IOT智能家居网关射频通讯集成设计电路
技术领域
本实用新型属于物联网通信控制技术领域，具体涉及一种以USB插口与电脑或其它移动PC建立连接并基于射频通讯方式在局域网内对物联住宅产品进行无线控制及监控的网关设备集成电路。
背景技术
随着物联网概念的不断深入，商业级的网络应用遍地开花，各种智能家电层出不穷，改善着我们的生活，物联网网关是重要纽带，在物联网的体系架构中，在感知层和网络层两个不同的网络之间需要一个中间设备，即“物联网网关”，物联网网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连，作为网关设备，物联网网关除了要担负不同类型感知网络之间的协议转换的职责外，还需具备一定的底层节点设备管理功能，运营商通过物联网网关设备可以管理底层的各感知节点，了解各节点的相关信息，并实现远程控制，而物联网网关则是智能家居物联领域比较前沿的研究方向。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种以USB插口与电脑或其它移动PC建立连接并基于射频通讯方式在局域网内对物联住宅产品进行无线控制及监控的IOT智能家居网关射频通讯集成设计电路。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
IOT智能家居网关射频通讯集成设计电路，包括基于Z-Wave协议建立的集成射频通信模块U1；与集成射频通信模块U1连接的为集成射频通信模块U1提供供电电源的电源模块U4及与电源模块U4连接的内置锂电池；与USB插口连接的串行总线编程微控制器U7，串行总线编程微控制器U7与集成射频通信模块U1之间通过按键模块连接，集成射频通信模块U1连接存储器U2及模拟开关组，指示灯模块连接于集成射频通信模块U1及存储器U2；与串行总线编程微控制器U7连接的并由电源模块U4提供供电电源的模拟切换开关调试模块U3。
进一步的，集成射频通信模块U1为ZM3102N Z-Wave无线模块，电源模块U4为LC1463线性稳压器，集成射频通信模块U1的VCC引脚连接电容C4、电容C5、电容C7的一端及电源模块U4的Vout引脚，电源模块U4的Vin引脚连接内置锂电池的正极，电源模块U4的GND引脚接地，电容C4的另一端接地并连接集成射频通信模块U1的GND引脚，电容C5、电容C7的另一端接地，集成射频通信模块U1的射频信号输入输出端RF in/out引脚通过电容C1连接天线ANTENNA；存储器U2为M95128存储芯片，集成射频通信模块U1的P1.5引脚连接存储器U2的CS引脚，集成射频通信模块U1的MISO引脚连接存储器U2的SO引脚，集成射频通信模块U1及存储器U2的SCK引脚之间连接，集成射频通信模块U1的MOSI引脚连接存储器U2的SI引脚，存储器U2的VCC引脚、HOLD引脚、WP引脚连接电容C6的一端及电源模块U4的Vout引脚，电容C6的另一端连接存储器U2的GND引脚并接地，指示灯模块包括LED1、LED2、LED3，LED1、LED2并联连接且两者正极连接存储器U2的VCC引脚，LED1、LED2的负极通过电阻R3连接集成射频通信模块U1的P1.5引脚，LED3的正极连接电容C2的一端，电容C2的另一端接地，LED3的负极通过电阻R2连接集成射频通信模块U1的P1.6引脚；
串行总线编程微控制器U7为EM78M612集成芯片，按键模块连接在集成射频通信模块U1的RESET_N引脚和串行总线编程微控制器U7的P65引脚之间并与电源模块U4的Vout引脚连接，串行总线编程微控制器U7的VDD引脚连接USB插口的端子1、+Vusb端及电感线圈T3的一端，串行总线编程微控制器U7的D-/P51引脚连接USB插口的端子2及电感线圈T1的一端，串行总线编程微控制器U7的D+/P50引脚连接USB插口的端子3及电感线圈T2的一端，电感线圈T1、电感线圈T2及电感线圈T3的另一端连接USB插口的端子4、端子5并接地，串行总线编程微控制器U7的P70及3.3V引脚连接电容C11的一端，电容C11的另一端接地，串行总线编程微控制器U7的Vss引脚、P60引脚及P71引脚接地，串行总线编程微控制器U7的OSCI引脚连接晶体振荡器Y1和电容C9的一端，串行总线编程微控制器U7的OSCO引脚连接电容C10的一端和晶体振荡器Y1的另一端，电容C9和电容C10的另一端接地；
模拟切换开关调试模块U3为74HC4066PW集成芯片，模拟切换开关调试模块U3的1Z引脚串行总线编程微控制器U7的P61引脚，模拟切换开关调试模块U3的2Y引脚通过电阻R11连接串行总线编程微控制器U7的P63引脚，模拟切换开关调试模块U3的3Y引脚连接串行总线编程微控制器U7的P62引脚，模拟切换开关调试模块U3的4Z引脚连接串行总线编程微控制器U7的P64引脚，模拟切换开关调试模块U3的4Y引脚连接集成射频通信模块U1的MOSI引脚，模拟切换开关调试模块U3的3Z引脚连接集成射频通信模块U1的MISO引脚，模拟切换开关调试模块U3的2Z引脚连接集成射频通信模块U1的P1.5引脚，模拟切换开关调试模块U3的1Y引脚连接集成射频通信模块U1的SCK引脚，模拟切换开关调试模块U3的VCC引脚连接电源模块U4的Vout引脚，模拟切换开关调试模块U3的1E、2E、3E、4E引脚连接电阻R6和电阻R7的一端，电阻R6的另一端连接模拟切换开关调试模块U3的GND引脚并接地，电阻R7的另一端连接+Vusb端。
进一步的，按键模块的按键S9的一端连接所述集成射频通信模块U1的RESET_N引脚、电容C3的一端、电阻R1的一端及三极管Q1的集电极，电阻R1的另一端连接电源模块U4的Vout引脚，按键S9及电容C3的另一端与三极管Q1的发射极连接并接地，三极管Q1的基极与发射极之间连接电阻R4，三极管Q1的基极通过电阻R5与串行总线编程微控制器U7的P65引脚连接。
进一步的，集成射频通信模块U1为ZM3102N Z-Wave无线模块，模拟开关组包括开关PB1、开关PB2、开关PB3、开关PB4、开关PB5、开关PB6、开关PB7、开关PB8，开关PB1的一端分别连接二极管D1、二极管D2和二极管D4的负极，开关PB1的另一端接地，二极管D1的正极连接集成射频通信模块U1的ADC1引脚，二极管D2的正极连接集成射频通信模块U1的ADC3引脚，二极管D4的正极连接集成射频通信模块U1的INT1引脚，开关PB2的一端连接二极管D3的负极及集成射频通信模块U1的ADC0引脚，二极管D3的正极连接集成射频通信模块U1的INT1引脚，开关PB2的另一端接地，开关PB3的一端连接二极管D5的负极及集成射频通信模块U1的ADC3引脚，二极管D5的正极连接集成射频通信模块U1的INT1引脚，开关PB3的另一端接地，开关PB4的一端分别连接二极管D6、二极管D7、二极管D8的负极，开关PB4的另一端接地，二极管D6的正极连接集成射频通信模块U1的INT1引脚，二极管D7的正极连接集成射频通信模块U1的ADC3引脚，二极管D8的正极连接集成射频通信模块U1的ADC2引脚，开关PB5的一端连接于电阻R15的一端及集成射频通信模块U1的INT1引脚，开关PB5的另一端接地，电阻R15的另一端连接集成射频通信模块U1的SCK引脚，开关PB6的一端连接集成射频通信模块U1的ADC1引脚及集成射频通信模块U1的INT1引脚，开关PB6的另一端接地，开关PB7的一端连接集成射频通信模块U1的ADC2引脚及集成射频通信模块U1的INT1引脚，开关PB7的另一端接地，开关PB8的一端连接电阻R17的一端及集成射频通信模块U1的INT1引脚，开关PB8的另一端接地，电阻R17的另一端连接集成射频通信模块U1的MOSI引脚。
进一步的，还包括锂电池充电管理模块U8，锂电池充电管理模块U8为LC6000 USB线性锂电池充电管理芯片，锂电池充电管理模块U8的引脚3连接内置锂电池的正极和电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接二极管D9的负极，二极管D9的正极连接锂电池充电管理模块U8的引脚4、电阻R18的一端、电容C12的一端、LED4的正极及+Vusb端，LED4由RED LED和BLUE LED组成，电容C12的另一端接地，RED LED的负极连接电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端连接锂电池充电管理模块U8的引脚5，三极管Q2的基极连接电阻R13和电阻R14的一端，电阻R14的另一端接地并连接所述锂电池充电管理模块U8的引脚2，电阻R13的另一端连接电阻R18的另一端、锂电池充电管理模块U8的引脚1及电阻R19的一端，电阻R19的另一端连接BLUELED的负极。
进一步的，还包括锂电池保护电路，锂电池保护电路包括S-8261集成芯片U5和ST8205集成芯片U6，S-8261集成芯片U5的引脚5连接电容C8和电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接内置锂电池的正极，电容C8的另一端连接S-8261集成芯片U5的引脚4、内置锂电池的负极及ST8205集成芯片U6的引脚1，S-8261集成芯片U5的引脚2连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接地并连接ST8205集成芯片U6的引脚3，ST8205集成芯片U6的引脚4连接S-8261集成芯片U5的引脚3，ST8205集成芯片U6的引脚6连接S-8261集成芯片U5的引脚1，ST8205集成芯片U6的引脚2和引脚5之间连接。
本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型IOT智能家居网关射频通讯集成设计电路，可通过其USB插口插在电脑或其它移动PC上，利用电脑和其他移动PC专业软件进行本地控制使用，能基于射频通讯方式在局域网内对物联住宅产品进行无线控制及监控，提供了一种智能家居物联控制的网关设备新的解决方案。
附图说明
图1为本实用新型IOT智能家居网关射频通讯集成设计电路的模块构成图；
图2为本实用新型IOT智能家居网关射频通讯集成设计电路其集成射频通信模块、电源模块、串行总线编程微控制器、按键模块、存储器、模拟切换开关调试模块的具体电路图；
图3为本实用新型IOT智能家居网关射频通讯集成设计电路其内置锂电池的充电管理模块及锂电池保护电路的具体电路图；
图4为本实用新型IOT智能家居网关射频通讯集成设计电路其模拟开关组的连接电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，对本实用新型作进一步的描述，以便于更清楚地理解本实用新型要求保护的技术思想。
如图1-2所示本实用新型IOT智能家居网关射频通讯集成设计电路，包括基于Z-Wave协议建立的集成射频通信模块U1；与集成射频通信模块U1连接的为集成射频通信模块U1提供供电电源的电源模块U4及与电源模块U4连接的内置锂电池；与USB插口连接的串行总线编程微控制器U7，串行总线编程微控制器U7与集成射频通信模块U1之间通过按键模块连接，集成射频通信模块U1连接存储器U2及模拟开关组，指示灯模块连接于集成射频通信模块U1及存储器U2；与串行总线编程微控制器U7连接的并由电源模块U4提供供电电源的模拟切换开关调试模块U3，可通过其USB插口插在电脑或其它移动PC上，利用电脑和其他移动PC专业软件进行本地控制使用，能基于射频通讯方式在局域网内通过控制模拟开关组的开闭对物联住宅产品进行无线控制及监控。
其中，集成射频通信模块U1为ZM3102N Z-Wave无线模块，电源模块U4为LC1463线性稳压器，集成射频通信模块U1的VCC引脚连接电容C4、电容C5、电容C7的一端及电源模块U4的Vout引脚，电源模块U4的Vin引脚连接内置锂电池的正极，电源模块U4的GND引脚接地，电容C4的另一端接地并连接集成射频通信模块U1的GND引脚，电容C5、电容C7的另一端接地，集成射频通信模块U1的射频信号输入输出端RF in/out引脚通过电容C1连接天线ANTENNA；存储器U2为M95128存储芯片，集成射频通信模块U1的P1.5引脚连接存储器U2的CS引脚，集成射频通信模块U1的MISO引脚连接存储器U2的SO引脚，集成射频通信模块U1及存储器U2的SCK引脚之间连接，集成射频通信模块U1的MOSI引脚连接存储器U2的SI引脚，存储器U2的VCC引脚、HOLD引脚、WP引脚连接电容C6的一端及电源模块U4的Vout引脚，电容C6的另一端连接存储器U2的GND引脚并接地，指示灯模块包括LED1、LED2、LED3，LED1、LED2并联连接且两者正极连接存储器U2的VCC引脚，LED1、LED2的负极通过电阻R3连接集成射频通信模块U1的P1.5引脚，LED3的正极连接电容C2的一端，电容C2的另一端接地，LED3的负极通过电阻R2连接集成射频通信模块U1的P1.6引脚；串行总线编程微控制器U7为EM78M612集成芯片，按键模块连接在集成射频通信模块U1的RESET_N引脚和串行总线编程微控制器U7的P65引脚之间并与电源模块U4的Vout引脚连接，串行总线编程微控制器U7的VDD引脚连接USB插口的端子1、+Vusb端及电感线圈T3的一端，串行总线编程微控制器U7的D-/P51引脚连接USB插口的端子2及电感线圈T1的一端，串行总线编程微控制器U7的D+/P50引脚连接USB插口的端子3及电感线圈T2的一端，电感线圈T1、电感线圈T2及电感线圈T3的另一端连接USB插口的端子4、端子5并接地，串行总线编程微控制器U7的P70及3.3V引脚连接电容C11的一端，电容C11的另一端接地，串行总线编程微控制器U7的Vss引脚、P60引脚及P71引脚接地，串行总线编程微控制器U7的OSCI引脚连接晶体振荡器Y1和电容C9的一端，串行总线编程微控制器U7的OSCO引脚连接电容C10的一端和晶体振荡器Y1的另一端，电容C9和电容C10的另一端接地；模拟切换开关调试模块U3为74HC4066PW集成芯片，模拟切换开关调试模块U3的1Z引脚串行总线编程微控制器U7的P61引脚，模拟切换开关调试模块U3的2Y引脚通过电阻R11连接串行总线编程微控制器U7的P63引脚，模拟切换开关调试模块U3的3Y引脚连接串行总线编程微控制器U7的P62引脚，模拟切换开关调试模块U3的4Z引脚连接串行总线编程微控制器U7的P64引脚，模拟切换开关调试模块U3的4Y引脚连接集成射频通信模块U1的MOSI引脚，模拟切换开关调试模块U3的3Z引脚连接集成射频通信模块U1的MISO引脚，模拟切换开关调试模块U3的2Z引脚连接集成射频通信模块U1的P1.5引脚，模拟切换开关调试模块U3的1Y引脚连接集成射频通信模块U1的SCK引脚，模拟切换开关调试模块U3的VCC引脚连接电源模块U4的Vout引脚，模拟切换开关调试模块U3的1E、2E、3E、4E引脚连接电阻R6和电阻R7的一端，电阻R6的另一端连接模拟切换开关调试模块U3的GND引脚并接地，电阻R7的另一端连接+Vusb端；按键模块的按键S9的一端连接所述集成射频通信模块U1的RESET_N引脚、电容C3的一端、电阻R1的一端及三极管Q1的集电极，电阻R1的另一端连接电源模块U4的Vout引脚，按键S9及电容C3的另一端与三极管Q1的发射极连接并接地，三极管Q1的基极与发射极之间连接电阻R4，三极管Q1的基极通过电阻R5与串行总线编程微控制器U7的P65引脚连接，在内置锂电池自供电的模式下，轻触按键S9用于添加节点到串行总线编程微控制器U7，长按3秒后用于删除节点，同时LED1、LED2用来指示添加或删除节点时的状态；在USB连接模式下即插到电脑或移动PC上，LED3一直长亮。
如图4所示，模拟开关组连接于集成射频通信模块U1的具体方式为，模拟开关组包括开关PB1、开关PB2、开关PB3、开关PB4、开关PB5、开关PB6、开关PB7、开关PB8，开关PB1的一端分别连接二极管D1、二极管D2和二极管D4的负极，开关PB1的另一端接地，二极管D1的正极连接集成射频通信模块U1的ADC1引脚，二极管D2的正极连接集成射频通信模块U1的ADC3引脚，二极管D4的正极连接集成射频通信模块U1的INT1引脚，开关PB2的一端连接二极管D3的负极及集成射频通信模块U1的ADC0引脚，二极管D3的正极连接集成射频通信模块U1的INT1引脚，开关PB2的另一端接地，开关PB3的一端连接二极管D5的负极及集成射频通信模块U1的ADC3引脚，二极管D5的正极连接集成射频通信模块U1的INT1引脚，开关PB3的另一端接地，开关PB4的一端分别连接二极管D6、二极管D7、二极管D8的负极，开关PB4的另一端接地，二极管D6的正极连接集成射频通信模块U1的INT1引脚，二极管D7的正极连接集成射频通信模块U1的ADC3引脚，二极管D8的正极连接集成射频通信模块U1的ADC2引脚，开关PB5的一端连接于电阻R15的一端及集成射频通信模块U1的INT1引脚，开关PB5的另一端接地，电阻R15的另一端连接集成射频通信模块U1的SCK引脚，开关PB6的一端连接集成射频通信模块U1的ADC1引脚及集成射频通信模块U1的INT1引脚，开关PB6的另一端接地，开关PB7的一端连接集成射频通信模块U1的ADC2引脚及集成射频通信模块U1的INT1引脚，开关PB7的另一端接地，开关PB8的一端连接电阻R17的一端及集成射频通信模块U1的INT1引脚，开关PB8的另一端接地，电阻R17的另一端连接集成射频通信模块U1的MOSI引脚，利用电脑和其他移动PC专业软件进行本地控制使用，基于射频通讯方式在局域网内通过控制模拟开关组各开关的开闭对物联住宅产品进行无线控制及监控。
如图3所示，本实用新型IOT智能家居网关射频通讯集成设计电路，还包括锂电池充电管理模块U8和锂电池保护电路，锂电池充电管理模块U8为LC6000 USB线性锂电池充电管理芯片，锂电池充电管理模块U8的引脚3连接内置锂电池的正极和电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接二极管D9的负极，二极管D9的正极连接锂电池充电管理模块U8的引脚4、电阻R18的一端、电容C12的一端、LED4的正极及+Vusb端，LED4由RED LED和BLUE LED组成，电容C12的另一端接地，RED LED的负极连接电阻R16的一端，电阻R16的另一端连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极连接电阻R12的一端，电阻R12的另一端连接锂电池充电管理模块U8的引脚5，三极管Q2的基极连接电阻R13和电阻R14的一端，电阻R14的另一端接地并连接所述锂电池充电管理模块U8的引脚2，电阻R13的另一端连接电阻R18的另一端、锂电池充电管理模块U8的引脚1及电阻R19的一端，电阻R19的另一端连接BLUE LED的负极；锂电池保护电路包括S-8261集成芯片U5和ST8205集成芯片U6，S-8261集成芯片U5的引脚5连接电容C8和电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接内置锂电池的正极，电容C8的另一端连接S-8261集成芯片U5的引脚4、内置锂电池的负极及ST8205集成芯片U6的引脚1，S-8261集成芯片U5的引脚2连接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接地并连接ST8205集成芯片U6的引脚3，ST8205集成芯片U6的引脚4连接S-8261集成芯片U5的引脚3，ST8205集成芯片U6的引脚6连接S-8261集成芯片U5的引脚1，ST8205集成芯片U6的引脚2和引脚5之间连接，有助于提高内置锂电池的使用寿命及使用效率。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。
