專利名稱：具有電力線載波通信接入的互動終端的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及智能家居技術領域，特別是指一種具有電力線載波通信接入的互動終端。
背景技術：
隨著經濟的發展和科技的進步，智能家居的概念逐步走進了人們的生活。智能家居從使用的角度來看是由家庭網絡、小區管理網絡、計算機互聯網三個網絡組成的，通過對這三個網絡的充分應用、網絡化智能監控和管理，可實現供電服務單位對居民用電信息互動和電表抄收服務、家居安全、用電安全、用電設備進行集中管理和控制，用戶可實時掌握家電用電信息，并且從系統中獲取用電分析和用電建議、電費信息、停電通知、用電資費標準、用電服務調查等服務。互動終端是智能家居的網關，是實現家庭網絡與小區管理網絡通信的紐帶。但目前現有的互動終端主要采用RJ45網絡線接入方式，實現互動終端與管理網絡的通信，但這種接入方式存在布線、鋪線工程 浩大、容易人為損壞等問題；而另一種接入方式是采用GPRS/CDMA、無線數字、W1-Fi等無線通信技術接入，存在資費、穿透能力不穩定、占用頻率資源等問題。電力線載波通信技術(Power Line Communication,簡稱PLC),是一種通過電力線進行數據傳輸的通信技術。該技術將載有信息的高頻信號加載到電力線上，用電力線進行數據傳輸，通過專用的電力線調制/解調模塊將高頻信號從電力線分離出來，傳送到終端設備。
實用新型內容為了克服上述現有技術存在的問題，本實用新型提供了一種通過電力線載波通信接入的互動終端。本實用新型所采用的技術方案是具有電力線載波通信接入的互動終端，包括電力線載波通信模塊、單片機處理模塊、聯網模塊、用戶交互模塊，其中所述電力線載波通信模塊，與電力線相連，利用電力線傳輸數據，實現智能家居的接入，使互動終端成為智能家居網絡節點；所述電力線載波通信模塊，采用電力線載波通信芯片設計，對載波信號進行調制和解調，所述的電力線載波通信芯片采用MI200E芯片；所述單片機處理模塊，通過串行口分別與電力線載波通信模塊、聯網模塊、用戶交互模塊進行通信。所述單片機處理模塊設有智能家居功能軟件，對與互動終端進行交互的指令進行分析和處理，實現智能家居的功能。所述的指令可以是家居安全、用電安全、用電設備監控、用電信息、電費信息、停電通知、用電資費標準、用電服務調查等，是服務于智能家居的信息指令。所述聯網模塊包括藍牙通信模塊和G24無線通信模塊，G24無線通信模塊用于與智能家電或智能插座交互連接，實現智能家居功能；藍牙通信模塊用于與智能手機或平板電腦連接，實現把智能手機或平板電腦虛擬為互動終端的交互設備。所述的智能手機或平板電腦，運行智能家居功能軟件，利用藍牙通信接口與互動終端進行通信。所述用戶交互模塊包括顯示單元、輸入控制單元和存儲單元。本實用新型有益效果在于電力線是每個家庭、單位最為普及、覆蓋范圍最廣的一種物理通信媒介。利用具有電力線載波通信接入的互動終端電力線進行數據通信，充分發揮電力線網絡現有物理鏈路、易維護、易推廣、易使用、低成本等有益效果，有效解決目前智能家居接入的通信缺點，降低智能家居系統建設成本、運營維護成本和推廣難度。
圖1為本實用新型實施例結構框圖；圖2為本實用新型載波通信模塊原理圖；圖3為單片機和MI200E數據交換工作原理圖；圖4為藍牙通信模塊工作原理圖；圖5為G24無線通信模塊工作原理圖。其中圖中1、電力線載波通信模塊；2、單片機處理模塊；3、聯網模塊；4、用戶交互模塊；5、互動終端；6、家居監控；7、家庭網絡；8、電力線；9、小區管理網絡；10、計算機互聯網網絡；11、載波采集器；12、載波集中器；13、MI200E芯片；14、SPI接口 ；15、復位；16、MI200E片選信號；17、 MI200E串行時鐘；18、MI200E串行數據輸出；19、MI200E串行數據輸入；20、MI200E幀指示引腳；21、藍牙串口數據輸出；22、藍牙串口數據輸入；23、藍牙中斷信號；24、藍牙串行通信主從設置；25、藍牙通信模塊；26、G24無線通信模塊串口數據輸出；27、G24無線通信模塊串口數據輸入；28、G24無線通信模塊。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步的詳細描述，但該實施例不應理解為對本實用新型的限制。如圖1所示，本實用新型提供的具有電力線載波通信接入的互動終端，包括電力線載波通信模塊1、單片機處理模塊2、聯網模塊3、用戶交互模塊4。所述的單片機處理模塊2由單片機控制電路構成，單片機處理模塊2分別與電力線載波通信模塊1、聯網模塊3、用戶交互模塊4進行通信，單片機處理模塊2設有智能家居功能軟件，對與互動終端5進行交互的指令進行分析和處理，實現智能家居的功能，所述的指令可以是家居安全、用電安全、用電設備監控、用電信息、電費信息、停電通知、用電資費標準、用電服務調查等，是服務于智能家居的信息指令。所述用戶交互模塊4包括顯示單元、輸入控制單元和存儲單元，為用戶提供經濟、實用的人機交互界面。所述的聯網模塊3包括藍牙通信模塊25和G24無線通信模塊28，所述的G24無線通信模塊28用于與智能家電或智能插座或傳感器連接，對家居用電設備進行智能監控，實現家居監控6功能；所述的藍牙通信模塊25用于與智能手機或平板電腦連接，實現把智能手機或平板電腦虛擬為互動終端5的交互設備，提高交互的方便性和可視效果，所述的智能手機或平板電腦，運行智能家居功能軟件，利用藍牙通信接口與互動終端5進行通信。所述互動終端5設置于家庭網絡7，利用所述電力線載波通信模塊I通過電力線8與設置于小區管理網絡9的載波采集器11相連，進行電力線載波通信，實現智能家居的接入，使互動終端5成為智能家居網絡節點。所述的載波采集器11具有采集智能電表的用電數據功能，一臺載波采集器11可以與多臺互動終端5通信，為對應的互動終端5提供實時用電信息，載波采集器11通過電力線與設置于小區管理網絡9的載波集中器12相連，進行電力線載波通信。所述的載波集中器12包括GPRS通信模塊，用于與計算機互聯網網絡10通信，一臺載波集中器12可以與多臺載波采集器11通信。這樣構成一個智能家居網絡計算機與載波集中器12通過GPRS通信、載波集中器12與載波采集器11通過電力線通信、載波采集器11與互動終端5通過電力線8通信、智能手機可以通過GPRS與計算機互聯網網絡10通信。用戶可以通過互動終端5、智能手機、互聯網三種方式進行智能家居功能交互。如圖2所示，本具體實例中電力線載波通信模塊I采用MI200E芯片13進行設計，MI200E是彌亞微上海有限公司生產的一款專門針對低壓電力線進行優化設計的高集成度、高性能的電力線載波通訊芯片，是一個可工作于碼分多址(CDMA)方式的半雙工調制解調芯片。MI200E芯片13的各項物理指標均滿足EN50065-1以及IEC61000-3-8的標準要求。MI200E 芯片 13 通過一個 SPI (Serial Peripheral Interface)接口 14 實現與所述的單片機處理模塊2進行數據交換。如圖3所示，單片機和MI200E數據交換工作原理MI200E芯片13設有多個8位指令寄存器，經過MI200E串行數據輸入19信號來訪問，在MI200E串行時鐘17的上升沿輸入數據，整個操作期間MI200E片選信號16引腳必須置低電平，MI200E片選信號16置低電平后，在時鐘的第一個上升沿采樣輸入數據，MI200E片選信號16是靜態的，允許復位15操作。在讀指令周期內，數據通過MI200E串行數據輸出18引腳在MI200E串行時鐘17的下降沿移出。所有的操作碼、字節地址、數據通過MI200E串行數據輸入19引腳寫入寄存器，串行數據在時鐘的上升沿被鎖存。MI200E串行時鐘17控制串行總線上的數據輸入輸出時序。出現在MI200E串行數據輸入19管腳上的操作碼、地址或數據在時鐘的上升沿被鎖存，而MI200E串行數據輸出18引腳上的數據則是在時鐘的下降沿變化。當幀頭被正確接收到時，MI200E幀指示引腳20輸出低有效電平，引發單片機中斷，單片機可以讀取數據。MI200E芯片13的發送、`接收均采用差分方式，通過內置的數字功率放大器和信號耦合電路，在電力線8上接收或發送信號，信號調制采用的是復雜正交調制原理，該原理應用在信號衰減變化劇烈的電力線信道有極優越的表現。MI200E芯片13的內置過零檢測功能，結合外圍電路，可以提高信號發送功率，整流電路為載波通信模塊工作提供電源。如圖4所示，藍牙通信模塊工作原理，藍牙串口數據輸出21與單片串行輸出連接，藍牙串口數據輸入22與單片機的串行輸入連接，藍牙中斷指示引腳23與單片機的中斷連接，藍牙串行通信主從設置24引腳，置低為從模式，置高電平3. 3V為主模式。這樣藍牙通信模塊25的數據輸入和輸出轉換成單片機的數據輸入和輸出，藍牙通信模塊25為全雙工通信方式，該模塊主要用于互動終端5與帶有藍牙通信接口的智能手機或平板電腦，進行短距離的數據無線傳輸。如圖5所示，G24無線通信模塊工作原理，該模塊上的通信芯片是摩托羅拉公司生產的G24，G24無線通信模塊串口數據輸出26與單片串行輸出連接，G24無線通信模塊串口數據輸入27與單片機的串行輸入連接，G24無線通信模塊28為半雙工通信方式，設置為主模式，通信的協調完全由單片機控制，單片機采用帶地址碼的數據幀發送數據或命令，從站正常工作時默認在數據接收狀態，全部從站都接收，并將接收到的地址碼本地地址碼比較，不同則將數據全部丟掉，不做任何響應；地址碼相同，則證明數據是給本地的，從站根據傳過來的數據或命令進行不同的響應，將響應的數據發送回去，所述的從站是指設有G24無線通信模塊28的 家用電器、傳感器等。
權利要求1.一種具有電力線載波通信接入的互動終端，其特征在于，包括電力線載波通信模塊(I)、單片機處理模塊(2)、聯網模塊(3)、用戶交互模塊(4)，其中所述電力線載波通信模塊(I )，采用電力線載波通信芯片設計，對載波信號進行調制和解調，所述的電力線載波通信芯片采用MI200E芯片(13);所述單片機處理模塊(2)，通過串行口分別與電力線載波通信模塊(I)、聯網模塊(3 )、用戶交互模塊(4 )進行通信； 所述聯網模塊(3)包括藍牙通信模塊(25)和G24無線通信模塊(28)； 所述用戶交互模塊(4)包括顯示單元、輸入單元和存儲單元。
2.根據權利要求1所述的具有電力線載波通信接入的互動終端，其特征在于所述的電力線載波通信模塊(I)與電力線(8 )相連，利用電力線(8 )傳輸數據，實現智能家居的接入，使互動終端(5)成為智能家居網絡節點。
3.根據權利要求1所述的具有電力線載波通信接入的互動終端，其特征在于所述聯網模塊(3)的藍牙通信模塊(25)，用于與智能手機或平板電腦連接，實現把智能手機或平板電腦虛擬為互動終端(5)的交互設備；所述的智能手機或平板電腦，利用藍牙通信接口與互動終端(5)進行通信。
4.根據權利要求1所述的具有電力線載波通信接入的互動終端，其特征在于所述聯網模塊(3)的G24無線通信模塊(28)，用于與智能家電或智能插座交互連接，實現家居監控(6)功能。
專利摘要本實用新型提供一種具有電力線載波通信接入的互動終端，包括電力線載波通信模塊、單片機處理模塊、聯網模塊、用戶交互模塊。所述電力線載波通信模塊，采用電力線載波通信芯片設計，對載波信號進行調制和解調，所述的電力線載波通信芯片采用MI200E芯片。使用本實用新型具有電力線載波通信接入的互動終端電力線進行數據通信，充分發揮電力線網絡現有物理鏈路、易維護、易推廣、易使用、低成本等有益效果。
文檔編號H04L12/28GK202872774SQ20122027972
公開日2013年4月10日 申請日期2012年6月14日 優先權日2012年6月14日
發明者蔡明 , 陳森利, 林志堅, 陳忠義, 吳福疆, 成國敏, 張特顏, 林峰, 王柯成, 劉駒, 楊育標, 王連城 申請人:廣東電網公司汕頭供電局, 汕頭市高博電子科技有限公司