息、电费信息、停电通知、用电资费标准、用电服务调查等，是服务于智能家居的信息指令。所述联网模块包括蓝牙通信模块和G24无线通信模块，G24无线通信模块用于与智能家电或智能插座交互连接，实现智能家居功能；蓝牙通信模块用于与智能手机或平板电脑连接，实现把智能手机或平板电脑虚拟为互动终端的交互设备。所述的智能手机或平板电脑，运行智能家居功能软件，利用蓝牙通信接口与互动终端进行通信。所述用户交互模块包括显示单元、输入控制单元和存储单元。本发明有益效果在于电力线是每个家庭、单位最为普及、覆盖范围最广的一种物理通信媒介。利用具有电力线载波通信接入的互动终端电力线进行数据通信，充分发挥电力线网络现有物理链路、易维护、易推广、易使用、低成本等有益效果，有效解决目前智能家居接入的通信缺点，降低智能家居系统建设成本、运营维护成本和推广难度。
图I为本发明实施例结构框 图2为本发明载波通信模块原理 图3为单片机和MI200E数据交换工作原理 图4为蓝牙通信模块工作原理 图5为G24无线通信模块工作原理图。其中图中I、电力线载波通信模块；2、单片机处理模块；3、联网模块；4、用户交互模块；5、互动终端；6、家居监控；7、家庭网络；8、电力线；9、小区管理网络；10、计算机互联网网络；11、载波采集器；12、载波集中器；13、MI200E芯片；14、SPI接口 ；15、复位；16、MI200E片选信号；17、MI200E串行时钟；18、MI200E串行数据输出；19、MI200E串行数据输A ;20、MI200E帧指示引脚；21、蓝牙串口数据输出；22、蓝牙串口数据输入；23、蓝牙中断信号；24、蓝牙串行通信主从设置；25、蓝牙通信模块；26、G24无线通信模块串口数据输出；27、G24无线通信模块串口数据输入；28、G24无线通信模块。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。如图I所示，本发明提供的具有电力线载波通信接入的互动终端，包括电力线载波通信模块I、单片机处理模块2、联网模块3、用户交互模块4。所述的单片机处理模块2由单片机控制电路构成，单片机处理模块2分别与电力线载波通信模块I、联网模块3、用户交互模块4进行通信，单片机处理模块2设有智能家居功能软件，对与互动终端5进行交互的指令进行分析和处理，实现智能家居的功能，所述的指令可以是家居安全、用电安全、用电设备监控、用电信息、电费信息、停电通知、用电资费标准、用电服务调查等，是服务于智能家居的信息指令。所述用户交互模块4包括显示单元、输入控制单元和存储单元，为用户提供经济、实用的人机交互界面。所述的联网模块3包括蓝牙通信模块25和G24无线通信模块28，所述的G24无线通信模块28用于与智能家电或智能插座或传感器连接，对家居用电设备进行智能监控，实现家居监控6功能；所述的蓝牙通信模块25用于与智能手机或平板电脑连接，实现把智能手机或平板电脑虚拟为互动终端5的交互设备，提高交互的方便性和可视效果，所述的智能手机或平板电脑，运行智能家居功能软件，利用蓝牙通信接口与互动终端5进行通信。所述互动终端5设置于家庭网络7，利用所述电力线载波通信模块I通过电力线8与设置于小区管理网络9的载波采集器11相连，进行电力线载波通信，实现智能家居的接入，使互动终端5成为智能家居网络节点。所述的载波采集器11具有采集智能电表的用电数据功能，一台载波采集器11可以与多台互动终端5通信，为对应的互动终端5提供实时用电信息，载波采集器11通过电力线与设置于小区管理网络9的载波集中器12相连，进行电力线载波通信。所述的载波集中器12包括GPRS通信模块，用于与计算机互联网网络10通信，一台载波集中器12可以与 多台载波采集器11通信。这样构成一个智能家居网络计算机与载波集中器12通过GPRS通信、载波集中器12与载波采集器11通过电力线通信、载波采集器11与互动终端5通过电力线8通信、智能手机可以通过GPRS与计算机互联网网络10通信。用户可以通过互动终端5、智能手机、互联网三种方式进行智能家居功能交互。如图2所示，本具体实例中电力线载波通信模块I采用MI200E芯片13进行设计，MI200E是弥亚微上海有限公司生产的一款专门针对低压电力线进行优化设计的高集成度、高性能的电力线载波通讯芯片，是一个可工作于码分多址(CDMA)方式的半双工调制解调芯片。MI200E芯片13的各项物理指标均满足EN50065-1以及IEC61000-3-8的标准要求。MI200E 芯片 13 通过一个 SPI (Serial Peripheral Interface)接口 14 实现与所述的单片机处理模块2进行数据交换。如图3所示，单片机和MI200E数据交换工作原理MI200E芯片13设有多个8位指令寄存器，经过MI200E串行数据输入19信号来访问，在MI200E串行时钟17的上升沿输入数据，整个操作期间MI200E片选信号16引脚必须置低电平，MI200E片选信号16置低电平后，在时钟的第一个上升沿采样输入数据，MI200E片选信号16是静态的，允许复位15操作。在读指令周期内，数据通过MI200E串行数据输出18引脚在MI200E串行时钟17的下降沿移出。所有的操作码、字节地址、数据通过MI200E串行数据输入19引脚写入寄存器，串行数据在时钟的上升沿被锁存。MI200E串行时钟17控制串行总线上的数据输入输出时序。出现在MI200E串行数据输入19管脚上的操作码、地址或数据在时钟的上升沿被锁存，而MI200E串行数据输出18引脚上的数据则是在时钟的下降沿变化。当帧头被正确接收到时，MI200E帧指示引脚20输出低有效电平，引发单片机中断，单片机可以读取数据。MI200E芯片13的发送、接收均采用差分方式，通过内置的数字功率放大器和信号耦合电路，在电力线8上接收或发送信号，信号调制采用的是复杂正交调制原理，该原理应用在信号衰减变化剧烈的电力线信道有极优越的表现。MI200E芯片13的内置过零检测功能，结合外围电路，可以提高信号发送功率，整流电路为载波通信模块工作提供电源。如图4所示，蓝牙通信模块工作原理，蓝牙串口数据输出21与单片串行输出连接，蓝牙串口数据输入22与单片机的串行输入连接，蓝牙中断指示引脚23与单片机的中断连接，蓝牙串行通信主从设置24引脚，置低为从模式，置高电平3. 3V为主模式。这样蓝牙通信模块25的数据输入和输出转换成单片机的数据输入和输出，蓝牙通信模块25为全双工通信方式，该模块主要用于互动终端5与带有蓝牙通信接口的智能手机或平板电脑，进行短距离的数据无线传输。如图5所示，G24无线通信模块工作原理，该模块上的通信芯片是摩托罗拉公司生产的G24，G24无线通信模块串口数据输出26与单片串行输出连接，G24无线通信模块串口数据输入27与单片机的串行输入连接，G24无线通信模块28为半双工通信方式，设置为主模式，通信的协调完全由单片机控制，单片机采用带地址码的数据帧发送数据或命令，从站 正常工作时默认在数据接收状态，全部从站都接收，并将接收到的地址码本地地址码比较，不同则将数据全部丢掉，不做任何响应；地址码相同，则证明数据是给本地的，从站根据传过来的数据或命令进行不同的响应，将响应的数据发送回去，所述的从站是指设有G24无线通信模块28的家用电器、传感器等。
权利要求
1.一种具有电力线载波通信接入的互动终端，其特征在于，包括电力线载波通信模块(I)、单片机处理模块(2)、联网模块(3)、用户交互模块(4)，其中 所述电力线载波通信模块(I )，采用电力线载波通信芯片设计，对载波信号进行调制和解调，所述的电力线载波通信芯片采用MI200E芯片(13)； 所述单片机处理模块(2)，通过串行口分别与电力线载波通信模块(I)、联网模块(3)、用户交互模块(4)进行通信； 所述联网模块(3)包括蓝牙通信模块(25)和G24无线通信模块(28)； 所述用户交互模块(4)包括显示单元、输入单元和存储单元。
2.根据权利要求I所述的具有电力线载波通信接入的互动终端，其特征在于所述的 电力线载波通信模块(I)与电力线(8 )相连，利用电力线(8 )传输数据，实现智能家居的接入，使互动终端(5)成为智能家居网络节点。
3.根据权利要求I所述的具有电力线载波通信接入的互动终端，其特征在于所述的单片机处理模块(2)，设有智能家居功能软件，对与互动终端(5)进行交互的指令进行分析和处理，实现智能家居的功能，所述的指令可以是家居安全、用电安全、用电设备监控、用电信息、电费信息、停电通知、用电资费标准、用电服务调查等，是服务于智能家居的信息指令。
4.根据权利要求I所述的具有电力线载波通信接入的互动终端，其特征在于所述联网模块(3)的蓝牙通信模块(25)，用于与智能手机或平板电脑连接，实现把智能手机或平板电脑虚拟为互动终端(5)的交互设备；所述的智能手机或平板电脑，运行智能家居功能软件，利用蓝牙通信接口与互动终端(5)进行通信。
5.根据权利要求I所述的具有电力线载波通信接入的互动终端，其特征在于所述联网模块(3)的G24无线通信模块(28)，用于与智能家电或智能插座交互连接，实现家居监控(6)功能。
全文摘要
本发明提供一种具有电力线载波通信接入的互动终端，包括电力线载波通信模块、单片机处理模块、联网模块、用户交互模块。所述电力线载波通信模块，采用电力线载波通信芯片设计，对载波信号进行调制和解调，所述的电力线载波通信芯片采用MI200E芯片。使用本发明具有电力线载波通信接入的互动终端电力线进行数据通信，充分发挥电力线网络现有物理链路、易维护、易推广、易使用、低成本等有益效果。
文档编号H04L12/28GK102739290SQ20121019570
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月14日 优先权日2012年6月14日
发明者刘驹, 吴福疆, 张特颜, 成国敏, 杨育标, 林峰, 林志坚, 王柯成, 王连城, 蔡明 , 陈忠义, 陈森利 申请人:广东电网公司汕头供电局, 汕头市高博电子科技有限公司