專利名稱：基于ZigBee數(shù)字家庭智能終端裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種家庭智能終端裝置，尤其是一種基于ZigBee 數(shù)字家庭智能終端裝置.
背景技術(shù)：
在國(guó)際先進(jìn)國(guó)家和地區(qū)，數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為了一種新興產(chǎn)業(yè) 發(fā)展趨勢(shì)。日本、韓國(guó)、以及我國(guó)的臺(tái)灣在數(shù)字家庭發(fā)展的較為迅速， 從全球數(shù)字家庭的發(fā)展看，韓國(guó)的研發(fā)是走在前面的，早在2000年， 韓國(guó)政府就啟動(dòng)了 "因特網(wǎng)信息家電技術(shù)開發(fā)計(jì)劃"，最早的"數(shù)字 家庭計(jì)劃"方案也相繼發(fā)表，作為全球互聯(lián)網(wǎng)普及程度最高的國(guó)家， 韓國(guó)已將家庭網(wǎng)絡(luò)擺在了首要地位。目前韓國(guó)的多數(shù)家庭已實(shí)現(xiàn)了家 庭內(nèi)部的互聯(lián)共享，數(shù)字娛樂應(yīng)用服務(wù)也火熱的展開。而作為智能家 居技術(shù)非常發(fā)達(dá)的韓國(guó)來(lái)說(shuō)，韓國(guó)政府更是表示了對(duì)智能家居的高度 重視。日本則主要強(qiáng)調(diào)能源的節(jié)省和環(huán)保問(wèn)題，另外，自行開發(fā)具有 本國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的網(wǎng)絡(luò)家電操作系統(tǒng)軟件是日本數(shù)字家庭領(lǐng)域的 一大特色。
英特爾、索尼、IBM、惠普等國(guó)際巨頭早早開始了在數(shù)字家庭領(lǐng) 域的戰(zhàn)略布局，并且它們之間合縱連橫，試圖獲取市場(chǎng)先機(jī)。
到2008年將有52%的美國(guó)家庭和47%的歐洲寬帶家庭部署家庭 網(wǎng)絡(luò)；在亞太地區(qū)，家庭網(wǎng)絡(luò)將實(shí)現(xiàn)與寬帶家庭的數(shù)量同步增長(zhǎng)。從90年代初開始，因特網(wǎng)進(jìn)入了全盛的發(fā)展時(shí)期，平均年增長(zhǎng)率為
162%。根據(jù)Forrester Research的研究，在美國(guó)大約有5千萬(wàn)個(gè)家 里擁有超過(guò)一臺(tái)計(jì)算機(jī)的家庭并且到2010年預(yù)計(jì)將達(dá)到7千5百萬(wàn) 個(gè)。隨著計(jì)算機(jī)價(jià)格的下降，越來(lái)越多的家庭將擁有第二臺(tái)和第三臺(tái) 計(jì)算機(jī)或膝上電腦，這將使家庭網(wǎng)絡(luò)的需求增長(zhǎng)。另一個(gè)趨勢(shì)是各種 能連接到互聯(lián)網(wǎng)上的是新設(shè)備的大量涌現(xiàn)。像智能電話、MP3播放器、 MP4播放器、游戲機(jī)這些能與網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備的需求同時(shí)也推動(dòng)了家 庭網(wǎng)絡(luò)的需求。
目前在這一領(lǐng)域存在著許多互不兼容的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括CEBus、 ECH0NET、 KNX、 UPnP、 DLNA、 "e家佳"聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)、0SGi、 IHA、 UWB， FTTH等等。如何將這些標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一成單一平臺(tái)，開發(fā)能夠被業(yè)界和消 費(fèi)者接受的增值服務(wù)，同時(shí)保持比較低的初始價(jià)格，將是"數(shù)字家庭 計(jì)劃"急需解決的問(wèn)題。
據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，ZigBee可在半徑數(shù)十米的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最 大傳輸速率為250Kb/秒的無(wú)線通信，該通信標(biāo)準(zhǔn)的通信速率與同樣 使用2.4GHz頻帶的無(wú)線LAN、藍(lán)牙相比較慢，但它具有可以使用干 電池等低功耗優(yōu)勢(shì)。接入設(shè)備可達(dá)65535個(gè)，藍(lán)牙接入設(shè)備為8個(gè)。 因此被廣泛應(yīng)用在家電控制、屋外安防監(jiān)控設(shè)備、樓宇管理、玩具等 領(lǐng)域。預(yù)計(jì)到2010年，在全球范圍內(nèi)，該市場(chǎng)的規(guī)模將達(dá)到2億個(gè)， 到2015年，則將增長(zhǎng)到5億個(gè)。這一預(yù)言正在從ZigBee聯(lián)盟及其成 員近期的一系列活動(dòng)和進(jìn)展中得到驗(yàn)證。美國(guó)TI公司、zilog公司、 韓國(guó)SK telecom公司、LG公司都有基于ZigBee技術(shù)在數(shù)字家庭的自動(dòng)化，安全，家用電器和其他設(shè)備方面應(yīng)用的報(bào)道。
相對(duì)于現(xiàn)有數(shù)字家庭中的各種無(wú)線通信技術(shù)，ZigBee技術(shù)具有
低數(shù)據(jù)速率和通信范圍較小的特點(diǎn)，適合于承載數(shù)據(jù)流量較小的業(yè) 務(wù)，主要應(yīng)用領(lǐng)域包括數(shù)字家庭、工業(yè)控制、消費(fèi)性電子設(shè)備、汽車 自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化和醫(yī)用設(shè)備控制等。
ZigBee技術(shù)可以憑借簡(jiǎn)單便宜的方案，建構(gòu)廣闊而又穩(wěn)定的無(wú) 線網(wǎng)絡(luò)，采用普通電池即可運(yùn)作多年，能以低成本構(gòu)建穩(wěn)固的無(wú)線網(wǎng) 狀網(wǎng)絡(luò)。生產(chǎn)商可以利用ZigBee這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化無(wú)線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，設(shè)計(jì)簡(jiǎn) 單、可靠、價(jià)格低廉又省電的各樣產(chǎn)品。
目前可用于組建家庭網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)主要包括以下3種在家庭中鋪 設(shè)新線；利用已有的線路，無(wú)須鋪設(shè)新線；釆用無(wú)線方式組網(wǎng)。國(guó)內(nèi) 大多數(shù)公司的產(chǎn)品都是采用傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)方式來(lái)構(gòu)建數(shù)字家庭網(wǎng) 絡(luò)的。其中上海五艾智能系統(tǒng)有限公司推出的智能住宅系統(tǒng)可通過(guò)電 腦對(duì)住宅的門窗、溫度、燈光及一切電子設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，還可以利用 電話對(duì)家中的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。深圳正星特科技有限公司一系列基 于以太網(wǎng)的ST-100IP住宅智能化系統(tǒng)、ST-100IP視頻點(diǎn)播系統(tǒng)、 ST-11遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)等。
但是，以上產(chǎn)品僅局限于采用有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建數(shù)字家庭，使用 范圍和產(chǎn)品特性都不能適應(yīng)市場(chǎng)需求。
即便是目前的"e家佳"(ITopHome)聯(lián)盟推出了的整套家庭網(wǎng) 絡(luò)系統(tǒng)，但在推廣中也受限制。原因是l、必須是聯(lián)盟內(nèi)的產(chǎn)品才可 互聯(lián)互通2、因?yàn)榧彝ゾW(wǎng)絡(luò)采用802. ll協(xié)議，給眾多終端產(chǎn)品制造商帶來(lái)的無(wú)形中生產(chǎn)成本的增加，價(jià)格高，組網(wǎng)復(fù)雜、3、對(duì)不想更 換現(xiàn)有家用電器的用戶無(wú)法推動(dòng)。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是要提供一種基于ZigBee數(shù)字家庭智能終端 裝置。該裝置是以ZigBee (IEEE 802. 15.4)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，對(duì)各 種家用電器通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，并實(shí)現(xiàn)安防信息的采集。
為此，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是 一種基于ZigBee數(shù)字 家庭智能終端裝置，包括與聯(lián)網(wǎng)設(shè)備交互連接的因特網(wǎng)，其中，所述 裝置由一個(gè)數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中心服務(wù)器、 一個(gè)家庭網(wǎng)關(guān)、 一個(gè)遙控 器、至少一個(gè)電源插座構(gòu)成，其中，所述的數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中心服 務(wù)器通過(guò)所述的家庭網(wǎng)關(guān)及與其對(duì)應(yīng)的電源插座與各個(gè)智能家電交 互連接。
所述的家庭網(wǎng)關(guān)，由一個(gè)ZigBee通信模塊、 一個(gè)網(wǎng)關(guān)程序模塊構(gòu) 成，其中，所述兩個(gè)模塊之間通過(guò)一個(gè)串口通道連接。
所述的遙控器，其內(nèi)部嵌裝了至少一個(gè)ZigBee通信模塊、 一個(gè)紅 外遙控自學(xué)習(xí)模塊、 一個(gè)主控模塊，其中，所述主控模塊是一片嵌入 式單片機(jī)，其遙控器上的顯示屏是一種帶有128X64點(diǎn)陣的液晶屏。
所述的電源插座，其內(nèi)部嵌裝了至少一個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)通信模塊 且與所述的網(wǎng)關(guān)及與其對(duì)應(yīng)的智能家電交互連接。
相比現(xiàn)有技術(shù)，本裝置采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與含有ZigBee通信模 塊的家庭網(wǎng)關(guān)、遙控器、電源插座的技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)了數(shù)字家庭的構(gòu)建體系，并且在此基礎(chǔ)上降低了功耗和成本，擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)容量。由此可 向消費(fèi)者提供徹底的靈活性、移動(dòng)性和易用性的數(shù)字家庭整體解決方 案。


圖1是本實(shí)用新型涉及的基于ZigBee數(shù)字家庭智能終端裝置的系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)示意圖2是本裝置所使用的MCU子模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖3是本裝置所使用的ZigBee通信模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖4是本裝置所使用的串口通道模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖 ，
圖5是本裝置所使用的時(shí)鐘子模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本裝置所使用的電源子模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖7是本裝置所使用的通用子模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合以上附圖，本實(shí)用新型涉及一種基于ZigBee數(shù)字家庭智能 終端裝置，包括與聯(lián)網(wǎng)設(shè)備交互連接的因特網(wǎng)，其中，所述裝置由一 個(gè)數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中心服務(wù)器、 一個(gè)家庭網(wǎng)關(guān)、 一個(gè)遙控器、至少 一個(gè)電源插座構(gòu)成，其中，所述的數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中心服務(wù)器通過(guò) 所述的家庭網(wǎng)關(guān)及與其對(duì)應(yīng)的電源插座與各個(gè)智能家電交互連接。
在本實(shí)施例中，所述的家庭網(wǎng)關(guān)，由一個(gè)ZigBee通信模塊、 一個(gè) 網(wǎng)關(guān)程序模塊構(gòu)成，其中，所述兩個(gè)模塊之間通過(guò)一個(gè)串口通道連接。在本實(shí)施例中，所述的遙控器，其內(nèi)部嵌裝了至少一個(gè)ZigBee通
信模塊、 一個(gè)紅外遙控自學(xué)習(xí)模塊、 一個(gè)主控模塊，其中，所述主控
模塊是一片嵌入式單片機(jī)，其遙控器上的顯示屏是一種帶有128X64 點(diǎn)陣的液晶屏。
在本實(shí)施例中，所述的電源插座，其內(nèi)部嵌裝了至少一個(gè)ZigBee 節(jié)點(diǎn)通信模塊且與所述的網(wǎng)關(guān)及與其對(duì)應(yīng)的智能家電交互連接。
更具體地說(shuō)，本裝置是以ZigBee (IEEE 802.15.4)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為 基礎(chǔ)，對(duì)各種家用電器通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，并實(shí)現(xiàn)安防信息的 采集。根據(jù)家電的分布情況，安裝在電源插座中的ZigBee模塊，組 成合理的ZigBee數(shù)字家庭無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，與家庭網(wǎng)關(guān)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。用 戶通過(guò)PDA、手機(jī)或計(jì)算機(jī)等無(wú)線或有線設(shè)備，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)中的中心 服務(wù)器與家庭網(wǎng)關(guān)進(jìn)行信息交換，并通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)對(duì)用戶家中的電器 進(jìn)行控制。另外，用戶家中安放在門窗等位置的ZigBee模塊將異常 信息發(fā)給家庭網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器并采用電子郵件、手機(jī)短信等方 式發(fā)送給用戶。用戶可以通過(guò)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)查看家中的安防信息。
在本實(shí)用新型的ZigBee數(shù)字家庭智能終端裝置的系統(tǒng)中， ZigBee節(jié)點(diǎn)模塊是整個(gè)數(shù)字家庭智能系統(tǒng)重要的組成部分，ZigBee 模塊安裝在電源插座中，與家用電器連接，不需要改變?cè)性O(shè)備布局， 接收家庭網(wǎng)關(guān)發(fā)來(lái)的信息，這些信息主要由聯(lián)網(wǎng)的手機(jī)、電腦、PDA 等設(shè)備發(fā)送，對(duì)家庭網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備起到控制和監(jiān)視作用，例如可以遠(yuǎn) 程控制電視機(jī)、風(fēng)扇、電燈、微波爐、洗衣機(jī)等的開關(guān)，當(dāng)家中出現(xiàn) 異常安防信息時(shí)，ZigBee模塊將信息及時(shí)發(fā)送給家庭網(wǎng)關(guān)。模塊可以和ZigBee網(wǎng)關(guān)，也可以和ZigBee遙控器通信?，F(xiàn)在很多電器(如 空調(diào)、電視等)的開關(guān)都必須用遙控器來(lái)操作，僅僅控制其連接的電 源插座并不能真正打開設(shè)備，因此每個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)模塊都具有學(xué)習(xí) 紅外遙控器的功能。當(dāng)每次要打開電器設(shè)備時(shí)，節(jié)點(diǎn)先打開連接電器 的電源插座，然后發(fā)送紅外開機(jī)指令讓家電真正開機(jī)工作。
家庭網(wǎng)關(guān)是數(shù)字家庭智能系統(tǒng)最核心的部分。家庭網(wǎng)關(guān)一方面接 收來(lái)自聯(lián)網(wǎng)手機(jī)、電腦、PDA等發(fā)來(lái)的命令信息，同時(shí)將這些信息轉(zhuǎn) 發(fā)給相應(yīng)的ZigBee模塊，通知ZigBee模塊執(zhí)行相關(guān)的動(dòng)作；另一方 面接收Z(yǔ)igBee模塊發(fā)來(lái)的信息，并將這些信息轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò) 服務(wù)中心服務(wù)器，用戶可以通過(guò)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備隨時(shí)隨地查詢這些信息，如 果家庭網(wǎng)關(guān)收到ZigBee模塊發(fā)來(lái)的異常安防信息通過(guò)手機(jī)短信或電 子郵件方式向用戶報(bào)警，并通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)將報(bào)警信息提供給小區(qū)局域 網(wǎng)，提示物業(yè)管理職員及時(shí)采取措施，阻止犯罪行為發(fā)生，防止物質(zhì) 和生命財(cái)產(chǎn)受到損失。家庭網(wǎng)關(guān)起到信息傳遞的作用，是家用電器與 手機(jī)、電腦等聯(lián)網(wǎng)設(shè)備互通信息的中轉(zhuǎn)站。家庭網(wǎng)關(guān)的接口簡(jiǎn)單只 有一個(gè)電源接口和以太網(wǎng)口，安裝時(shí)只需要接好電源和網(wǎng)線，將網(wǎng)關(guān) 連入互聯(lián)網(wǎng)即可。網(wǎng)關(guān)重啟也只需要拔掉電源，重新接上即可。
將ZigBee網(wǎng)關(guān)與路由器相連，打開電源，網(wǎng)關(guān)將通過(guò)路由器和 遠(yuǎn)程的服務(wù)器連接，服務(wù)器將驗(yàn)證此網(wǎng)關(guān)的設(shè)備號(hào)和用戶名及密碼， 成功后將運(yùn)行192. 168. 0. 123的WEB服務(wù)網(wǎng)面，此時(shí)用戶即可通過(guò)互 聯(lián)網(wǎng)或手機(jī)訪問(wèn)www. myvhome. com. cn或ww. myvhome. cn網(wǎng)址登陸， 新用戶需要用網(wǎng)關(guān)設(shè)備號(hào)注冊(cè)，輸入用戶名和密碼驗(yàn)證后即可進(jìn)入自己的家庭ZigBee網(wǎng)關(guān)WEB服務(wù)器頁(yè)面。
在本案中，專用遙控器中包含ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊、紅外遙控自學(xué) 習(xí)模塊和主控模塊。主控模塊采用嵌入式單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)需要存儲(chǔ) 學(xué)習(xí)(紅外接收到的)各種紅外控制命令以及當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的配置情況。 通過(guò)遙控器上的各種按鈕，產(chǎn)生紅外遙控命令，通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)模 塊發(fā)送到指定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)收到命令后，驅(qū)動(dòng)紅外二極管產(chǎn) 生相應(yīng)的控制命令。遙控器中存儲(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)配置信息與網(wǎng)關(guān)中的信 息是一致并保持同步的也就是說(shuō)，當(dāng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)收到中心服務(wù)器送來(lái)的 網(wǎng)絡(luò)配置信息后，要將這些信息通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給專用遙控器。
遙控器可以和網(wǎng)關(guān)通信，也可以直接和各個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)通信， 還可以用紅外方式控制智能電器，遙控器帶有128X64點(diǎn)陣的液晶屏， 可以顯示各個(gè)智能家電的開關(guān)工作狀態(tài)，可以對(duì)網(wǎng)關(guān)和節(jié)點(diǎn)設(shè)置多種 參數(shù)，也能單個(gè)控制電器，也可以對(duì)整個(gè)樓層或整個(gè)家庭的所有受控 電器進(jìn)行群開或群關(guān)。對(duì)于終端用戶來(lái)說(shuō)，只需要簡(jiǎn)單安裝上述的三 個(gè)模塊，并進(jìn)行簡(jiǎn)單的網(wǎng)關(guān)和遙控器的設(shè)置，就可以組成家庭內(nèi)部互 聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)智能家居。
本案中的中心服務(wù)器可以為用戶提供WEB服務(wù)，實(shí)現(xiàn)用戶的身份 認(rèn)證、家庭設(shè)備的監(jiān)控，存儲(chǔ)數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)的配置信息。用戶在界面 上的所有操作都通過(guò)中心服務(wù)器發(fā)送給家庭網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)家用電 器的控制。中心服務(wù)器具有數(shù)據(jù)庫(kù)功能，保存家庭網(wǎng)絡(luò)配置信息(包 括所有節(jié)點(diǎn)的序列號(hào)、網(wǎng)絡(luò)地址、設(shè)備的類型等)，并幫助家庭個(gè)性 化WEB訪問(wèn)界面(包括用戶名、口令、家庭設(shè)備布局等)。用戶登錄到服務(wù)器時(shí)，除提供用戶名和口令外，還需輸入驗(yàn)證碼信息，實(shí)現(xiàn)用 戶與服務(wù)器之間的加密傳輸。中心服務(wù)器采用高性能的專業(yè)服務(wù)器實(shí) 現(xiàn)，具有軟件防火墻、雙機(jī)熱備份、雙電源、雙硬盤等高可靠性措施， 保證服務(wù)器的全天候工作。
本案中的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備是指遠(yuǎn)端的用戶的手機(jī)、PDA或計(jì)算機(jī)等設(shè)備，
其應(yīng)具備聯(lián)網(wǎng)功能，能夠接入到互聯(lián)網(wǎng)，打開中心服務(wù)器WEB服務(wù)程 序界面，經(jīng)過(guò)身份認(rèn)證就可以對(duì)需要進(jìn)行控制的家用電器進(jìn)行操作， 并查看最新的家庭安防信息。
需要強(qiáng)調(diào)的是，本裝置中的數(shù)字家庭ZigBee通信模塊采用了 Atmel公司的高效低功耗嵌入式單片機(jī)ATmegal28L作為主CPU，采用 Chipcon公司的CC2420作為射頻收發(fā)芯片，采用DALLAS公司的連續(xù) 供電精確時(shí)鐘芯片DS1302Z作為MCU的外部時(shí)鐘源，便于整個(gè)ZigBee 網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步。
ZigBee通信模塊是數(shù)字家庭多功能系統(tǒng)的基本元素，模塊的作 用在于獲取家庭網(wǎng)關(guān)的控制命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器的控制，以及獲取 監(jiān)測(cè)設(shè)備發(fā)送的安防信息，發(fā)送給家庭網(wǎng)關(guān)。
而本裝置中的家庭網(wǎng)關(guān)則采用ARM9內(nèi)核的嵌入式操作系統(tǒng)，主 要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器數(shù)據(jù)和ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)不同通信協(xié)議之間的 轉(zhuǎn)換。通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換主要是我們所設(shè)計(jì)的服務(wù)器/網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和 串口通信協(xié)議(ZigBee網(wǎng)絡(luò)通信)即TCP\IP協(xié)議到RS232協(xié)議之間 的轉(zhuǎn)換。
本裝置中的數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)中心服務(wù)器是數(shù)字家庭多功能系統(tǒng)的核心元素，也是系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。其作用在于獲取遠(yuǎn)端用戶的控 制命令(HTTP),并轉(zhuǎn)化成專用協(xié)議所采用的數(shù)據(jù)格式，發(fā)送給家庭
網(wǎng)關(guān)，由網(wǎng)關(guān)中的ZigBee模塊發(fā)送給家電中的其他模塊。
本裝置中的專用遙控器中包含ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊、紅外遙控自學(xué) 習(xí)模塊和主控模塊。主控模塊采用Atmel單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)需要存儲(chǔ) 學(xué)習(xí)(紅外接收到的)各種紅外控制命令以及當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的配置情況。 遙控器可以和網(wǎng)關(guān)通信，也可以直接和各個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)通信， 還可以用紅外方式控制智能電器，遙控器帶有128X64點(diǎn)陣的液晶屏， 可以顯示各個(gè)智能家電的開關(guān)工作狀態(tài)，可以對(duì)網(wǎng)關(guān)和節(jié)點(diǎn)設(shè)置多種 參數(shù)，也能單個(gè)控制電器，也可以對(duì)整個(gè)樓層或整個(gè)家庭的所有受控 電器進(jìn)行群開或群關(guān)。
在本裝置的器件選型上采用的有
MCU模塊，MCU采用Atmel公司8位微處理器Atmegal28L。它是 完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)MCU芯片，具有128 K字節(jié)Flash存儲(chǔ) 器，4K字節(jié)的片內(nèi)RAM和4K字節(jié)的EEPR0M， 64個(gè)數(shù)字I/0引腳。 采用Atmegal28L主要是考慮到系統(tǒng)處理需要較大的存儲(chǔ)量和較高的 處理速度。Atmegal28L還具有SPI接口和符合IEEE 1149. 1規(guī)范的 JTAG接口，便于在線系統(tǒng)編程和調(diào)試。該MCU的串行通信控制器、 定時(shí)/計(jì)數(shù)器、AD轉(zhuǎn)換功能均能符合本通用模塊開發(fā)需要.
ZigBee模塊，為Chipcon公司的用0. 18微米工藝制造的CC2420。 這是一款完全符合IEEE802. 15. 4標(biāo)準(zhǔn)與ZigBee規(guī)范的2. 4GHz無(wú)線 收發(fā)模塊。CC2420提供了一系列的命令，允許很方便地對(duì)它的各種關(guān)鍵屬性進(jìn)行配置，用戶可以利用MCU模塊的SPI接口進(jìn)行參數(shù)的配
置。ZigBee子模塊負(fù)責(zé)發(fā)送和接收經(jīng)過(guò)無(wú)線信道傳輸?shù)男畔ⅰ?br> 串口子模塊，采用Maxim公司的MAX3238CAI芯片作為RS-232標(biāo) 準(zhǔn)串行通信收發(fā)器，僅用了其中一個(gè)通道與MCU串行通信引腳相連接。
時(shí)鐘子模塊，采用Maxim公司的連續(xù)供電精確時(shí)鐘芯片DS1302Z 作為MCU的外部時(shí)鐘源，便于整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步。該芯片 通過(guò)串口與MCU通信，正常工作溫度范圍在-4(TC-85。C 。
電源子模塊，電壓調(diào)整器選擇的是德州儀器公司的TPS7233Q芯 片，標(biāo)準(zhǔn)輸出電壓3. 3V，最小為3.23V，最大為3.37V,輸入電壓在 4. 3V到IOV，正常工作溫度范圍在-4(TC-125。C。
通用接口子模塊，把MCU上閑置的I/O 口線集中連接到一個(gè)雙排 座插口，提供一個(gè)通用數(shù)據(jù)和控制接口。電路原理如圖8所示。
紅外發(fā)射子模塊，紅外發(fā)射子模塊主要驅(qū)動(dòng)紅外二極管，根據(jù)從 其他結(jié)點(diǎn)(網(wǎng)關(guān)、遙控器)接收到的命令產(chǎn)生各種紅外控制信號(hào)。
本裝置還涉及幾個(gè)相關(guān)的機(jī)制問(wèn)題
1，時(shí)間戳的產(chǎn)生
時(shí)間戳機(jī)制就是要在發(fā)送的數(shù)據(jù)中加入時(shí)間信息，接收節(jié)點(diǎn)以此 鑒別接收的數(shù)據(jù)是否為過(guò)期數(shù)據(jù)，如果不是，則可以接收；否則視為 重放攻擊的數(shù)據(jù)，進(jìn)行丟棄。這就要求全網(wǎng)的時(shí)間必須取得同步，如 何產(chǎn)生這個(gè)同步時(shí)間是本裝置具有的優(yōu)點(diǎn)； 2，路由選擇算法在由各個(gè)ZigBee模塊節(jié)點(diǎn)組成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中，路由選擇算法決 定了某個(gè)節(jié)點(diǎn)在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)選擇哪個(gè)節(jié)點(diǎn)作為其下一跳節(jié)點(diǎn)。通常 情況下，家用電器的布局就決定了網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而家用電器在相 當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的不會(huì)發(fā)生移動(dòng)或者損壞。為了應(yīng)對(duì)這些特殊情況的發(fā) 生，本裝置具備了設(shè)計(jì)合理的路由選擇算法，以保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性、 健壯性。
3，數(shù)字簽名方法的研究
目前密碼學(xué)中有多種數(shù)字簽名方法，其中常用的方法由三種 RSA、 ELGamal、 DSS/DSA，此外還有特殊的數(shù)字簽名算法-Schorr簽 名方法。這些方法的復(fù)雜度各不相同，為了最大限度的降低功耗，本 裝置具備了盡可能采取復(fù)雜度較低的簽名方法。
4， zigbee手機(jī)
本裝置提供了研發(fā)Zigbee手機(jī)的創(chuàng)意，其目的在于擴(kuò)展數(shù)字家 庭網(wǎng)絡(luò)靈活應(yīng)用，保留原手機(jī)全部功能且增加zigbee (802.15.4) 開放協(xié)議；由此，Zigbee手機(jī)可與數(shù)字家庭遙控器并用，并擴(kuò)展其 zigbee手機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，使zigbee數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)融入3G網(wǎng)絡(luò)的同 事又提高和擴(kuò)展了應(yīng)用領(lǐng)域的范疇。
權(quán)利要求1.一種基于ZigBee數(shù)字家庭智能終端裝置，包括與聯(lián)網(wǎng)設(shè)備交互連接的因特網(wǎng)，其特征在于，所述裝置由一個(gè)數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中心服務(wù)器、一個(gè)家庭網(wǎng)關(guān)、一個(gè)遙控器、至少一個(gè)電源插座構(gòu)成，其中，所述的數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中心服務(wù)器通過(guò)所述的家庭網(wǎng)關(guān)及與其對(duì)應(yīng)的電源插座與各個(gè)智能家電交互連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee數(shù)字家庭智能終端裝置，其特 征在于，所述的家庭網(wǎng)關(guān)，由一個(gè)ZigBee通信模塊、 一個(gè)網(wǎng)關(guān)程序模 塊構(gòu)成，其中，所述兩個(gè)模塊之間通過(guò)一個(gè)串口通道連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee數(shù)字家庭智能終端裝置，其特. 征在于，所述的遙控器，其內(nèi)部嵌裝了至少一個(gè)ZigBee通信模塊、一 個(gè)紅外遙控自學(xué)習(xí)模塊、 一個(gè)主控模塊，其中，所述主控模塊是一片 嵌入式單片機(jī)，其遙控器上的顯示屏是一種帶有128X64點(diǎn)陣的液晶 屏。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ZigBee數(shù)字家庭智能終端裝置，其特 征在于，所述的電源插座，其內(nèi)部嵌裝了至少一個(gè)ZigBee節(jié)點(diǎn)通信模 塊且與所述的網(wǎng)關(guān)及與其對(duì)應(yīng)的智能家電交互連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于ZigBee數(shù)字家庭智能終端裝置，包括與聯(lián)網(wǎng)設(shè)備交互連接的因特網(wǎng)，其中，所述裝置由一個(gè)數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中心服務(wù)器、一個(gè)家庭網(wǎng)關(guān)、一個(gè)遙控器、至少一個(gè)電源插座構(gòu)成，其中，所述的數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中心服務(wù)器通過(guò)所述的家庭網(wǎng)關(guān)及與其對(duì)應(yīng)的電源插座與各個(gè)智能家電交互連接。相比現(xiàn)有技術(shù)，本裝置采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與含有ZigBee通信模塊的家庭網(wǎng)關(guān)、遙控器、電源插座的技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)了數(shù)字家庭的構(gòu)建體系，并且在此基礎(chǔ)上降低了功耗和成本，擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)容量。由此可向消費(fèi)者提供徹底的靈活性、移動(dòng)性和易用性的數(shù)字家庭整體解決方案。
文檔編號(hào)H04M11/00GK201312348SQ200820182718
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2008年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日
發(fā)明者勇 徐 申請(qǐng)人:勇 徐