一種基于Zigbee的通用多功能控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種基于Zigbee的通用多功能控制器，其特征在于，包括控制模塊、Zigbee無線通信模塊，繼電器模塊、燈光調(diào)控模塊和報警模塊；所述Zigbee無線通信模塊、繼電器模塊、燈光調(diào)控模塊和報警模塊均與控制模塊連接，所述繼電器模塊包括四個繼電器控制電路，分別用于控制電動卷簾前驅(qū)動電機(jī)、電動卷簾后驅(qū)動電機(jī)、抽風(fēng)機(jī)和電磁水閥。本實(shí)用新型采用Zigbee作為無線通信技術(shù)，并提供了多個通用接口，能實(shí)現(xiàn)對多種外部設(shè)備的集成控制，功耗低、組網(wǎng)靈活、擴(kuò)展性好，具有通用性和靈活性。
【專利說明】—種基于Zigbee的通用多功能控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種通用性智能控制系統(tǒng)，具體涉及一種基于Zigbee的通用多功能控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]計(jì)算機(jī)、無線通信、傳感器和嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展推動物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用的發(fā)展。典型的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用如智能農(nóng)業(yè)、智能家居等都需要實(shí)現(xiàn)對各種傳感器和設(shè)備的控制。傳統(tǒng)的智能農(nóng)業(yè)大棚采用有線的連接方式，有布線復(fù)雜，維護(hù)性差等不足。現(xiàn)有的一些智能家居采用有線或紅外等無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和設(shè)備的控制。紅外遙控需要受控端必須在可視范圍內(nèi)，且通信距離短。WIFI無線通信技術(shù)需要有WIFI熱點(diǎn)才能工作，組網(wǎng)成本高，且無線WIFI網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍小。
[0003]新興的近距離無線通信Zigbee技術(shù)具有低功耗、組網(wǎng)靈活、能有效覆蓋10?75米的范圍，擴(kuò)展性好、系統(tǒng)維護(hù)方便，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，因而在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)中有線的連接方式布線復(fù)雜、維護(hù)性差，紅外遙控通信距離短，WIFI無線通信組網(wǎng)成本高的問題，本實(shí)用新型基于Zigbee無線通信技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種基于Zigbee的通用多功能控制器，通過Zigbee無線通信模塊采集多種傳感器的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對多個控制設(shè)備的智能控制，具有通用性和靈活性。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0006]一種基于Zigbee的通用多功能控制器,其特征在于,包括控制模塊、Zigbee無線通信模塊、繼電器模塊、燈光調(diào)控模塊和報警模塊，所述Zigbee無線通信模塊、繼電器模塊、燈光調(diào)控模塊和報警模塊均與控制模塊連接；
[0007]所述繼電器模塊包括四個繼電器控制電路，分別用于控制電動卷簾前驅(qū)動電機(jī)、電動卷簾后驅(qū)動電機(jī)、抽風(fēng)機(jī)和電磁水閥；
[0008]所述燈光調(diào)控模塊包括零點(diǎn)檢測電路和亮度調(diào)節(jié)電路。
[0009]所述繼電器控制電路包括繼電器、電阻、發(fā)光二極管，所述繼電器線圈一端接5V電源，另一端接控制器的一個I/o端口，繼電器線圈兩端并聯(lián)有一個電阻和發(fā)光二極管串聯(lián)組成的支路，繼電器的常開觸點(diǎn)與共接點(diǎn)兩端并聯(lián)有一個電阻和電容串聯(lián)組成的支路，共接點(diǎn)與火線連接，常開接點(diǎn)與零線相接。
[0010]所述繼電器一端與控制器的I/O端口之間還連接有一個驅(qū)動芯片ULN280。
[0011]所述零點(diǎn)檢測電路包括變壓器、限流電阻R2、第一光耦、第二光耦、三極管Q1、電阻R3和電阻R4，所述變壓器的原邊接市電，變壓器的副邊的一端接電阻R2的一端，電阻R2的另一端接第一光耦的發(fā)光二極管正極和第二光耦的發(fā)光二極管負(fù)極，變壓器的副邊的另一端接第一光耦的發(fā)光二極管的負(fù)極和第二光耦的發(fā)光二極管正極，第一光耦和第二光耦的光敏三極管的發(fā)射極接地，第一光耦和第二光耦的光敏三極管的集電極通過電阻R3接
3.3V電源，并與三極管Ql的基極連接，三極管Ql的集電極通過電阻R4接3.3V電源，并與控制器的一個I/O端口連接，三極管Ql的發(fā)射極接地；三極管Ql為NPN型三極管；
[0012]所述亮度調(diào)節(jié)電路包括電阻R5、R6、R7、R8、R9、PNP型三極管Q2、光耦M0C3201和雙向可控娃，亮度調(diào)節(jié)電路的控制端連接控制器的一個I/o端口，控制端通過電阻R5接三極管Q2的基極，三極管Q2的發(fā)射極接3.3V電源，三極管Q2的集電極通過電阻R6接光耦M0C3201的I腳，光耦M0C3201的2腳接地，光耦M0C3201的6腳通過電阻R7連接火線，4腳連接雙向可控娃的觸發(fā)端，并通過電阻R8連接雙向可控娃的T2端,雙向可控娃的Tl端連接火線，雙向可控硅的T2端經(jīng)照明負(fù)載接零線，零線和火線之間并接有一個由電阻R9和電容Cl串接而成的支路，用來避免可控硅開關(guān)時，產(chǎn)生的回流將可控硅燒壞，從而起到保護(hù)作用。
[0013]所述第一光稱和第二光稱米用光稱TPL521-2。
[0014]所述控制模塊和Zigbee無線通信模塊由CC2530芯片實(shí)現(xiàn)；或者所述控制模塊由FPGA實(shí)現(xiàn)。
[0015]有益效果
[0016]本設(shè)計(jì)的主要創(chuàng)新點(diǎn)是采用Zigbee作為無線通信技術(shù)，并提供了多個通用接口，實(shí)現(xiàn)對多種外部設(shè)備的集成控制，功耗低、組網(wǎng)靈活、擴(kuò)展性好，具有通用性和靈活性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型中繼電器控制電路；
[0019]圖3為本實(shí)用新型中零點(diǎn)檢測電路；
[0020]圖4為本實(shí)用新型中亮度調(diào)節(jié)電路。
【具體實(shí)施方式】
[0021]如圖1所示，本實(shí)用新型包括控制模塊，Zigbee無線通信模塊，蜂鳴器報警模塊，燈光調(diào)控模塊和繼電器模塊。控制模塊和Zigbee無線通信模塊由單片機(jī)CC2530實(shí)現(xiàn)。繼電器模塊提供四個繼電器控制電路，分別用于控制電動窗簾前驅(qū)動電機(jī)、電動卷簾后驅(qū)動電機(jī)、抽風(fēng)機(jī)和電磁水閥。燈光調(diào)控模塊包括零點(diǎn)檢測電路和亮度調(diào)節(jié)電路。可應(yīng)用于智能家居或智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，通過Zigbee無線通信協(xié)議接收來自多種傳感器的數(shù)據(jù)，采集農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)的實(shí)時環(huán)境參數(shù)，并調(diào)控多種設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)對大棚內(nèi)農(nóng)作物生長環(huán)境的調(diào)節(jié)。
[0022]電動卷簾、電磁水閥、抽風(fēng)機(jī)都是通過繼電器控制。本實(shí)用新型的繼電器控制電路如圖2所示，因?yàn)镃C2530的端口電流過小，無法驅(qū)動繼電器，所以使用ULN2803作為驅(qū)動芯片，相對于使用三極管進(jìn)行驅(qū)動，用芯片更加穩(wěn)定且簡便。當(dāng)控制端口(單片機(jī)上的I/O端口 P04?P07)為高電平時，ULN2803輸出口為低電平，繼電器導(dǎo)通且LED燈亮；否則，繼電器斷開。通過兩個繼電器的通斷來控制220v電動卷簾電機(jī)、抽風(fēng)機(jī)和電磁水閥的開關(guān)。
[0023]如圖3和圖4所示，白熾燈燈光調(diào)控模塊包括零點(diǎn)檢測電路和亮度調(diào)節(jié)電路。使用雙向可控硅進(jìn)行亮度調(diào)控，通過檢測交流電的零點(diǎn)，設(shè)置不同的打開延時從而調(diào)節(jié)亮度。市電是50HZ的正弦波，零點(diǎn)檢測電路使用三極管Ql的導(dǎo)通與斷開狀態(tài)產(chǎn)生一個電平變化。當(dāng)交流電接近零點(diǎn)位置時，因?yàn)殡娮鑂2，通過TPLl光耦左側(cè)的電流很小，光耦斷開，使得三極管Ql基極電壓為高，三極管Ql導(dǎo)通，單片機(jī)的P20端口產(chǎn)生一個低電平；否則，光耦導(dǎo)通，三極管Ql基極接地，三極管斷開，單片機(jī)的P20為高電平。通過設(shè)置一個上升沿中斷，即可檢測到交流電的零點(diǎn)?！咀?T0.6-03是220v轉(zhuǎn)12v的變壓器。電阻R2的選擇很重要，若過大，則電流較小，交流電沒有接近零點(diǎn)時，光耦就斷開，導(dǎo)致零點(diǎn)檢測不準(zhǔn)確；若過小，則電流偏大，交流電的零點(diǎn)區(qū)間過于狹窄，導(dǎo)致P20低電平狀態(tài)保持時間過短，無法檢測。】
[0024]如圖4所示，當(dāng)控制端口(單片機(jī)上的I/O端口 P01)為低電平時，三極管Q2導(dǎo)通，三極管的集電極有電流，光耦M0C3021左側(cè)觸發(fā)電路導(dǎo)通，雙向可控硅的陽極與基極連通，若有觸發(fā)電流，可控硅導(dǎo)通直到陰陽兩極的電流為0，可控硅才斷開。若POl為高電平，則可控硅斷開。所以可以通過檢測到的交流電零點(diǎn)，設(shè)置觸發(fā)電流的延時，調(diào)節(jié)一個正弦波周期內(nèi)的導(dǎo)通時間長短，從而調(diào)節(jié)白熾燈亮度?！咀?P01低電平的保持時間不能超過交流電的周期(0.02s),否則可控硅會一直導(dǎo)通。】
[0025]通過本實(shí)用新型的基于Zigbee的通用多功能控制器,基于Zigbee無線通信技術(shù)，組網(wǎng)靈活，擴(kuò)展性好，功耗低 ，能靈活地通過計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)或ARM控制器設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對多個設(shè)備的控制，能廣泛適用于智能家居、智能農(nóng)業(yè)等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于Zigbee的通用多功能控制器，其特征在于，包括控制模塊、Zigbee無線通信模塊、繼電器模塊、燈光調(diào)控模塊和報警模塊，所述Zigbee無線通信模塊、繼電器模塊、燈光調(diào)控模塊和報警模塊均與控制模塊連接； 所述繼電器模塊包括四個繼電器控制電路，分別用于控制電動卷簾前驅(qū)動電機(jī)、電動卷簾后驅(qū)動電機(jī)、抽風(fēng)機(jī)和電磁水閥； 所述燈光調(diào)控模塊包括零點(diǎn)檢測電路和亮度調(diào)節(jié)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee的通用多功能控制器，其特征在于，所述繼電器控制電路包括繼電器、電阻、發(fā)光二極管，所述繼電器線圈一端接5V電源，另一端接控制器的一個I/O端口，繼電器線圈兩端并聯(lián)有一個電阻和發(fā)光二極管串聯(lián)組成的支路，繼電器的常開觸點(diǎn)與共接點(diǎn)兩端并聯(lián)有一個電阻和電容串聯(lián)組成的支路，共接點(diǎn)與火線連接，常開接點(diǎn)與零線相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee的通用多功能控制器，其特征在于，所述繼電器一端與控制器的I/O端口之間還連接有一個驅(qū)動芯片ULN280。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Zigbee的通用多功能控制器，其特征在于， 所述零點(diǎn)檢測電路包括變壓器、限流電阻R2、第一光耦、第二光耦、三極管Q1、電阻R3和電阻R4，所述變壓器的原邊接市電，變壓器的副邊的一端接電阻R2的一端，電阻R2的另一端接第一光耦的發(fā)光二極管正極和第二光耦的發(fā)光二極管負(fù)極，變壓器的副邊的另一端接第一光耦的發(fā)光二極管的負(fù)極和第二光耦的發(fā)光二極管正極，第一光耦和第二光耦的光敏三極管的發(fā)射極接地，第一光耦和第二光耦的光敏三極管的集電極通過電阻R3接3.3V電源，并與三極管Ql的基極連接，三極管Ql的集電極通過電阻R4接3.3V電源，并與控制器的一個I/O端口連接，三極管Ql的發(fā)射極接地；三極管Ql為NPN型三極管； 所述亮度調(diào)節(jié)電路包括電阻R5、R6、R7、R8、R9、PNP型三極管Q2、光耦M0C3201和雙向可控硅，亮度調(diào)節(jié)電路的控制端連接控制器的一個I/O端口，控制端通過電阻R5接三極管Q2的基極，三極管Q2的發(fā)射極接3.3V電源，三極管Q2的集電極通過電阻R6接光耦M0C3201的I腳，光耦M0C3201的2腳接地，光耦M0C3201的6腳通過電阻R7連接火線，4腳連接雙向可控娃的觸發(fā)端，并通過電阻R8連接雙向可控娃的T2端,雙向可控娃的Tl端連接火線，雙向可控硅的T2端經(jīng)照明負(fù)載接零線，零線和火線之間并接有一個由電阻R9和電容Cl串接而成的支路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于Zigbee的通用多功能控制器，其特征在于，所述第一光耦和第二光耦采用光耦TPL521-2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的基于Zigbee的通用多功能控制器，其特征在于，所述控制模塊和Zigbee無線通信模塊由CC2530芯片實(shí)現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的基于Zigbee的通用多功能控制器，其特征在于，所述控制模塊由FPGA實(shí)現(xiàn)。
【文檔編號】G05B19/418GK203812068SQ201420151274
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】許瑩, 吳任飛, 郭圳楓 申請人:湖南大學(xué)