一种家庭智能监管系统的制作方法

1.本发明涉及智能家居领域，具体的说是一种家庭智能监管系统。


背景技术：

2.随着科学的进步和社会的发展，人们对生活品质的要求越来越高，智能控制系统也被越来越多的应用于人们的家居生活之中，现有的家庭智能管理系统大多采用蓝牙或wifi模式实现对加载了通讯芯片的智能家电的控制，功能单一，不具备对家庭内环境安全的检测，也不能对非智能电器进行控制。


技术实现要素：

3.本发明针对已有的家庭智能管理系统的不足，提供一种具备多种安全监测功能，通讯方式多样，可对非智能电器进行智能控制的家庭智能监管系统。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种家庭智能监管系统，包括：主控模块、外围电路、电源模块、检测模块、gps模块、通讯模块和控制模块，所述主控模块包括芯片u15，所述外围电路与所述主控模块相连，所述电源模块为系统提供稳定的3.3v电压，所述电源模块包括供电电路、锂电池充电电路、锂电池保护电路和稳压电路，所述检测模块与所述主控模块相连，所述检测模块包括温度检测电路、湿度检测电路、光强检测电路、可燃气体检测电路和红外热释检测电路，所述通讯模块与所述主控模块的通讯口连接，所述通讯模块包括4g通讯电路、wifi电路和lora电路，所述控制模块与所述主控的输出口相连，能实现对非智能电器的智能控制。
5.进一步的，所述芯片u15的5和6管脚之间接晶振s2，所述晶振s2的两端分别经电容c27和c28接地，所述芯片u15的7管脚的第一引线经按键s3接地，第二引线经电容c34接地，第三引线经电阻r23接3.3v电压，所述芯片u15的型号为stm32l412t8。
6.进一步的，所述外围电路包括时间电路、显示电路、看门狗电路、debug电路和按键电路，所述时间电路包括芯片u7，所述芯片u7的2、3和5管脚分别接所述芯片u15的40、39和38管脚，上拉电阻r13和r11分别设置在所述芯片u15的40和39管脚处，所述芯片u7的型号为sd2098，所述显示电路包括显示接口m1，所述显示接口m1的2和3管脚分别接所述芯片u15的40和39管脚，所述看门狗电路包括芯片u8，所述芯片u8的1和4管脚分别接所述芯片u15的7和45管脚，所述芯片u8的型号为max824s，所述debug电路包括接口t4，所述接口t4的2和4管脚分别接所述芯片u15的37和34管脚，所述按键电路包括按键s4、s5、s6和s7，所述按键s4、s5、s6和s7的第一端接地，第二端分别接所述芯片u15的2、3、11和12管脚。
7.进一步的，所述供电电路包括接口t3，所述接口t3的1管脚接地，4管脚经保险丝f2接5v电压；所述锂电池保护电路包括芯片u3，所述芯片u3的5管脚的第一引线经电容c6接电池bt1的负极，第二引线经电阻r1接保险丝f1的第一端，所述保险丝f1的第二端接所述电池bt1的正极，所述芯片u3的6管脚接所述电池bt1的负极，4管脚经电容c8接所述电池bt1的负极，1管脚接mos管q2的栅极，3管脚接mos管q3的栅极，所述mos管q2的源极接所述电池bt1的
负极，漏极接所述mos管q3的漏极，所述mos管q3的源极接地，所述芯片u3的2管脚的第一引线经电阻r2接地，第二引线经电容c7接所述电池bt1的负极，所述芯片u3的型号为s
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8261；所述锂电池充电电路包括芯片u1，所述芯片u1的1管脚接5v电压，2、3和4管脚分别接所述芯片u15的27、26和25管脚，所述芯片u1的8管脚接所述保险丝f1的第一端，所述芯片u1的型号为sgm4056。
8.进一步的，所述稳压电路包括芯片u5和u2，所述芯片u5的3管脚接5v电压，2管脚接3.3v电压，所述芯片u2的3管脚接mos管q1的源极，所述mos管q1的漏极接所述保险丝f1的第一端，栅极接所述芯片u15的46管脚，所述芯片u2的2管脚接3.3v电压，所述芯片u5和u2的型号均为lm1085
‑
3.3。
9.进一步的，所述湿度检测电路包括芯片u17和电容式rh湿度传感器c48，所述电容式rh湿度传感器c48的第一端的第一引线接所述芯片u17的2管脚，第二引线经电阻r30和电阻r28接3.3v电源，所述电容式rh湿度传感器c48的第二端接地，所述芯片u17的3管脚接所述芯片u15的41管脚，所述芯片u17的型号为ne7555；所述可燃气体检测电路包括接口u16，所述接口u16的1管脚接3.3v电压，3管脚接地，2管脚接所述芯片u15的14管脚；所述红外热释检测电路包括热释红外传感器u9，所述热释红外传感器u9的2管脚接所述芯片u15的4管脚；所述光强检测电路包括光敏电阻r10，所述光敏电阻r10的第一端接3.3v电压，所述光敏电阻r10的第二端的第一引线经电阻r12接地，第二引线接所述芯片u15的10管脚；所述温度检测电路包括热敏电阻r27，所述光敏电阻r27的第一端接3.3v电压，所述光敏电阻r27的第二端的第一引线经电阻r29接地，第二引线接所述芯片u15的13管脚。
10.进一步的，所述gps模块包括芯片u4，所述芯片u4的11管脚经电感l1和电容c18接天线t2，所述电感l1的两端分别经电容c13和c14接地，所述芯片u4的4、20和21管脚分别接所述芯片u15的20、22和21管脚，所述芯片u4的型号为neo
‑
8q。
11.进一步的，所述4g通讯电路包括芯片u6和sim接口t1，所述芯片u6的3和4管脚分别接所述芯片u15的43和42管脚，所述芯片u6的5管脚经发光二极管d1和电阻r7接地，6管脚经发光二极管d7和电阻r8接地，7管脚经发光二极管d3和电阻r9接地，所述芯片u6的8、9、10和11管脚分别与所述sim接口t1的5、4、3和2管脚相连，所述sim接口t1的的1和5管脚相连，二极管d4、d5和d6分别设置在所述芯片u6的9、10和11管脚和地之间，所述芯片u6的型号为tas
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e29v
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g；所述wifi电路包括芯片u13，所述芯片u13的26和27管脚之间接晶振s1，2管脚经电感l3和电容c33接天线t5，所述电感l3的两端分别经电容c35和c36接地，所述芯片u13的25和26管脚分别接所述芯片u15的31和30管脚，所述芯片u13的21管脚经电阻r24接芯片u10的6管脚，18、19、20、22和23管脚分别接所述芯片u10的7、3、1、2和5管脚，所述芯片u13的型号为esp8266ex，所述芯片u10的型号at25320；所述lora电路包括芯片u21，所述芯片u21的5和6管脚之间接晶振s9，所述芯片u21的16、17、18、19和20管脚分别接所述芯片u15的15、16、17、18和19管脚，所述芯片u21的1管脚的第一引线经电感l5接地，第二引线经电容c50和c51接芯片u19的1管脚，所述芯片u21的25管脚的第一引线接电感l8的第一端，第二引线经并联的电容c66和c67接地，所述芯片u21的27管脚接电感l9的第一端，所述电感l9的第二端的第一引线接电感l8的第二端，第二引线经电容c58接所述芯片u19的3管脚，所述芯片u19的4管脚的第一引线经电容c63接地，第二引线经电阻r33接所述芯片u15的29管脚，所述芯片u21的型号为sx1278，所述芯片u19的型号为pe4259。
12.进一步的，所述控制模块包括第一电源控制回路、第二电源控制回路和第三电源控制回路，所述第一电源控制回路包括光电耦合器u11和可控硅q4，所述光电耦合器u11的2管脚接所述芯片u15的33管脚，3管脚接所述可控硅q4的1管脚，4管脚经电阻r16接所述可控硅q4的3管脚，所述可控硅q4的2管脚接插座k1的2管脚，所述插座k1的1管脚和可控硅q4的1管脚之间接交流220v电压；所述第二电源控制回路包括光电耦合器u12和可控硅q5，所述光电耦合器u12的2管脚接所述芯片u15的32管脚，3管脚接所述可控硅q5的1管脚，4管脚经电阻r21接所述可控硅q5的3管脚，所述可控硅q5的2管脚接插座k2的2管脚，所述插座k2的1管脚和可控硅q5的1管脚之间接交流220v电压；所述第三电源控制回路包括光电耦合器u14和可控硅q6，所述光电耦合器u14的2管脚接所述芯片u15的28管脚，3管脚接所述可控硅q6的1管脚，4管脚经电阻r26接所述可控硅q6的3管脚，所述可控硅q6的2管脚接插座k3的2管脚，所述插座k3的1管脚和可控硅q6的1管脚之间接交流220v电压，所述光电耦合器u11、u12和u14的型号为moc3051，所述可控硅q4、q5和q6型号为bt136。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1. 本发明具有多种通讯方式，当用户在家时可以用wifi或lora网络进行系统与移动终端或智能电器之间的通讯，从而在手机上实现对室内电器的控制，lora网络用于家庭不同房间同种设备间通讯，信号好，不会像wifi和蓝牙相隔房间就出现信号差或无信号的现象，当用户在户外时可以用4g网络通讯，实现手机与系统的连接，用户可以在手机上查看室内的信息或控制电器的开关，同时，本系统还可实现自动路由功能，用户在室内手机信号差时，可通过wifi连接本系统对外界进行4g通讯；2. 本发明具有三路电源控制回路，在电源控制回路上插上电器的电源线就能实现非智能电器的智能控制，比如风扇、加湿器、烘干器、报警器等；3. 本发明具有多种检测功能，本发明具有温度和湿度检测，当温度或湿度过高过低就会启动空调或加湿器，保持室内环境舒适，本发明具有红外热释检测模块，跟据不同检测阀值实现防盗和防火的功能，并通过4g网络通知用户，并按客户设置驱动220v报警器，本发明具有光敏电阻，可检测光照，实现屋内自动开启电灯，特别适合有行动不便的老人和小孩的家庭使用，本发明具有可燃烧气体检测模块，当检测如co，甲烷等超标时，就会接通220v控制回路上的风扇或开启室内的智能换气系统，进行通风并通过手机报警，同时，通过通讯模块用户可在手机上随时查看各种检测信息；4. 本发明具有时间电路和显示电路，方便用户随时查看时间及室内温湿度等信息；5. 本发明采用usb接口供电，使用方便，具有备用锂电池，上电时会自动给未充满的备用锂电池充电，备用锂电池充满电后关闭充电电路，当无usb供电时可自动切换到锂电池供电。
附图说明
14.附图1为本发明主控模块的原理结构示意图；附图2为本发明外围电路的原理结构示意图；附图3为本发明供电电路的原理结构示意图；附图4为本发明锂电池充电电路的原理结构示意图；
附图5为本发明锂电池保护电路的原理结构示意图；附图6为本发明稳压电路的原理结构示意图；附图7为本发明检测模块的原理结构示意图；附图8为本发明gps模块的原理结构示意图；附图9为本发明4g通讯电路的原理结构示意图；附图10为本发明wifi电路的原理结构示意图；附图11为本发明lora电路的原理结构示意图；附图12为本发明控制模块的原理结构示意图。
具体实施方式
15.为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明，附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例；相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
16.除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。
17.下面结合附图对本发明作以下详细地说明：实施例1，如图1
‑
11所示，提供一种家庭智能监管系统，包括：主控模块、外围电路、电源模块、检测模块、gps模块、通讯模块和控制模块，所述主控模块包括芯片u15，所述外围电路与所述主控模块相连，所述电源模块为系统提供稳定的3.3v电压，所述电源模块包括供电电路、锂电池充电电路、锂电池保护电路和稳压电路，所述检测模块与所述主控模块相连，所述检测模块包括温度检测电路、湿度检测电路、光强检测电路、可燃气体检测电路和红外热释检测电路，所述通讯模块与所述主控模块的通讯口连接，所述通讯模块包括4g通讯电路、wifi电路和lora电路，所述控制模块与所述主控的输出口相连，能实现对非智能电器的智能控制。
18.实施例2，如图1所示，所述芯片u15的5和6管脚之间接晶振s2，所述晶振s2的两端分别经电容c27和c28接地，所述芯片u15的7管脚的第一引线经按键s3接地，第二引线经电容c34接地，第三引线经电阻r23接3.3v电压，所述芯片u15的型号为stm32l412t8。
19.stm32l412t8是一款低功耗、具有多路通讯接口的mcu芯片，按键s3为复位按键，用于主控芯片的复位。
20.实施例3，如图2
‑
3所示，所述外围电路包括时间电路、显示电路、看门狗电路、debug电路和按键电路，所述时间电路包括芯片u7，所述芯片u7的2、3和5管脚分别接所述芯片u15的40、39和38管脚，上拉电阻r13和r11分别设置在所述芯片u15的40和39管脚处，所述芯片u7的型号为sd2098，所述显示电路包括显示接口m1，所述显示接口m1的2和3管脚分别接所述芯片u15的40和39管脚，所述看门狗电路包括芯片u8，所述芯片u8的1和4管脚分别接所述芯片u15的7和45管脚，所述芯片u8的型号为max824s，所述debug电路包括接口t4，所述接口t4的2和4管脚分别接所述芯片u15的37和34管脚，所述按键电路包括按键s4、s5、s6和s7，所述按键s4、s5、s6和s7的第一端接地，第二端分别接所述芯片u15的2、3、11和12管脚。
21.在本实施例中，时间电路可以为主控模块提供具体的年月日和时间信息，显示电
路可使用户在显示屏上查看时间及温湿度等信息，看门狗电路可增强系统的安全稳定性，debug电路用于主控模块程序的调试。
22.实施例4，如图3所示，所述供电电路包括接口t3，所述接口t3的1管脚接地，4管脚经保险丝f2接5v电压；所述锂电池保护电路包括芯片u3，所述芯片u3的5管脚的第一引线经电容c6接电池bt1的负极，第二引线经电阻r1接保险丝f1的第一端，所述保险丝f1的第二端接所述电池bt1的正极，所述芯片u3的6管脚接所述电池bt1的负极，4管脚经电容c8接所述电池bt1的负极，1管脚接mos管q2的栅极，3管脚接mos管q3的栅极，所述mos管q2的源极接所述电池bt1的负极，漏极接所述mos管q3的漏极，所述mos管q3的源极接地，所述芯片u3的2管脚的第一引线经电阻r2接地，第二引线经电容c7接所述电池bt1的负极，所述芯片u3的型号为s
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8261；所述锂电池充电电路包括芯片u1，所述芯片u1的1管脚接5v电压，2、3和4管脚分别接所述芯片u15的27、26和25管脚，所述芯片u1的8管脚接所述保险丝f1的第一端，所述芯片u1的型号为sgm4056。
23.在本实施例中，系统采用usb接口进行供电，供电电压为5v，sgm4056为电池管理芯片，用于控制备用锂电池充电，同时可为主控模块提供备用锂电池的电量信息，s
‑
8261是一款内置高精度电压检测电路和延迟电路的锂聚合物可充电池的保护芯片,可防止电池过充，保险丝f1可防止电路过流。
24.实施例5，如图7所示，所述稳压电路包括芯片u5和u2，所述芯片u5的3管脚接5v电压，2管脚接3.3v电压，所述芯片u2的3管脚接mos管q1的源极，所述mos管q1的漏极接所述保险丝f1的第一端，栅极接所述芯片u15的46管脚，所述芯片u2的2管脚接3.3v电压，所述芯片u5和u2的型号均为lm1085
‑
3.3。
25.本实施例中，稳压电路将外部输入的5v电压转变为3.3v输出，或将电池供电转化为3.3v输出，外部电源断电时，主控模块通过控制mos管q1来选择使用电池电源输入，实现了在无usb供电时自动切换到锂电池供电。
26.实施例6，如图8所示，所述湿度检测电路包括芯片u17和电容式rh湿度传感器c48，所述电容式rh湿度传感器c48的第一端的第一引线接所述芯片u17的2管脚，第二引线经电阻r30和电阻r28接3.3v电源，所述电容式rh湿度传感器c48的第二端接地，所述芯片u17的3管脚接所述芯片u15的41管脚，所述芯片u17的型号为ne7555；所述可燃气体检测电路包括接口u16，所述接口u16的1管脚接3.3v电压，3管脚接地，2管脚接所述芯片u15的14管脚；所述红外热释检测电路包括热释红外传感器u9，所述热释红外传感器u9的2管脚接所述芯片u15的4管脚；所述光强检测电路包括光敏电阻r10，所述光敏电阻r10的第一端接3.3v电压，所述光敏电阻r10的第二端的第一引线经电阻r12接地，第二引线接所述芯片u15的10管脚；所述温度检测电路包括热敏电阻r27，所述光敏电阻r27的第一端接3.3v电压，所述光敏电阻r27的第二端的第一引线经电阻r29接地，第二引线接所述芯片u15的13管脚。
27.本实施例中，湿度检测电路用于检测室内的湿度信息，温度检测电路可检测室内的温度信息，主控模块可根据设定和温湿度信息自动开启空调或加湿器等，保证室内环境舒适，光强检测电路可检测光照强度，实现屋内自动开启电灯，可燃气体检测电路可检测室内如co，甲烷等可燃气体的浓度，当可燃气体的浓度超出设定时，会按用户设定开启风扇或智能换气系统，并发送报警信息给用户，红外热释检测电路可根据红外线判断是否有人进入室内或是否有火灾情况。
28.实施例7，如图9所示，所述gps模块包括芯片u4，所述芯片u4的11管脚经电感l1和电容c18接天线t2，所述电感l1的两端分别经电容c13和c14接地，所述芯片u4的4、20和21管脚分别接所述芯片u15的20、22和21管脚，所述芯片u4的型号为neo
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8q。
29.gps模块可实现对本系统的定位，使用户随时掌握本装置的位置信息，电感l1和电容c13、c14组成了滤波电路，抗干扰性强。
30.实施例8，如图10所示，所述4g通讯电路包括芯片u6和sim接口t1，所述芯片u6的3和4管脚分别接所述芯片u15的43和42管脚，所述芯片u6的5管脚经发光二极管d1和电阻r7接地，6管脚经发光二极管d7和电阻r8接地，7管脚经发光二极管d3和电阻r9接地，所述芯片u6的8、9、10和11管脚分别与所述sim接口t1的5、4、3和2管脚相连，所述sim接口t1的的1和5管脚相连，二极管d4、d5和d6分别设置在所述芯片u6的9、10和11管脚和地之间，所述芯片u6的型号为tas
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e29v
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g；所述wifi电路包括芯片u13，所述芯片u13的26和27管脚之间接晶振s1，2管脚经电感l3和电容c33接天线t5，所述电感l3的两端分别经电容c35和c36接地，所述芯片u13的25和26管脚分别接所述芯片u15的31和30管脚，所述芯片u13的21管脚经电阻r24接芯片u10的6管脚，18、19、20、22和23管脚分别接所述芯片u10的7、3、1、2和5管脚，所述芯片u13的型号为esp8266ex，所述芯片u10的型号at25320；所述lora电路包括芯片u21，所述芯片u21的5和6管脚之间接晶振s9，所述芯片u21的16、17、18、19和20管脚分别接所述芯片u15的15、16、17、18和19管脚，所述芯片u21的1管脚的第一引线经电感l5接地，第二引线经电容c50和c51接芯片u19的1管脚，所述芯片u21的25管脚的第一引线接电感l8的第一端，第二引线经并联的电容c66和c67接地，所述芯片u21的27管脚接电感l9的第一端，所述电感l9的第二端的第一引线接电感l8的第二端，第二引线经电容c58接所述芯片u19的3管脚，所述芯片u19的4管脚的第一引线经电容c63接地，第二引线经电阻r33接所述芯片u15的29管脚，所述芯片u21的型号为sx1278，所述芯片u19的型号为pe4259。
31.本实施例中，wifi电路用于本系统和室内智能家居或用户手机之间的通讯，由于lora网络信号好，不会像wifi和蓝牙信号隔房间就信号差或无信号，室内楼层或房间较多时，可搭载多个本系统，lora电路可实现多个系统间的通讯，从而实现对多楼层或房间内电器进行控制时信号不衰减，控制信号好，4g通讯用于系统和手机之间的远程通讯，实现用户远程接收信息和远程对室内电器进行控制，同时本系统还可实现自动路由功能，用户在室内手机信号差时，可通过wifi连接本系统对外界进行4g通讯，在各通讯天线处均设置有π型滤波电路，增强了系统通讯的抗干扰能力。
32.实施例9，如图11所示，所述控制模块包括第一电源控制回路、第二电源控制回路和第三电源控制回路，所述第一电源控制回路包括光电耦合器u11和可控硅q4，所述光电耦合器u11的2管脚接所述芯片u15的33管脚，3管脚接所述可控硅q4的1管脚，4管脚经电阻r16接所述可控硅q4的3管脚，所述可控硅q4的2管脚接插座k1的2管脚，所述插座k1的1管脚和可控硅q4的1管脚之间接交流220v电压；所述第二电源控制回路包括光电耦合器u12和可控硅q5，所述光电耦合器u12的2管脚接所述芯片u15的32管脚，3管脚接所述可控硅q5的1管脚，4管脚经电阻r21接所述可控硅q5的3管脚，所述可控硅q5的2管脚接插座k2的2管脚，所述插座k2的1管脚和可控硅q5的1管脚之间接交流220v电压；所述第三电源控制回路包括光电耦合器u14和可控硅q6，所述光电耦合器u14的2管脚接所述芯片u15的28管脚，3管脚接所述可控硅q6的1管脚，4管脚经电阻r26接所述可控硅q6的3管脚，所述可控硅q6的2管脚接插
座k3的2管脚，所述插座k3的1管脚和可控硅q6的1管脚之间接交流220v电压，所述光电耦合器u11、u12和u14的型号为moc3051，所述可控硅q4、q5和q6型号为bt136。
33.本实施例中，三路电源控制回路用于连接非智能电器，比如风扇，加湿器，烘干器，电灯，报警器等，只需将非智能电器的电源线插入插座，主控模块根据控制需求，通过控制可控硅的导通即可实现非智能电器的智能控制。
34.本发明的工作原理：用户需远程控制室内电器时，通过4g通讯模块可实现用户手机与主控模块间的通讯，用户发出控制信号，如果控制电器为非智能电器，主控对控制模块发出控制信号，对应电源控制回路内可控硅导通，完成控制，如果控制电器为智能电器，主控模块可通过wifi电路或lora电路与智能电器通讯，完成控制；同时，系统具有温度、湿度、可燃气体、光照、红外热释检测等多种模块，随时监测室内状况，出现异常会给用户发送报警信息，用户也可以在手机随时查看室内的监测信息。
35.需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。