[實用新型]基于物聯網的智能家居監測控制系統

有效

• 申請號: 201821528470.5
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN208834123U
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 周磊;付天昊;趙琪;袁博
• 申請（專利權）人: 杭州華炳電子科技有限公司
• 主分類號: G05B15/02
• 分類號: G05B15/02;G05B19/418
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

1.基于物聯網的智能家居監測控制系統，其特征在于：包括兩個CPU模塊電路、四個電流互感器、網卡模塊電路、十個繼電器、線溫傳感器、485通信電路、ZigBee通信電路和PM2.5模塊；

由電流互感器采集用電器的電流波形數據，第一CPU1模塊電路采集到電流數據后進行AD轉換，量化后進行運算識別；最終將識別結果與PM2.5模塊、噪聲傳感器、線溫傳感器以及第二CPU2模塊電路發來的數據匯集后通過網卡實時上傳至服務器，以供用戶通過電腦瀏覽器或手機APP隨時查看，并且用于通過網頁或手機APP對用電線路的控制，所述的第一CPU1模塊電路包括第一單片機模塊電路、第一單片機晶振電路和第一單片機SWD接口電路；第二CPU2模塊電路包括第二單片機模塊電路、第二單片機晶振電路和第二單片機的SWD接口電路；第一CPU1模塊電路和第二CPU2模塊電路還包括共有的單片機復位電路；第二單片機負責與485通信電路以及ZigBee通信電路進行數據交換；

所述的第一單片機模塊電路包括第一單片機U3、六個濾波電容、一個發光二極管和一個限流電阻；第一單片機U3的第10、19、20、27、37、49、74、94、99腳全部接地，第一單片機U3的第6、11、21、22、28、50、75、100腳全部3.3V電源，第四十一濾波電容C41一端接第一單片機U3的11腳，另一端接地，第四十濾波電容C40一端接第一單片機U3的21和22腳，另一端接地，第三十九濾波電容C39一端接單片機U3的28腳，另一端接地，第三十八濾波電容C38一端接第一單片機U3的50腳，另一端接地，第三十七濾波電容C37一端接第一單片機U3的75腳，另一端接地，第三十六濾波電容C36一端接第一單片機U3的100腳，另一端接地；第二限流電阻R2的一端接3.3V電源，另一端接第一發光二極管LED1的陽極，第一發光二極管LED1的陰極接第一單片機U3的5腳；第一單片機U3的7、8、9、15、16、38、39、40、41、42、43、44、45、46、58、59、60、62、67、70、71、73、80、91、92、93、95、96腳懸空；

所述的第一單片機晶振電路包括一個8MHz的第一晶振Y1、一個電阻R14和2個負載電容；

第一晶振Y1的一端與第一單片機U3的第12腳、第十七負載電容C17的一端、第十四電阻R14的一端連接，第一晶振Y1的另一端與第一單片機U3的第13腳、第二十二負載電容C22的一端、第十四電阻R14的另一端連接，第十七負載電容C17的另一端與第二十二負載電容C22的另一端接地；

所述的第一單片機SWD接口電路包括接插件SWIM；

接插件SWIM的第1腳接3.3V電源，接插件SWIM的第4腳接地，接插件SWIM的第2腳與第一單片機U3的第76腳連接，接插件SWIM的第3腳與第一單片機U3的第72腳連接；所述的第一單片機U3的型號為STM32F103VCT6；

所述的第二單片機模塊電路包括第二單片機U9、三個濾波電容；第二單片機U9的第8、23、35、44、47腳全部接地，第二單片機U9的第1、9、24、36、48腳全部3.3V電源，第二十五濾波電容C25的另一端與第二單片機U9的第23腳連接，第二十六濾波電容C26的一端與第二單片機U9的第35腳連接，第二十七濾波電容C27的另一端與第二單片機U9的第47腳連接，第二單片機U9的第10、11、14、15、16、17、29、32、33、38、2、3、4、25、26、27、28、18、19、20、39、40、41、42、43、45、46腳懸空；

所述的第二單片機晶振電路包括一個8MHz的第三晶振Y3和2個負載電容；

第三晶振Y3的一端與第二單片機U9的第5腳、第四十三負載電容C43的一端連接，第三晶振Y3的另一端與第二單片機U9的第6腳、第四十四負載電容C44的一端連接，第四十三負載電容C43的另一端與第四十四負載電容C44的另一端接地；

所述的第二單片機SWD接口電路包括接插件SWIM；

接插件SWIM的第1腳接3.3V電源，接插件SWIM的第4腳接地，接插件SWIM的第2腳與第二單片機U9的第37腳連接，接插件SWIM的第3腳與第二單片機U9的第34腳連接；所述的第二單片機U9的型號為STM32F103VCT6；

所述的第一CPU1模塊電路和第二CPU2模塊電路共用的復位電路包括一個電阻、一個濾波電容和一個按鍵；第九上拉電阻R9的一端接3.3V電源，第九上拉電阻R9的另一端與第二單片機U9的第7腳、第一單片機U3的第14腳、第十二濾波電容C12的一端、按鍵S2的一端連接，第十二濾波電容C12的另一端和按鍵RESET的另一端接地；

所述的網卡模塊電路包括網卡芯片、網絡變壓器HR911105A、一個25MHz晶振、兩個負載電容、十二個濾波電容和八個限流電阻，八個上拉電阻，兩個濾波電阻，兩個耦合電容，一個耦合電感；網卡芯片型號為W5500，網絡變壓器型號為HR911105A；

25MHz晶振的一端與網卡芯片U4的第30腳連接，25MHz晶振的另一端與網卡芯片U4的第31腳連接，25MHz晶振的一端與第十三負載電容C13的一端連接，25MHz晶振的另一端與第十四負載電容C14的一端連接，第十三負載電容C13的另一端與第十四負載電容C14的另一端接地，第十八濾波電容C18的一端與網卡芯片U4的第22腳連接，第十八濾波電容C18的另一端接地，第十九濾波電容C19的一端與網卡芯片U4的第20腳連接，第十九濾波電容C19的另一端接地，第十五濾波電容C15的一端接3.3V電源，第十五濾波電容C15的另一端接地，第十六濾波電容C16的一端接3.3V電源，第十六濾波電容C16的另一端接地，第六濾波電容C6的一端接3.3V電源，第六濾波電容C6的另一端接地，第七濾波電容C7的一端接3.3V電源，第七濾波電容C7的另一端接地，第八濾波電容C8的一端接3.3V電源，第八濾波電容C8的另一端接地，第九濾波電容C9的一端接3.3V電源，第九濾波電容C9的另一端接地，第十濾波電容C10的一端接3.3V電源，第十濾波電容C10的另一端接地，第十一濾波電容C11的一端接3.3V電源，第十一濾波電容C11的另一端接地，第二十一濾波電容C21一端接網絡變壓器JP的3腳，另一端接網卡芯片U4的6腳，第二十四濾波電容C24的一端接網絡變壓器JP的6腳，另一端接網卡芯片U4的5腳，網絡變壓器JP的第1腳與網卡芯片U4的第2腳連接，網絡變壓器JP的第2腳與網卡芯片U4的第1腳連接，網絡變壓器JP的第3腳與網卡芯片U4的第6腳連接，網絡變壓器JP的第9、12腳接3.3V電源，網絡變壓器JP的第6腳與網卡芯片U4的第5腳連接，網絡變壓器JP的第7、8腳懸空，第十二上拉電阻R12的一端與網絡變壓器JP的第1腳連接，第十二上拉電阻R12的另一端接3.3V電源，第十一上拉電阻R11的一端與網絡變壓器JP的第2腳連接，第十一上拉電阻R11的另一端接3.3V電源，第六上拉電阻R6一端接網卡芯片U4的37腳，另一端接3.3V電源，第七上拉電阻R7一端接網卡芯片U4的36腳，另一端接3.3V電源，第八上拉電阻R8一端接網卡芯片U4的32腳，另一端接3.3V電源，第二十六上拉電阻R26的一端接網卡芯片U4的45腳，另一端接3.3V電源，第二十七上拉電阻R27的一端接網卡芯片U4的44腳，另一端接3.3V電源，第二十八上拉電阻R28的一端接網卡芯片U4的43腳，另一端接3.3V電源，網絡變壓器JP的第10腳與網卡芯片U4的第27腳連接，網絡變壓器JP的第11腳與網卡芯片U4的第25腳連接，第十九濾波電阻R19的一端與網卡芯片U4的第1腳連接，第二十二濾波電阻R22的一端與網卡芯片U4的第5腳連接，第十九濾波電阻R19的另一端、第二十二濾波電阻R22的另一端與第二十三耦合電容C23的一端連接，第二十三耦合電容C23的另一端接地，網卡芯片U4的第3、9、14、16、19、29、48腳接地，網卡芯片U4的第32、33、34、35、36、37腳依次與第一單片機U3的第34、30、31、32、29、33連接，網卡芯片U4的第4、8、11、15、17、21接3.3V電源，網卡芯片U4的第7、12、13、18、24、46、47腳懸空；第十六限流電阻R16的一端接網絡芯片U4的23腳，第十六限流電阻R16的另一端接地，第十八限流電阻R18的一端接網絡芯片U4的38腳，第十八限流電阻R18的另一端接地，第二十限流電阻R20的一端接網絡芯片U4的39腳，第二十限流電阻R20的另一端接地，第二十一限流電阻R21的一端接網絡芯片U4的40腳，第二十一限流電阻R21的另一端接地，第二十三限流電阻R23的一端接網絡芯片U4的41腳，第二十三限流電阻R23的另一端接地，第二十四限流電阻R24的一端接網絡芯片U4的42腳，第二十四限流電阻R24的另一端接地，第十七限流電阻R17一端接網絡變壓器JP的10腳，另一端接網卡芯片U4的27腳，第二十五限流電阻R25一端接網絡變壓器JP的11腳，另一端接網卡芯片U4的25腳，第二十耦合電容C20一端接網絡變壓器JP的4腳，另一端接GND，第二耦合電感L2一端接網絡變壓器JP的4腳，另一端接3.3V電源；

所述的線溫傳感器模塊電路包括一個分壓電阻，一個線溫傳感器；線溫傳感器P9的1腳與第一單片機U3的17腳、第七十八分壓電阻R78的一端連接，線溫傳感器P9的2腳與地連接，第七十八分壓電阻R78的另一端與3.3V電源連接；

阻抗匹配電路包括兩個LM358運算放大器芯片；其中運算放大器U7的1腳、2腳與第一單片機U3的35腳連接，4腳連接地，6腳、7腳與第一單片機U3的36腳連接，8腳與5V電源連接；運算放大器U8的1腳、2腳與第一單片機U3的25腳連接，4腳連接地，6腳、7腳與第一單片機U3的61腳連接，8腳與5V電源連接；

5V和3.3V電源模塊包括穩壓芯片、一個微動開關、一個電源插座和兩個濾波電容；穩壓芯片U2的型號為AMS1117-3.3；

穩壓芯片U2的第3腳與第四濾波電容C4的一端、第五濾波電容C5的一端連接并接地，穩壓芯片U2的第2腳與第五濾波電容C5的另一端連接并作為3.3V電源輸出端，穩壓芯片U2的第3腳與第四濾波電容C4的另一端接5V電源，微動開關S1的第3腳與接插件的第1腳連接，微動開關S1的第2腳接5V電源，微動開關S1的第1腳懸空，電源插座J3的第2腳接地；

所述的PM2.5模塊包括一個上拉電阻和一個濾波電容；PM2.5模塊的型號為夏普GP2Y1010AU0F；

第三十一上拉電阻R31的一端接5V電源，另一端接PM2.5模塊的1腳；第三十四濾波電容C34的正極接PM2.5模塊的1腳，負極接GND，PM2.5模塊的2腳接GND，PM2.5模塊的3腳接PM2.5指示燈的一端，PM2.5模塊的4腳接GND，PM2.5模塊的5腳接第一單片機U3的23腳，PM2.5模塊的6腳接5V電源；

所述的按鍵電路包括四個上拉電阻，四個按鍵；第四十二上拉電阻R42的一端接3.3V電源，另一端與按鍵K4的一端、第一單片機U3的66腳連接，按鍵K4的另一端與地連接；第四十三上拉電阻R43的一端接3.3V電源，另一端與按鍵K3的一端、第一單片機U3的65腳連接，按鍵K3的另一端與地連接；第四十四上拉電阻R44的一端接3.3V電源，另一端與按鍵K2的一端、第一單片機U3的64腳連接，按鍵K2的另一端與地連接；第四十五上拉電阻R45的一端接3.3V電源，另一端與按鍵K1的一端、第一單片機U3的63腳連接，按鍵K1的另一端與地連接；

所述的12V轉5V電源模塊包括1塊電源管理芯片RT8272、3個濾波電阻、9個濾波電容一個上拉電阻、一個穩壓二極管和一個濾波電感；

第一電源管理芯片RT8272的第4腳接地，第八濾波電容C8的一端接第一電源管理芯片RT8272的1腳，另一端接穩壓二極管DPW1的陰極，DPW1的陽極接地，第一電源管理芯片RT8272的2腳與第九濾波電容C9的一端、第五十三濾波電容CW3的一端連接并接12V電源，第九濾波電容C9的另一端、第五十三濾波電容CW3的另一端接地，第一電源管理芯片RT8272的3腳與穩壓二極管DPW1的陰極、濾波電感LP1的一端連接，濾波電感LP1的另一端與第五十一濾波電容CW1的一端、第五十二濾波電容CW2的一端連接并作為5V電壓輸出端，第五十一濾波電容CW1的另一端、第五十二濾波電容CW2的另一端接地；第一電源管理芯片RT8272的第8腳與第七濾波電容C7的一端連接，第七濾波電容C7的另一端接地,第一電源管理芯片RT8272的第7腳與第二十上拉電阻R20的一端連接，第二十上拉電阻R20的另一端接12V電源；第五濾波電容C5的一端接第一電源管理芯片RT8272的第6腳，另一端接地，第六濾波電容C6的一端接第一電源管理芯片RT8272的第6腳，另一端接第十九濾波電阻R19的一端，第十九濾波電阻R19的另一端接地，第十七濾波電阻R17的一端接第一電源管理芯片RT8272的第5腳，另一端接5V電源，第四濾波電容的一端接第一電源管理芯片RT8272的第5腳，另一端接5V電源，第十八濾波電阻的一端接第一電源管理芯片RT8272的第5腳，另一端接地；

所述的12V轉3.3V電源模塊包括1塊電源管理芯片RT8272、3個濾波電阻、9個濾波電容一個上拉電阻、一個穩壓二極管和一個濾波電感；

第二電源管理芯片RT8272的第4腳接地，第十四濾波電容C14的一端接第二電源管理芯片RT8272的1腳，另一端接穩壓二極管DPW2的陰極，DPW2的陽極接地，第二電源管理芯片RT8272的第2腳與第十五濾波電容C15的一端、第五十六濾波電容CW11的一端連接并接12V電源，第十五濾波電容C15的另一端、第五十六濾波電容CW11的另一端接地，第二電源管理芯片RT8272的第3腳與穩壓二極管DPW2的陰極、濾波電感LP3的一端連接，濾波電感LP3的另一端與第五十四濾波電容CW9的一端、第五十五濾波電容CW10的一端連接并作為3.3V電源輸出端，第五十四濾波電容CW9的另一端、第五十五濾波電容CW10的另一端接地；第二電源管理芯片RT8272的第8腳與第十三濾波電容C13的一端連接，第十三濾波電容C13的另一端接地,第二電源管理芯片RT8272的第8腳與第十三濾波電容C13的一端連接，第十三濾波電容C13的另一端接地，第二電源管理芯片RT8272的第7腳與第二十四上拉電阻R24的一端連接，第二十四上拉電阻R24的另一端接12V電源；第十一濾波電容C11的一端接第二電源管理芯片RT8272的第6腳，另一端接地，第十二濾波電容C12的一端接第二電源管理芯片RT8272的第6腳，另一端接第二十三濾波電阻R23的一端，第二十三濾波電阻R23的另一端接地，第二十一濾波電阻R21的一端接第二電源管理芯片RT8272的第5腳，另一端接5V電源，第十濾波電容C10的一端接第二電源管理芯片RT8272的第5腳，另一端接5V電源，第二十三濾波電阻R23的一端接第二電源管理芯片RT8272的第5腳，另一端接地；

所述的四個電流互感器結構完全相同，每個電流互感器包括1個電流互感器、1個濾波電容；

第零濾波電容C0的一端接3.3V直流電源，另一端接地，電流互感器U0的1腳接3.3V直流電源，電流互感器U0的2腳接地，電流互感器U0的3腳接運算放大器U8的3腳，電流互感器U0的4、5腳懸空；

第一濾波電容C1的一端接3.3V直流電源，另一端接地，電流互感器U1的1腳接3.3V直流電源，電流互感器U1的2腳接地，電流互感器U1的3腳接運算放大器U7的3腳，電流互感器U1的4、5腳懸空；

第二濾波電容C2的一端接3.3V直流電源，另一端接地，電流互感器U2的1腳接3.3V直流電源，電流互感器U2的2腳接地，電流互感器U2的3腳接運算放大器U7的5腳，電流互感器U2的4、5腳懸空；

第三濾波電容C3的一端接3.3V直流電源，另一端接地，電流互感器U3的1腳接3.3V直流電源，電流互感器U3的2腳接地，電流互感器U3的3腳接運算放大器U8的5腳，電流互感器U3的4、5腳懸空；

每個繼電器包括繼電器驅動電路和繼電器控制模塊；每個繼電器結構完全相同；

所述的繼電器驅動電路包括一個三極管、一個限流電阻；

第一限流電阻R1的一端接三極管Q1的1腳，另一端接單片機U3的98腳，三極管Q1的2腳接地，三極管Q1的3腳繼電器M1的3腳；

同理，第二限流電阻R2、第三限流電阻R3、第四限流電阻R4、第五限流電阻R5、第六限流電阻R6、第七限流電阻R7、第八限流電阻R8、第九限流電阻R9、第十限流電阻R10的另一端分別接單片機U3的97腳、90腳、89腳、88腳、87腳、86腳、85腳、85腳、83腳、82腳、81腳；

每個繼電器控制模塊包括一個繼電器、一個續流二極管；

由于電路結構相同，因此僅敘述一種電路結構；

繼電器M1的1腳接火線的入線端，繼電器M1的2腳接12V直流電源，第一續流二極管D1的陰極接12V直流電源，另一端接繼電器M1的3腳，繼電器M1的4腳接火線的出線端；

同理，繼電器M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9、M10的1腳，分別接三極管Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10的3腳。