一种家庭安全防护智能无线自动控制系统的利记博彩app

本实用新型属于智能家居技术领域，尤其是涉及一种家庭安全防护智能无线自动控制系统。

背景技术：

随着社会经济的发展，人们对生活的各个方面要求越来越高，居住环境的安全性、舒适性和智能化已逐渐受到重视。随着电子技术和无线通信技术的飞速发展，智能化家庭安全防护系统已经成为智能家居发展的重要方向。家庭安全不仅仅指盗窃问题，更为严重的是水电隐患，煤气泄露，操作不当都会给人们造成严重的后果。因此研究出一种家庭安全防护智能无线自动控制系统有着重要的现实意义。智能安全防护是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、依照人体工程学原理将家居生活安全有关的水电煤气、安防集成到日常智能管理系统，提升家居安全性、便利性，并实现环保节能的居住环境。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种家庭安全防护智能无线自动控制系统，以对家用水电、煤气电磁阀节点监控和安防系统远程控制，从而为用户提供一种智能、灵活、方便的生活空间。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种家庭安全防护智能无线自动控制系统，包括系统中心控制电路、空气检测电路、安防检测电路、两组阀体控制电路、电源控制电路和系统供电电路；

所述系统中心控制电路包括单片机最小系统电路、通信电路和身份识别电路，且通信电路和身份识别电路分别与单片机最小系统电路电连接；

所述空气检测电路和所述安防检测电路分别与单片机最小系统电路电连接，所述单片机最小系统电路通过通信电路分别与两组阀体控制电路、电源控制电路电连接，两组阀体控制电路分别用于控制水电磁阀和煤气电磁阀，电源控制电路用于控制电源总开关；

所述系统供电电路分别与系统中心控制电路、空气检测电路、安防检测电路、两组阀体控制电路和电源控制电路电连接。

进一步的，所述系统中心控制电路中的单片机最小系统电路的控制核心是型号为ATMEGA16A的单片机。

进一步的，所述通信电路为ZigBee通信电路，所述ZigBee通信电路包括型号为CC2530的信号发送芯片和信号接收芯片，所述信号发送芯片的第15脚与信号接收芯片的第10脚连接，所述信号发送芯片的第9脚与信号接收芯片的第11脚连接，所述信号发送芯片的第10、第11脚分别与单片机的第9、第10脚连接，所述信号发送芯片和信号接收芯片的第1、第2、第12、第23和第24脚分别接地，所述信号发送芯片和信号接收芯片的第3脚分别接5V电压，信号发送芯片的第7脚和和信号接收芯片的第7脚分别连接复位电路，所述复位电路包括并联的电容、电阻和按钮，所述电阻的另一个脚接5V电压，所述电容和按钮的另一个脚分别接地。

进一步的，所述身份识别电路为RFID身份识别电路，所述RFID身份识别电路包括型号为ZLG500的射频芯片，所述射频芯片的第1、第2和第3脚分别与单片机的第20、第19和第12脚连接，所述射频芯片的第6、第9、第11和第14脚分别接地，射频芯片的第4脚接5V电压，第10、第12和第13脚接天线，所述射频芯片的第7脚接发光二极管的正极端，发光二极管的负极端接地。

进一步的，所述空气检测电路用于检测室内一氧化碳的浓度，所述空气检测电路包括型号为QM-7B的气敏传感器和型号为LM393的双电压比较器，所述气敏传感器的第1、第2和第3脚分别接5V电压，气敏传感器的第5脚接第八电阻，所述第八电阻的另一个脚接地，气敏传感器的第4、第6脚短接且同时连接第九电阻，所述第九电阻的另一脚接地，气敏传感器的第4、第6脚还与双电压比较器的第2脚连接，双电压比较器的第3脚连接滑动变阻器，双电压比较器的第4脚接地，双电压比较器的第1脚连接单片机管脚，且第1脚同时并联第十电容和第一发光二极管，所述第十电容的另一脚接地，所述第一发光二极管的另一脚接第十电阻，第十电阻的另一脚与双电压比较器的第8脚短接且同时接5V电压。

进一步的，所述安防检测电路包括型号为RE200B的红外热释电传感器和型号为BIS0001的放大器组成的检测电路，安防检测电路用于检测室内人体信号，增加的防盗安全系数。

进一步的，所述阀体控制电路包括PNP三极管和型号为IRF540的场效应管，所述三极管的基极通过第二十一电阻与ZigBee的信号接收芯片的管脚连接，三极管的集电极接5V电源，三极管的发射极依次串联第二十二电阻和第二发光二极管，所述第二发光二极管的另一端接地，所述第二十二电阻和第二发光二极管之间并连有第二十三电阻，第二十三电阻的另一脚与场效应管的第1脚连接；

所述场效应管的第3脚接地，所述场效应管的第2脚并联第二十四电阻和整流二极管，且第二十四电阻的另一脚接5V电压，整流二极管的另一脚接第二十五电阻，第二十五电阻的另一脚接5V电压，所述场效应管的第2脚接电磁阀体的控制线。

进一步的，所述电源控制电路包括NPN型三极管和继电器，所述三极管的基极通过第二十七电阻连接ZigBee中信号发送芯片的管脚，三极管的发射极接地，三极管的集电极端连接反向二极管的正极端，反向二极管的负极端连接5V电压，所述反向二极管的两端并联继电器的线圈，且线圈的正极与反向二极管的负极相连，线圈的负极与反向二极管的正极相连，继电器的常开触点与电源总开关的正极连接，继电器的动触点与电源开关的负极连接，继电器的常闭触点通过第二十八电阻连接5V电压。

进一步的，所述系统供电电路分别为系统中心控制电路、空气检测电路、安防检测电路、两组阀体控制电路和电源控制电路供电，所述系统供电电路包括IB2405S-2W芯片和LM2596T芯片组成的电路进行电压转换，将24V电源转换成5V电源。

进一步的，所述系统中心控制电路还包括与手机客户端连接的GSM电路和与计算机相连的RS485串口电路。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种家庭安全防护智能无线自动控制系统具有以下优势：

本发明所述的智能无线自动控制系统主要利用互联网和手机两种远程控制方式，结合计算机，将符合2.4GHz，IEEE802.15.4标准的CC2530无线ZigBee模块、ATmega16A单片机、全球数字移动电话系统模块(GSM)和射频身份识别模块(RFID)组成系统控制中心，通过无线ZigBee网络，Internet和GSM网络完成对家用水电、煤气电磁阀节点监控和安防系统远程控制，从而为用户提供一种智能、灵活、方便的生活空间；系统的电磁阀采用DC24V蓄电池供电，超低功耗运行，由控制中心可以远程进行阀体的群控和单控，真正实现了家庭安全防护自动控制系统；本发明数据传输可靠性高，低功耗，低成本，高安全性，能够实现家庭安全防护的智能控制。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的无线自动控制系统整体框图；

图2为本实用新型实施例所述的系统中心控制电路原理图；

图3为本实用新型实施例所述的空气检测电路原理图；

图4为本实用新型实施例所述的安防检测电路原理图；

图5为本实用新型实施例所述的阀体控制电路原理图；

图6为本实用新型实施例所述的电源控制电路原理图；

图7为本实用新型实施例所述的系统供电电路原理图；

图8为本实用新型实施例所述的ZigBee技术无线传感网络结构拓扑图；

图9为本实用新型实施例所述的ZigBee网络控制流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，一种家庭安全防护智能无线自动控制系统，包括系统中心控制电路1、空气检测电路2、安防检测电路3、两组阀体控制电路4、电源控制电路5和系统供电电路6；

所述系统中心控制电路1包括单片机最小系统电路、ZigBee通信电路、RFID身份识别电路和GSM通信电路，且ZigBee通信电路、RFID身份识别电路和GSM通信电路分别与单片机最小系统电路电连接；

所述空气检测电路2和所述安防检测电路3分别与单片机最小系统电路电连接，所述单片机最小系统电路通过ZigBee通信电路分别与两组阀体控制电路4、电源控制电路5电连接，两组阀体控制电路4分别用于控制水电磁阀和煤气电磁阀，电源控制电路5用于控制电源总开关；

所述系统供电电路6分别与系统中心控制电路1、空气检测电路2、安防检测电路3、两组阀体控制电路4和电源控制电路5电连接；

GSM模块采用TC35i芯片，它通过串行UART接口直接与MCU控制中心相连，MCU控制中心与计算机RS485串口相连，传输数据稳定、可靠，实时性好。

如图2所示，所述系统中心控制电路1中的单片机最小系统电路的控制核心是型号为ATMEGA16A的单片机U1；

所述ZigBee通信电路包括型号为CC2530的信号发送芯片U2和信号接收芯片U3，所述信号发送芯片U2的第15脚与信号接收芯片U3的第10脚连接，所述信号发送芯片U2的第9脚与信号接收芯片U3的第11脚连接，所述信号发送芯片U2的第10、第11脚分别与单片机U1的第9、第10脚连接，所述信号发送芯片U2和信号接收芯片U3的第1、第2、第12、第23和第24脚分别接地，所述信号发送芯片U2和信号接收芯片U3的第3脚分别接5V电压，信号发送芯片U2的第7脚和和信号接收芯片U3的第7脚分别连接复位电路，所述复位电路包括并联的电容、电阻和按钮，所述电阻的另一个脚接5V电压，所述电容和按钮的另一个脚分别接地。

如图2所示，所述RFID身份识别电路包括型号为ZLG500的射频芯片U4，所述射频芯片U4的第1、第2和第3脚分别与单片机U1的第20、第19和第12脚连接，所述射频芯片U4的第6、第9、第11和第14脚分别接地，射频芯片U4的第4脚接5V电压，第10、第12和第13脚接天线，所述射频芯片U4的第7脚接发光二极管的正极端，发光二极管的负极端接地。

如图2所示，单片机ATmega16，该器件是一款高性能、低功耗的RISC结构的单片机，大多数指令可在一个时钟周期内完成，最高工作于16MHz，具有16K的系统内可编程Flash，512字节的EEPROM和2个串行接口,完成对中央控制管理系统的响应和对各模块的驱动；RFID身份识别模块采用芯片ZLG500，其内部集成了MFRC500型ISO14443A读卡器，能够读写RC500内的EEPROM，由于ZLG500并不是采用标准SPI接口规范，故只能与单片机的通用I/O接口相连才能实现通信。

如图8和图9所示，本系统采用的ZigBee模块是基于IEEE802.15.4标准的短距离无线网络协议ZigBee技术，ZigBee是一种低速无线局域网技术，它适用于通信数据量不大，数据传输速率相对较低，分布范围较小，但对数据的安全可靠有一定要求，而且成本和功耗要求非常低，并容易安装使用的场合，它具有如下特点：较灵活的工作频段；对单片机的资源要求相对较低，安全、可靠的数据传输，极低的功耗，灵活的网络结构；

在ZigBee的MAC层中，IEEE802.15.4标准定义了两种类型的设备：全功能节点(FFD)和半功能节点(RFD)，在ZigBee的网络层，ZigBee网络协议中的节点可以分成四种类型：Coordinator、RN+、RN-、RFD，其实这两种定义只是从ZigBee协议的不同层次出发对网络中设备的不同区分而已；其中，Coordinator的路由算法跟RN+相同，Coordinator、RN+和RN-都是全功能节点，能给其他节点充当路由节点；RFD只能充当Cluster-Tree的叶子，如果待发送数据的目标节点是自己的邻居，直接通信即可，终端ZigBee模块作为终端节点，负责信号的传输与各模块的控制。

如图3所示，所述空气检测电路2用于检测室内一氧化碳的浓度，所述空气检测电路2包括型号为QM-7B的气敏传感器H和型号为LM393的双电压比较器，所述气敏传感器H的第1、第2和第3脚分别接5V电压，气敏传感器H的第5脚接第八电阻R8，所述第八电阻R8的另一个脚接地，气敏传感器H的第4、第6脚短接且同时连接第九电阻R9，所述第九电阻R9的另一脚接地，气敏传感器H的第4、第6脚还与双电压比较器的第2脚连接，双电压比较器的第3脚连接滑动变阻器RP，双电压比较器的第4脚接地，双电压比较器的第1脚连接单片机U1管脚，且第1脚同时并联第十电容C10和第一发光二极管LED1，所述第十电容C10的另一脚接地，所述第一发光二极管LED1的另一脚接第十电阻R10，第十电阻R10的另一脚与双电压比较器的第8脚短接且同时接5V电压；

所述MQ-7B气敏传感器模块，用于检测室内一氧化碳浓度，封装好的气敏元件有6只针状管脚，其中4个用于信号取出，2个用于提供加热电流，传感器的4管脚连接到双电压比较器LM393的2引脚，传感器表面的电阻Rs，是通过与其串联的负载电阻R9上的有效电压信号VR9输出而获得的，具体关系为Rs/R9＝(VCC-VR9)/VR9，根据不同浓度的气体有不同的阻值，转换为相应的电压信号输入到双电压比较器LM393，输出相应的TTL高低电平，然后通过DOUT传输到单片机进行处理，R9电位器针对TTL输出电平灵敏度调节，顺时针调节灵敏度增高，逆时针调节灵敏度降低，本系统设定，当测量浓度大于设定浓度时，单片机IO口输出低电平，LED灯亮。

如图4所示，所述安防检测电路3包括型号为RE200B的红外热释电传感器和型号为BIS0001的放大器U5，所述红外热释电传感器的D脚接5V电压，红外热释电传感器的G脚接地，红外热释电传感器的S脚与放大器的第14脚连接，且S脚还并联有第十八电容C18和第二十电阻C20，第十八电容C18和第二十电阻C20的另一脚分别接地；

所述放大器U5的第3脚接第十二电阻R12，放大器U5的第4脚与第十二电阻R12的另一脚连接，且第十二电阻R12的另一脚还连接第十二电容C12，所述放大器U5的第6脚连接第十三电阻R13，放大器U5的第5脚与第十三电阻R13的另一脚连接，且第十三电阻R13的另一脚还连接第十三电容C13，所述第十三电容C13和第十二电容C12的另一脚分别接地；

所述放大器U5的第12脚和第15脚之间依次串联有第十七电阻R17、第十六电阻R16、第十五电容C15和第十八电阻R18，放大器U5的第13脚与第十六电阻R16和第十七电阻R17的连接点连接，所述第十七电阻R17的两端并联有第十四电容C14，放大器U5的第16脚与第十八电阻R18和第十五电容C15的连接点连接，所述第十八电阻R18的两端并联有第十六电容C16，所述放大器U5的第15脚还依次串联第十九电阻R19和第十七电容C17，所述第十七电容C17的另一脚接地；

所述放大器U5的第8、第11脚接5V电压，放大器U5的第9脚接第十五电阻R15，所述第十五电阻R15的另一脚接5V电压，所述放大器U5的第10脚通过第十四电阻R14接地，放大器U5的第7脚接地，放大器U5的第1脚接单刀双掷开关SW1。

所述人体红外热释电模块RE200B用于检测室内人体信号，与放大器件BIS0001连接，由于热释电传感器的输出内阻是非常大的，因此在其内部都隐藏了一个阻抗变换用的场效应管，R20就是与内部场效应三极管的源极一起构成一个阻抗变换用的源极输出跟随器，一般阻值取47K，用户可以根据自己的电路需要配置此电阻阻值，但是少了此电阻，内部场效应管将无法工作，BISS0001内部用的是程控运算放大器，与引脚10连接的电阻R14用来控制内部程控运放的偏置电流的，如果选择阻值过小，则IC的功耗非常大，故一般选择1MΩ，电阻R16、R17、R18、R19决定着内部运放的增益，C14、C16用来滤除高频干扰，保证电路稳定工作；

传感器检测到的信号通过源极S输出到放大器BIS0001的14引脚，由内部运算放大器OP1作为第一级放大，然后由引脚16输出，经电容C15耦合后传输到13引脚，由内部运算放大器OP2进行第二级放大，在经由内部的比较器COP1和COP2构成的双向鉴幅处理器处理后，有效触发信号去触发时间延时定时器，最后通过引脚2输出到单片机进行处理，输出延迟时间由电阻R13和电容C13的大小调整，触发封锁时间由电阻R12和电容C12的大小调整。

如图5所示，所述阀体控制电路4包括PNP三极管Q1和型号为IRF540的场效应管Q3，所述三极管Q1的基极通过第二十一电阻R21与ZigBee的信号接收芯片U3的管脚连接，三极管Q1的集电极接5V电源，三极管Q1的发射极依次串联第二十二电阻R22和第二发光二极管LED2，所述第二发光二极管LED2的另一端接地，所述第二十二电阻R22和第二发光二极管LED2之间并连有第二十三电阻R23，第二十三电阻R23的另一脚与场效应管Q3的第1脚连接，

所述场效应管Q3的第3脚接地，所述场效应管Q3的第2脚并联第二十四电阻R24和整流二极管IN4007，且第二十四电阻R24的另一脚接5V电压，整流二极管IN4007的另一脚接第二十五电阻R25，第二十五电阻R25的另一脚接5V电压，所述场效应管Q3的第2脚接电磁阀体的控制线。

所述水、煤气阀体控制单元，由ZigBee无线接收模块CC2530、驱动电路和水、煤气电磁阀组成。无线接收模块主要负责从终端ZigBee远距离接收控制信号，进行处理以后通过引脚P1.0输出到电磁阀驱动电路，通过增强型场效应管IRF540后正好能达到电磁阀的驱动电流要求，由于水电磁阀和煤气电磁阀的工作性质相同，故采用同一驱动电路。

系统采用电池供电，当发生停电等故障时，电磁阀照常工作，三极管Q1负责控制电路通断，当电路用控制信号时，LED2灯亮，IRF540是N沟道增强型场效应功率晶体管，它的开启电压VGS(th)为4V，当VGS大于开启电压时，IRF540导通，驱动电磁阀工作，IN4007起到保护电路的作用。如果发生火灾或煤气泄露，相应的传感器将采集到的信号及时传输给单片机控制中心进行信号处理，然后再传输给中央ZigBee模块，然后中央ZigBee模块将数据发送到终端ZigBee模块，最后终端ZigBee模块通过识别信道和网络ID，将数据发送到对应的ZigBee接收模块来控制相应的电磁阀关断,电磁阀采用先导式电磁阀，通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，流体压力推动关闭件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速进入腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动关闭件向下移动，关闭阀门。

如图6所示，所述电源控制电路5包括NPN型三极管Q2和继电器RL1，所述三极管Q2的基极通过第二十七电阻R27连接ZigBee中信号发送芯片U2的管脚，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极端连接反向二极管D1的正极端，反向二极管D1的负极端连接5V电压，所述反向二极管D1的两端并联继电器RL1的线圈，且线圈的正极与反向二极管D1的负极相连，线圈的负极与反向二极管D1的正极相连，继电器RL1的常开触点与电源总开关的正极连接，继电器RL1的动触点与电源开关的负极连接，继电器RL1的常闭触点通过第二十八电阻R28连接5V电压。

所述电源控制单元中的控制端与中央ZigBee的P1.6引脚相连接，控制电路采用NPN型三极管放大电路，线圈两端的电流由三极管来提供，当单片机控制端给三极管的基极送低电平时，三极管导通，继电器线圈有电流通过，继电器吸合，相应的电源开关闭合；相反，当单片机控制端给三极管的基极送高电平时，三极管截止，继电器线圈无电流通过，继电器断开，电源开关断开。在继电器两端接一个二极管是非常重要的，必须连接，因为，线圈通电正常工作时，二极管对电路不起作用。当继电器线圈在断电的一瞬间会产生一个很强的反向电动势，在继电器线圈两端反响并联二极管就是用来消耗这个反向电动势的，如果不加这个反向二极管，反向电动势会直接作用在驱动三极管上，很容易将三极管烧坏采用三极管放大电路。

如图7所示，所述系统供电电路6分别为系统中心控制电路1、空气检测电路2、安防检测电路3、两组阀体控制电路4和电源控制电路5供电，所述系统供电电路6包括IB2405S-2W芯片U7和LM2596T芯片U6组成的电路进行电压转换，将24V电源转换成5V电源，所述IB2405S-2W芯片的第1脚依次并联有两个电容、稳压管和可调电阻同时与24V电源的正极连接，两个电容的另一端、稳压管的另一端和可调电阻的另一端分别接24V电源的负极且同时都连接IB2405S-2W芯片第2脚，IB2405S-2W芯片的第3、第4脚之间依次并联有两个电容，且第4脚连接5V电压，第3脚接地，LM2596T芯片的第1脚与IB2405S-2W芯片的第1脚连接，LM2596T芯片的第1脚还并联两个电容，两个电容的另一脚分别与LM2596T芯片的第3、第5脚和24V电源的负极连接且同时接地，LM2596T芯片的第2脚并联有稳压管和电感，稳压管的另一端接地，电感的另一端与LM2596T芯片第4脚连接，且LM2596T芯片第4脚并联两个电容，两个电容的一端接5V电源，两个电容的另一端接地；

本系统需要24V和5V两种电压，电磁阀采用24V电压供电，但是阀体控制器，ZigBee模块芯片和控制中心单片机都需要5V供电，这就需要设计24V转5V电路，转换电路采用IB2405S-2W模块和LM2596T集成电路进行电压转换，以达到系统供电要求。

如图8所示，本系统工作时，程序进入ZigBee网络，首先进行设备初始化，然后开始建立ZigBee网落并注册，之后判断是否有终端节点发送的新数据，如果有，则直接把这个数据传送至控制中心单片机，判断控制中心单片机是否有指令下传，如果有则将下传的指令发送到相应的ZigBee终端节点，判断安防是否打开，是否有盗贼入侵，如果有则把报警信息传送至控制中心单片机；电磁阀一直处于自动控制状态，检测到异常情况，控制中心单片机发出控制指令，关断电磁阀。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。