智能家居网关模块电路设计集锦

供一个可编程时钟输出，一个中断输出和掉电检测器，所有的地址和数据通过CI2 总线接口串行传递。最大总线速度为400Kbits/s，每次读写数据后，内嵌的字地址寄存器会自动产生增量。 PCF8563实时时钟芯片的工作电路如下：

　　其中，OSOI为振荡器输入，OSOC为振荡器输出，/INT为中断输出（开漏；低电平有效），ssV接地，SDA为串行数据I/O，SCL为串行时钟输入，CLKOUT为时钟输出（开漏）， DDV为正电源。

　　检测电路

　　集成比较器LM311的3号端恒输入5V电压，由于传感器输出电流与室内煤气（烟雾）浓度成比例关系，即I=kC（I为传感器输出电流，C为室内煤气浓 度，k为比例常数），故可通过传感器和电位器1R将浓度转化为电压信号输入到LM311的2号端（即V=kC*1R） 。电压比较器可将模拟信号转换成二值信号。LM311是一种通用的集成比较器，开环增益低，失调电压大，共模抑制比小；但其响应速度快，传输延迟时间短， 而且可以直接把高电平信号输入给单片机。 由以上分析可知，可以调节电位器的阻值来调节室内报警浓度的上限制。

　　报警电路

       报警电路如下图所示

　　当输入端P1.0有信号输入时，晶体管Q7基极产生电流，此时晶体管导通，在+5V电压下，蜂鸣器工作；当输入端P1.0没有信号输入时，此时由于Q7基极无电流，晶体管截止，蜂鸣器停止工作。

　　DTMF发送电路 在此可以采用现成的DTMF芯片，但是如果采用专门的芯片就得还得加上附加电路，使成本又上升。鉴于C8051F340的内部有四个16位的定时/计数器，可以利用这一内部资源，采用脉宽调制—PWM实现DTMF通信。单片机PWM DTMF通信原理图如下：

　　TOP6 智能家居系统网关无线收发模块电路

　　家庭网关是嵌入式智能家居系统的核心部件，所设计的无线收发模块电路是家庭网关的一部分。单片RF收发芯片nRF0433组成的无线收发模块电 路的原理和设计方法，所设计的无线收发模块电路工作在433MHzISM频段，数据速率9600bit/s，灵敏度高达-105dBm，最大发射功率达 10mW，电源电压215～515V，工作电流31～47mA。

　　天线输入/输出，当nRF0433是接收模式时，ANT1（引脚16）和ANT2（引脚15）引脚端提供射频输入到低噪声放大器LNA;当 nRF0433为发射模式时，从功率放大器提供射频输出到天线。天线连接到nRF0433是差动形式，在天线通道推荐的负载阻抗是400Ω。在印制板 （PCB）上差动回路天线如应用电路印制板图所示。功率放大器输出级由差动结构的2个集电极开路的晶体管组成，电源VDD到功率放大器必须通过集电极负载 供电。当连接差动回路天线到ANT1/ANT2引脚端，电源VDD将通过回路天线的中心供电。 单端天线连接到nRF0433时，使用差动到单端匹配网络。单端天线也可以使用8:1射频变压器连接到nRF0433，工作在433MHz。射频变压器的 原边必须有一个中心抽头，用于电源VDD供电。 连接在RF-PWR（引脚11）端和+5V之间的电阻R3设置输出功率。射频输出功率可以设置到+10dBm。输出功率、芯片消耗电流与电阻R3的关系 （负载阻抗400Ω）。 引脚FILT（引脚4）和FILT2（引脚3）外接PLL回路滤波器，PLL回路滤波器是外接的单端2阶滤波器， 对于VCO电路外接22nH（433MHz）电感在VCO1（引脚5）和VCO2（引脚6）引脚端之间是必须的。电感使用高质量的片式电感最大误 差±3%。 晶体振荡器需要通过引脚XC1（引脚1）和XC2（引脚20）外接晶振，晶振的特性要求是：并联谐振频率f=41000MHz，并联等效电容 Co=5pF，晶振等效串联电阻R=150Ω，全部负载电容，包括印制板电容CL=14pF，nRF0433可以使用微控制器的晶体振荡器。

　　TOP7  物联网智能网关设电源电路

　　该网关设备采用220V交流供电，电源模块直接采用成型稳定的品牌幵关电源。该开关电源输出5V电压，供应板上弱电部分的电源需求。弱电部分为三块：核心板、扩展板和RS485接口板。这三部分的电源各自独立设计，互相隔离，避免了互相干扰。

　　扩展板电源设计核心板上的电源主要有5V和3.3V两种。5V电源的耗电单位对电源的要求较低，可以直接使用开关电源提供的5V电源。由于核心板是搭载在 扩展板上的，核心板没有单独的电源接口，因而核心板的电源也从扩展板上的5V电源接口引入。在扩展板上5V电源接口的入口处还引入了开关和保险丝，以方便 设备的幵关和过流保护。3.3V供电的部分采用LM1117-3V3对5V电源进行稳压，电路原理图如图。

　　TOP8  智能网关系统日历电路图

基于ARM9的物联网智能网关设计3.3系统日历