專利名稱：家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器及其用于通訊控制的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器及其用于通訊控制的方法。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)絕大多數(shù)智能小區(qū)綜合系統(tǒng)都是由許多相互獨立的子系統(tǒng)構(gòu)成，如獨立的家庭安防系統(tǒng)、三表抄送系統(tǒng)、可視對講系統(tǒng)等，雖然各子系統(tǒng)在智能小區(qū)系統(tǒng)集成上已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但是，在工程實施和實際使用上也存在一些缺點，主要表現(xiàn)在以下幾個方面(1)各子系統(tǒng)自成體系、獨立運作，相互關(guān)聯(lián)不大，由于他們之間沒有統(tǒng)一的通訊協(xié)議，相互不能通訊，因此不利于提高整個小區(qū)的系統(tǒng)集成能力；(2)各子系統(tǒng)大多采用RS-232、RS-485、RS-422等串行總線技術(shù)，在工程安裝時需單獨布線，不僅施工工程量大、抗干擾能力差，而且有些小區(qū)綜合布線已經(jīng)完成，反復(fù)地施工布線也給小區(qū)用戶帶來諸多不便；(3)由于國內(nèi)大部分小區(qū)都已建成了自己的寬帶局域網(wǎng)，獨立的子系統(tǒng)不利于利用現(xiàn)有的小區(qū)寬帶網(wǎng)絡(luò)構(gòu)筑智能小區(qū)綜合系統(tǒng)；(4)住戶家庭內(nèi)各電路模塊多為有線連接，不利于工程的安裝、調(diào)試；(5)大部分子系統(tǒng)都沒有采用國際統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)通訊標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，不利于系統(tǒng)的擴充。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器，克服和解決現(xiàn)有住宅小區(qū)系統(tǒng)集成中的技術(shù)缺陷，充分利用小區(qū)現(xiàn)有的寬帶網(wǎng)到戶資源，將傳統(tǒng)上相互獨立的家庭安防、三表數(shù)據(jù)采集、周邊防衛(wèi)、樓宇對講、小區(qū)出入門禁管理、家庭設(shè)備控制等子系統(tǒng)統(tǒng)一到一個通訊平臺上，各子系統(tǒng)之間采用TCP/IP協(xié)議進行網(wǎng)絡(luò)通訊。在家庭內(nèi)部采用無線數(shù)字通訊的方式來進行設(shè)備通訊和管理，從而改善工程施工難度，降低成本，提高設(shè)備利用率，保障系統(tǒng)的可靠性。
本發(fā)明的目的還在于提供所述家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器用于通訊控制的方法。
如圖1、2所示，本發(fā)明的家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器主要由機殼(1)、面板(2)、真彩TFT液晶屏(3)、觸摸屏(4)、功能按鍵(5)、網(wǎng)絡(luò)接口(6)、與無線接收及發(fā)射模塊相連的天線(7)、與紅外發(fā)射模塊相連的紅外發(fā)射管(8)、串行通訊接口(9)、電話接口(10)、視頻輸入口(11)、電源接口(12)、主電路板(13)構(gòu)成，其相互位置及連接關(guān)系為機殼(1)和面板(2)通過扣件相連接；真彩TFT液晶屏(3)嵌入在面板(2)上作為輸出界面；觸摸屏(4)緊貼液晶屏(3)作信號輸入；功能按鍵(5)裝在面板上；無線接收及發(fā)射模塊裝在電路板上并通過天線(7)向外通訊；紅外發(fā)射模塊可以裝在電路板上，通過紅外發(fā)射管(8)向紅外設(shè)備發(fā)射信號，或通過接口外接信號線以延長安裝位置；網(wǎng)絡(luò)接口(6)與主電路板上的以太網(wǎng)控制電路相連，并通過超五類電纜線與住宅小區(qū)局域網(wǎng)連接；電話接口(10)與主電路板上的DTMF編解碼電路相連，并通過電話線與公共電話交換局連接；視頻輸入口(11)與主電路板上的視頻轉(zhuǎn)換電路相連，并通過視頻信號線與樓宇對講門口機的CCD攝像頭連接；串口(9)通過RS-485與其他串行設(shè)備相連。
如圖3、4、5所示，其主電路板電路主要由CPU、內(nèi)部存儲器、IO接口芯片、溫度探測芯片、時鐘芯片、電源抗干擾電路、語音電路、以太網(wǎng)通信電路、電話編解碼電路、無線數(shù)字信號收發(fā)電路、紅外學(xué)習(xí)及發(fā)射電路構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為電源電路通過電源線分別與以太網(wǎng)控制電路、主控CPU、內(nèi)部存儲器、IO接口芯片、溫度探測芯片、時鐘芯片、電源抗干擾電路、語音電路、電話編解碼電路、無線數(shù)字信號收發(fā)電路、紅外學(xué)習(xí)及發(fā)射電路相電氣連接；負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)連接的主控CPU通過一個串口與以太網(wǎng)模塊相連，另一個與其他主控CPU相連，同時通過控制及數(shù)據(jù)總線與存儲器、視頻轉(zhuǎn)換、液晶屏、觸摸屏相電氣連接；通過其IIC總線它還與時鐘芯片、語音電路、溫度探測電路相電氣連接。
如圖3所示，其中主控CPU電路模塊主要由單片機U1、晶振X1、鎖存器U2構(gòu)成；存儲器體系由U3、U5構(gòu)成；液晶屏接口由JP3構(gòu)成；電源電路由U7、U4構(gòu)成；對講及錄音電路由U9及周邊電路構(gòu)成；時鐘電路由U6構(gòu)成；溫度探測電路由U8構(gòu)成；JP2為與以太網(wǎng)電路連接口；JP4為與其他電路模塊的接口。
如圖4所示，分控單片機U2、電話通訊電路U3及周邊元件、無線發(fā)射電路U4及JP4、無線接收電路JP1、探頭信號輸入電路U5、U6及周邊、存儲電路U7、通訊電路U2共同構(gòu)成家庭安防電路模塊。
如圖5所示，以太網(wǎng)協(xié)議站模塊由協(xié)議站主控制CPU、以太網(wǎng)控制器、存儲電路共同構(gòu)成。
本發(fā)明的家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器用于通訊控制的方法是將家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器安裝在小區(qū)用戶家庭內(nèi)作為一個網(wǎng)絡(luò)終端，通過小區(qū)寬帶網(wǎng)與小區(qū)管理中心的服務(wù)器相連，并采用TCP/IP協(xié)議通訊；與用戶家庭包括三表、安防、紅外收發(fā)、無線收發(fā)的電路模塊相連，并采用RS-485協(xié)議通訊；當(dāng)住宅小區(qū)服務(wù)器從局域網(wǎng)發(fā)出控制命令或住宅小區(qū)信息時，家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器的以太網(wǎng)協(xié)議站電路模塊負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進行解包，并把指令送給主控微處理器；主控微處理器按照指令發(fā)出無線數(shù)字信號，通過無線紅外接力器的傳遞，控制家庭內(nèi)的各種紅外設(shè)備；當(dāng)家庭安防探頭或三表數(shù)據(jù)需要回傳給住宅小區(qū)服務(wù)器時，過程相反。
主要由協(xié)議棧芯片E5122、以太網(wǎng)控制芯片RTL8019AS、存儲芯片62256、24C32構(gòu)成的以太網(wǎng)協(xié)議棧電路模塊將用戶家庭的網(wǎng)絡(luò)綜合控制器主控CPU與小區(qū)服務(wù)器相連接，以太網(wǎng)協(xié)議棧電路模塊完成數(shù)據(jù)的TCP/IP打包、解包，該電路模塊與小區(qū)局域網(wǎng)采用RJ45連接方式連接，與家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器采用RS232串行通訊連接；家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器將要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過串口傳送給協(xié)議棧模塊，E5122將接收到的數(shù)據(jù)封裝成IP數(shù)據(jù)包，然后通過RJ45口向小區(qū)寬帶網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到管理服務(wù)器；當(dāng)協(xié)議棧模塊電路收到管理服務(wù)器通過小區(qū)寬帶網(wǎng)發(fā)送的數(shù)據(jù)時，先由E5122將IP數(shù)據(jù)解包并存儲在存儲器芯片中，然后將解包后的控制命令數(shù)據(jù)通過串口向家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器發(fā)送。
所述家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器與無線燈光開關(guān)、插座，紅外家電設(shè)備，無線安防探頭的通訊控制，是當(dāng)有命令數(shù)據(jù)需要向下級電路發(fā)送時，家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器采用300～450MHZ的無線載波為數(shù)據(jù)載體，向外發(fā)送12位的二進制數(shù)據(jù)，其中前8位作為下級各電路模塊的尋址位用來選擇與哪個電路模塊通訊，后4位作為命令數(shù)據(jù)位用來傳遞控制命令，接收方收到無線信號后去掉載波，解出二進制數(shù)據(jù)即可進行相應(yīng)的控制。反之，若無線探頭有警情上報，其通訊過程相反。
在本發(fā)明的控制程序流程如圖6所述(1)程序初始化——對主CPU的中斷、定時、內(nèi)存、輸入口、輸出口等進行統(tǒng)一規(guī)劃，對以太網(wǎng)協(xié)議棧模塊設(shè)置IP、端口、子網(wǎng)掩碼、通訊速率等參數(shù)。(2)判斷收到住宅小區(qū)管理中心命令——判斷是否有通過住宅小區(qū)局域網(wǎng)發(fā)來的命令。(3)按協(xié)議棧解包數(shù)據(jù)并執(zhí)行——先對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)解包，然后取出IP包中的真正的命令數(shù)據(jù)存儲并執(zhí)行相應(yīng)命令或向下位電路模塊轉(zhuǎn)發(fā)。(4)判斷收到下位電路模塊數(shù)據(jù)——判斷是否收到安防探頭警情信號、三表數(shù)據(jù)信號等下位模塊的數(shù)據(jù)。(5)按TCP/IP協(xié)議打包并發(fā)送數(shù)據(jù)。(6)判斷收到用戶電話控制命令并執(zhí)行——判斷是否有通過電話發(fā)來的DTMF信號命令數(shù)據(jù)，若有則按命令執(zhí)行。(7)低功耗模式——若沒有任何動作要求，程序通常進入低功耗省電模式。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點和有益效果(1)可用于住宅小區(qū)的系統(tǒng)集成，將各分散、獨立的系統(tǒng)統(tǒng)一管理；(2)以TCP/IP協(xié)議為通訊基礎(chǔ)，充分利用住宅小區(qū)寬帶網(wǎng)資源，不需進行其他的工程布線；(3)采用多單片機系統(tǒng)，模塊化電路結(jié)構(gòu)，便于按用戶需求靈活構(gòu)造系統(tǒng)。(4)采用TFT液晶屏并將可視對講圖象與文字界面有機統(tǒng)一，作到雙屏合一。(5)控制電路部分長期工作于低功耗模式。


圖1是本發(fā)明的家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的結(jié)構(gòu)方框圖；圖3是圖1中的主控單片機電路原理圖；圖4是圖1的電話及無線模塊電路原理圖；圖5是圖1的以太網(wǎng)協(xié)議站模塊電路原理圖；圖6是圖1的主CPU通訊控制程序流程圖。
具體實施例方式
(1)按圖2所示設(shè)計制造本網(wǎng)絡(luò)終端控制器機殼；(2)按圖3、圖4、圖5所示繪制以太網(wǎng)協(xié)議站模塊、家庭安防電路模塊、主控CPU電路模塊制作電路板，并裝配；(3)把裝配好的各模塊電路板裝于機殼內(nèi)，無線天線、網(wǎng)絡(luò)線、串口線分別連接到主板上；(4)按圖6所示編制控制程序并燒錄于各模塊CPU中存儲，這樣就可以通過住宅小區(qū)局域網(wǎng)對家庭的各類設(shè)備進行控制和數(shù)據(jù)采集。另外，可增加看門狗定時器來防止干擾信號造成程序跑飛。
權(quán)利要求
1.一種家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器，其特征在于主要由機殼(1)、面板(2)、真彩TFT液晶屏(3)、觸摸屏(4)、功能按鍵(5)、網(wǎng)絡(luò)接口(6)、與無線接收及發(fā)射模塊相連的天線(7)、與紅外發(fā)射模塊相連的紅外發(fā)射管(8)、串行通訊接口(9)、電話接口(10)、視頻輸入口(11)、電源接口(12)、主電路板(13)構(gòu)成，其相互位置及連接關(guān)系為機殼(1)和面板(2)通過扣件相連接；真彩TFT液晶屏(3)嵌入在面板(2)上作為輸出界面；觸摸屏(4)緊貼液晶屏(3)作信號輸入；功能按鍵(5)裝在面板上；無線接收及發(fā)射模塊裝在電路板上并通過天線(7)向外通訊；紅外發(fā)射模塊可以裝在電路板上，通過紅外發(fā)射管(8)向紅外設(shè)備發(fā)射信號，或通過接口外接信號線以延長安裝位置；網(wǎng)絡(luò)接口(6)與主電路板上的以太網(wǎng)控制電路相連，并通過超五類電纜線與住宅小區(qū)局域網(wǎng)連接；電話接口(10)與主電路板上的DTMF編解碼電路相連，并通過電話線與公共電話交換局連接；視頻輸入口(11)與主電路板上的視頻轉(zhuǎn)換電路相連，并通過視頻信號線與樓宇對講門口機的CCD攝像頭連接；串口(9)通過RS-485與其他串行設(shè)備相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器，其特征在于所述主電路板電路主要由CPU、內(nèi)部存儲器、IO接口芯片、溫度探測芯片、時鐘芯片、電源抗干擾電路、語音電路、以太網(wǎng)通信電路、電話編解碼電路、無線數(shù)字信號收發(fā)電路、紅外學(xué)習(xí)及發(fā)射電路構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為電源電路通過電源線分別與以太網(wǎng)控制電路、主控CPU、內(nèi)部存儲器、IO接口芯片、溫度探測芯片、時鐘芯片、電源抗干擾電路、語音電路、電話編解碼電路、無線數(shù)字信號收發(fā)電路、紅外學(xué)習(xí)及發(fā)射電路相電氣連接；負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)連接的主控CPU通過一個串口與以太網(wǎng)模塊相連，另一個與其他主控CPU相連，同時通過控制及數(shù)據(jù)總線與存儲器、視頻轉(zhuǎn)換、液晶屏、觸摸屏相電氣連接；通過其IIC總線它還與時鐘芯片、語音電路、溫度探測電路相電氣連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器，其特征在于所述主控CPU電路主要由單片機U1、晶振X1、鎖存器U2構(gòu)成；存儲器體系由U3、U5構(gòu)成；液晶屏接口由JP3構(gòu)成；電源電路由U7、U4構(gòu)成；對講及錄音電路由U9及周邊電路構(gòu)成；時鐘電路由U6構(gòu)成；溫度探測電路由U8構(gòu)成；JP2為與以太網(wǎng)電路連接口；JP4為與其他電路模塊的接口。
4.權(quán)利要求1所述的家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器用于通訊控制的方法，其特征在于將家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器安裝在小區(qū)用戶家庭內(nèi)作為一個網(wǎng)絡(luò)終端，通過小區(qū)寬帶網(wǎng)與小區(qū)管理中心的服務(wù)器相連，并采用TCP/IP協(xié)議通訊；與用戶家庭包括三表、安防、紅外收發(fā)、無線收發(fā)的電路模塊相連，并采用RS-485協(xié)議通訊；當(dāng)住宅小區(qū)服務(wù)器從局域網(wǎng)發(fā)出控制命令或住宅小區(qū)信息時，家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器的以太網(wǎng)協(xié)議站電路模塊負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)進行解包，并把指令送給主控微處理器；主控微處理器按照指令發(fā)出無線數(shù)字信號，通過無線紅外接力器的傳遞，控制家庭內(nèi)的各種紅外設(shè)備；當(dāng)家庭安防探頭或三表數(shù)據(jù)需要回傳給住宅小區(qū)服務(wù)器時，過程相反。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器用于通訊控制的方法，其特征在于主要由協(xié)議棧芯片E5122、以太網(wǎng)控制芯片RTL8019AS、存儲芯片62256、24C32構(gòu)成的以太網(wǎng)協(xié)議棧電路模塊將用戶家庭的網(wǎng)絡(luò)綜合控制器主控CPU與小區(qū)服務(wù)器相連接，以太網(wǎng)協(xié)議棧電路模塊完成數(shù)據(jù)的TCP/IP打包、解包，該電路模塊與小區(qū)局域網(wǎng)采用RJ45連接方式連接，與家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器采用RS232串行通訊連接；家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器將要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過串口傳送給協(xié)議棧模塊，E5122將接收到的數(shù)據(jù)封裝成IP數(shù)據(jù)包，然后通過RJ45口向小區(qū)寬帶網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到管理服務(wù)器；當(dāng)協(xié)議棧模塊電路收到管理服務(wù)器通過小區(qū)寬帶網(wǎng)發(fā)送的數(shù)據(jù)時，先由E5122將IP數(shù)據(jù)解包并存儲在存儲器芯片中，然后將解包后的控制命令數(shù)據(jù)通過串口向家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器發(fā)送。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器用于通訊控制的方法，其特征在于所述家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器與無線燈光開關(guān)、插座，紅外家電設(shè)備，無線安防探頭的通訊控制，是當(dāng)有命令數(shù)據(jù)需要向下級電路發(fā)送時，家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器采用300～450MHZ的無線載波為數(shù)據(jù)載體，向外發(fā)送12位的二進制數(shù)據(jù)，其中前8位作為下級各電路模塊的尋址位用來選擇與哪個電路模塊通訊，后4位作為命令數(shù)據(jù)位用來傳遞控制命令，接收方收到無線信號后去掉載波，解出二進制數(shù)據(jù)即可進行相應(yīng)的控制。反之，若無線探頭有警情上報其通訊過程相反。
全文摘要
本發(fā)明涉及家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器及其通訊控制方法，家庭網(wǎng)絡(luò)綜合控制器主要由機殼、面板、真彩TFT液晶屏、觸摸屏、功能按鍵、網(wǎng)絡(luò)接口、無線接收及發(fā)射模塊、紅外發(fā)射模塊、串行通訊接口、電話接口、視頻輸入口、電路板構(gòu)成；其通訊控制方法是原來互不兼容的各種聯(lián)網(wǎng)通訊方式統(tǒng)一到TCP/IP協(xié)議的基礎(chǔ)上，將家庭安防、三表數(shù)據(jù)采集、紅外家電控制、燈光控制、可視對講等終端產(chǎn)品模塊化，充分利用小區(qū)現(xiàn)有的寬帶網(wǎng)到戶資源，對家庭外統(tǒng)一采用基于TCP/IP協(xié)議的小區(qū)局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)通訊，對家庭內(nèi)采用紅外和無線數(shù)字通訊方式進行數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制，硬件采用多單片機內(nèi)核；本發(fā)明成本低、穩(wěn)定性高并且便于工程施工，極易得到小區(qū)的推廣使用。
文檔編號G08C17/02GK1477830SQ0313968
公開日2004年2月25日 申請日期2003年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月30日
發(fā)明者王炅, 陳斗雪, 王 炅 申請人:廣州合立正通信息網(wǎng)絡(luò)集成有限公司