CN101222806B - 一种对灯进行自动控制的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种对灯进行自动控制的方法和装置。该方法是：具有无线信号发射功能的计算机通过无线局域网来实现对连接每一个灯的IC芯片进行自动控制，该无线局域网发射信号的有效接收范围应能覆盖被控制的灯的分布区域。该装置中包括由计算机和无线网卡组成的计算机无线局域网控制系统、可接受无线控制信号的IC芯片和与IC芯片连接的灯。本发明主要解决现有的方法中如果灯的数量多，计算机输出端和控制线数量增加，硬件结构就很复杂；如果灯分布范围广，控制线长度会很长，又多又长的控制线使施工、维护十分困难等技术问题，有利于低成本地对数量较多的灯进行控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种对灯进行自动控制的方法和装置，特别是一种用无线局域网对灯进行自动控制的方法及实现该自动控制方法的装置。
背景技术
对灯进行自动控制的现有技术是用计算机的输出端来控制灯的开、关、亮度、颜色状态的变化。计算机向输出端输出指令，使输出端口安装的继电器、晶闸管、可控硅、电位器等执行元件动作，执行元件的变化通过控制线传递到灯，实现灯的开、关、亮度、颜色状态的变化。如果灯的数量多，计算机输出端和控制线数量增加，硬件结构就很复杂；如果灯分布范围广，控制线长度会很长，又多又长的控制线使施工、维护十分困难。灯的数量达到成千上万个时，现有技术就难以实现对灯的自动控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种对灯进行自动控制的方法和装置，主要解决现有的方法中如果灯的数量多，计算机输出端和控制线数量增加，硬件结构就很复杂；如果灯分布范围广，控制线长度会很长，又多又长的控制线使施工、维护十分困难等技术问题，有利于低成本地对数量较多的灯进行控制。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
一种对灯进行自动控制的方法，其特征在于：具有无线信号发射功能的计算机通过无线局域网来实现对连接每一个灯的IC芯片进行自动控制，该无线局域网发射信号的有效接收范围应能覆盖被控制的灯的分布区域。
所述的对灯进行自动控制的方法，其特征在于：计算机将自动控制信息编码通过无线网卡发送到IC芯片。
所述的对灯进行自动控制的方法，其特征在于：每个灯由一IC芯片控制，灯和IC芯片一一对应。
所述的对灯进行自动控制的方法，其特征在于：被控制的灯是指用电力点亮的发光体如白炽灯或霓虹灯或LED。
一种装置，用于实现如上所述的方法，其特征在于：它包括由计算机和无线网卡组成的计算机无线局域网控制系统、可接受无线控制信号的IC芯片和与IC芯片连接的灯；
其中：该IC芯片由接收单元、写码单元、译码单元、自检单元、执行单元五部分组成；
该接收单元接收计算机发出的无线信号，该无线信号包括地址码和操作码；
该写码单元供用户写入该IC芯片的地址码；
该自检单元根据计算机的无线自检相关指令，进行系统清零、复位，IC芯片和灯的自检；
该译码单元对接收单元接收的自动控制信息编码进行识别，若发现信息编码中的地址码与本IC芯片中的地址码符合，就输出指令命令执行单元执行同组信息编码中的操作指令；
该执行单元在得到译码单元允许执行的指令后，执行同组操作指令，使受该IC芯片控制的灯的状态，符合操作指令的要求并保持这一状态直到下一次接收单元又接收到与地址码相符的新的信息编码无线信号后，执行单元再将灯的状态按这条新的操作指令进行刷新。
所述的装置，其特征在于：该IC芯片中的地址码一经写入便不会自行消失，但可人为改写。
所述的装置，其特征在于：该地址码也可由IC芯片生产方在制造芯片过程中写入。
所述的装置，其特征在于：该地址码一般可包含A、B、C、D 4组，A码具有唯一性，保证每一IC芯片有自己独有的与其它IC芯片不同的A地址码。
所述的装置，其特征在于：若译码单元识别出控制信号发射的地址码与IC芯片内部固有的地址码不一致，IC芯片的执行单元就不执行同一编组的操作码，灯的状态保持不变。
所述的装置，其特征在于：该无线信号为32位自动控制数据编码，其中：前16位地址码，后16位操作码。
藉由上述技术方案，本发明具有的技术效果是：
本发明方法和装置在无线网卡发射信号的有效接收范围内，计算机不占用输出端、不需要控制线就能够对成千上万个灯中的任意一个灯进行开、关、亮度、颜色状态变化的控制，成本低、操作方便。
附图说明
图1是对灯进行自动控制的原理图；图中：1是计算机、计算机内含无线网卡，2是电源线，3是IC芯片，4是灯。
图2是IC芯片3的方框图；图中：4是灯。
图3是IC芯片的内部拓扑图；图中：5是天线(位于芯片外)、4是灯(位于芯片外)、6是射频接收电路、7是数字逻辑控制电路、8是电可擦写存储器EEPROM I/O输入输出控制电路、9是上电复位电路、10是访问和认证电路、11是电可擦写存储器EEPROM电路、12是时钟信号电路、13是写入控制电路、14是控制输出电路。
图4是IC芯片3的逻辑方框图。
具体实施方式
请看图1，计算机1通过无线网卡向空中发出自动控制信息的无线编码，每组自动控制信息编码为32位，前16位为地址码，后16位为操作码。在无线网卡发射信号的有效接收范围内，所有的IC芯片3都能接收到无线自动控制信息编码。
计算机1采用带无线网卡的计算机，如TinkPad R60，其采用的是Intel PRO/Wireless 2200BG无线网卡。
再请看图2，图2是IC芯片3工作原理方框图。IC芯片3内部由接收单元、写码单元、译码单元、自检单元、执行单元五部分组成。
IC芯片3的接收单元接收计算机1发出指令编码的无线信号。
IC芯片3的写码单元供用户写入该IC芯片3的地址码，地址码一经写入便不会自行消失，但可人为改写。地址码也可由IC芯片3生产方在制造芯片过程中写入，并将地址码标识在IC芯片外包装上供用户编程序时使用。地址码一般可包含A、B、C、D 4组，A码具有唯一性，保证每一IC芯片3有自己独有的与其它IC芯片3不同的A地址码。IC芯片3与灯4是一一对应的，A码也是IC芯片3控制着灯4的地址码。B码、C码、D码可以有重复性，供IC芯片3和灯4的自检以及系统清零、复位等用。
IC芯片3的自检单元根据计算机1的无线自检相关指令，进行系统清零、复位，IC芯片3和灯4的自检。
IC芯片3的译码单元对接收单元接收的自动控制信息编码进行识别，若发现信息编码中的地址码与本IC芯片3中的地址码符合，就输出指令命令执行单元执行同组信息编码中的操作指令。
IC芯片3的执行单元在得到译码单元允许执行的指令后，执行同组操作指令，使受该IC芯片3控制的灯4的状态(开、关、亮度、颜色)符合操作指令的要求并保持这一状态直到下一次接收单元又接收到与地址码相符的新的信息编码无线信号后，执行单元再将灯4的状态按这条新的操作指令进行刷新。
下面从IC芯片内部各功能电路进一步说明上述具体实施方法：
请看图4，图4是IC芯片3的内部拓扑结构。射频接收电路6采用Freescale公司MC13192芯片，工作在2.4G频道，由放大电路、整形电路、解调电路、串行数字比较电路组成。将天线5接收到的计算机1通过无线网卡发出的自动控制编码信息，进行放大、整形和解调，转换成规范的数字信号，并传递给数字逻辑控制电路7和访问和认证电路10。
本发明中采用TOSHIBA公司的TDA8002C芯片，该芯片集合了数字逻辑控制电路7、访问和认证电路10、写入控制电路13。
下面分别进行描述。
数字逻辑控制电路7由移位寄存器和控制寄存器组成；访问和认证电路10由数字比较电路组成。数字逻辑控制电路7中的移位寄存器收到射频接收电路6传递过来的自动控制编码，控制寄存器打开电可擦写存储器EEPROM输入输出控制电路8的输出口，由访问和认证电路10中的数字比较电路将射频接收电路6输出的32位数字信号中的前16位地址码和存储在电可擦写存储器EEPROM11即本发明采用ATMEL公司的AT24C02芯片中的IC芯片3的16位地址码进行比较，如果来自射频接收电路6的地址码和IC芯片3的地址码相符，访问和认证电路10就指令控制输出电路14执行由射频接收电路6传递过来的32位数字信号中的后16位操作码，使灯4的状态符合计算机1所要求的状态，并保持到IC芯片3在接收所有计算机1通过无线网卡发出的自动控制编码信息中，访问和认证电路10再次发现与IC芯片3地址码相符的指令，访问和认证电路10指令控制输出电路14即MAXIM公司的MAX6951芯片执行新编码中的后16位操作码。
如果IC芯片3中的访问和认证电路10将射频接收电路6传递过来的由计算机1发出的自动控制无线编码信息中的前16位地址码与IC芯片3中的地址码比较后并不相符，访问和认证电路10不作为，控制输出电路14保持灯4的状态不改变。
IC芯片3中的写入控制电路13由写保护电路组成，制造方在制造IC芯片3时就将写入密码制造在IC芯片3内，用户要写入地址码时，通过计算机1无线网卡输入写入密码，写入控制电路13中的写保护电路验证正确后，数字逻辑控制电路7打开电可擦写存储器EEPROM I/O控制器8的输入口，后续的数据就有序地存储在电可擦写存储器EEPROM 11即AT24C02芯片上，为该IC芯片3的地址码。IC芯片3的地址码可重复写入一万次以上，数据可保存十年以上。
IC芯片3中的控制输出电路14采用MAXIM公司的MAX6951芯片，由电子开关电路、电子电位器电路、晶闸管电路组成，按照16位操作码指令，控制灯4的开、关、亮度、颜色的状态。
IC芯片3中的上电复位电路采用CATALYST公司CAT1832芯片，由开机清零电路组成，在系统开机瞬间对IC芯片3内的所有电路进行清零，完成初始化。
IC芯片3中的时钟信号电路采用Dallas公司的DS1302时钟芯片，由时钟发生器电路组成，使IC芯片3内的所有电路能同步运行。
再请看图4。图4是IC芯片工作的逻辑框图，开机清零后开始工作，将接收到的32位自动控制数据编码中前16位地址码与IC芯片3中的16位地址码进行比较，若符合IC芯片3中的控制执行单元就根据32位自动控制编码中后16位操作码指令对灯进行控制；若不符合IC芯片3就清零，进入下一次地址码比较。
本发明中，天线5和射频接收电路6即MC13192芯片组成了接收单元；写入控制电路13和数字逻辑控制电路7、电可擦写存储器EEPROM输入输出控制电路8、电可擦写存储器EEPROM 11即AT24C02芯片组成了写码单元；访问和认证电路10和数字逻辑控制电路7、电可擦写存储器EEPROM输入输出控制电路8、电可擦写存储器EEPROM 11即AT24C02芯片组成了译码单元；控制输出系统14即MAX6951芯片组成执行系单元；上电复位电路9即CAT1832芯片和访问和认证电路10、数字逻辑控制电路7、电可擦写存储器EEPROM输入输出控制电路8、电可擦写存储器EEPROM 11即AT24C02芯片、控制输出电路14即MAX6951芯片组成了自检单元；控制输出电路14即MAX6951芯片组成了执行单元。
本发明对灯4进行自动控制装置工作时，主控计算机1通过无线网卡源源不断地向空中发出32位一组的自动控制信息编码的无线信号，无线局域网系统内的所有IC芯片3均在接收计算机1发出的自动控制信息编码无线信号并对每组信息编码进行识别。当自动控制信息编码中的地址码与IC芯片3固有地址码不相符时，该IC芯片3的执行单元不作为，灯4的状态维持原状；当某组自动控制信息编码中的地址码与IC芯片3的地址码一致时，该IC芯片3就执行该组编码中的操作指令，使其控制的灯4的状态与操作指令要求一致。
本发明对灯进行自动控制装置中，所有的IC芯片3和灯4连接后都并联挂在电源线上，并没有控制线接到灯上。IC芯片3只有在收到与其地址码相符的自动控制信息编码后才会执行该信息编码中的操作指令。
本发明用计算机1指令编码的无线寻址方式逐一对每片IC芯片3发出操作指令。32位指令编码中，16位地址码可以控制65536个灯，16位操作码可以命令芯片内的执行系统完成复杂的操作执行。65536个灯的自动控制系统是一个非常大的系统。本发明对灯进行自动控制的方法和装置每次只改变了一个灯的状态，计算机1和无线网卡强大的无线通讯功能使发自动控制信息指令编码的速度非常快——发出65536组指令只需五十分之一秒的时间，肉眼看来65536个灯是同时点亮的。在一秒内可对65536个灯中每个灯的状态改变50次，实际应用中并不需要这么快的速度，计算机1还有很多时间闲着，系统还可大大扩展，并增加差错检测信息以提高系统可靠性。
本发明中的IC芯片3承载了现有技术对灯进行自动控制装置中的继电器、晶闸管、可控硅、电位器等执行元件和控制线的全部功能。IC芯片3中的接收单元、写码单元、译码单元、自检单元这四部分对所有IC芯片3都是基本相同的，而执行单元根据控制对象灯4的不同规格、不同控制要求而设计制作成不同系列。IC芯片3的体积非常细小，如果是控制LED，IC芯片可以直接封装在LED内，内含IC芯片的LED外表与普通LED几乎无异。如果是控制白炽灯，IC芯片可做成模块封装在灯座内。
本发明对65536个灯中的每一个灯实现了自动控制，当亮度颜色的变化，数量分布的变化，位置布局的变化，速度节奏的变化，方向图案的变化，各种排列与组合的变化在65536个灯上一一表现出来可以营造出无穷无尽的魔幻般的视觉效果。操作者借助互联网可以远距离对灯进行自动控制，遥控距离不受限制。
用无线局域网对灯进行自动控制的方法装置，能够实现现有技术无法实现的对成千上万个灯中的每一个灯的自动控制，满足用户的需求，给用户带来全新的体验。
用无线局域网对灯进行自动控制的方法和装置，不占用计算机的输入输出口，不用控制线，整个系统结构简单，硬件成本有非常大的降低；做工程就是将灯安装在规定位置接好电源线即可，现场施工快捷，施工成本还有非常大的降低。成熟的IC芯片制造工艺又确保本系统非常可靠，基本不用维护。
本发明用无线局域网对灯进行自动控制的方法及装置也可应用于对阀门、电动机、电动器械等装置的自动控制。
Claims (8)
1.一种对灯进行自动控制装置，其特征在于：它包括由计算机和无线网卡组成的计算机无线局域网控制系统、可接受无线控制信号的IC芯片和与IC芯片连接的灯；
其中：该IC芯片由接收单元、写码单元、译码单元、自检单元、执行单元五部分组成；
该接收单元接收计算机发出的无线信号，该无线信号包括地址码和操作码；由天线(5)和射频接收电路(6)即MC13192芯片共同组成了接收单元；
该写码单元供用户写入该IC芯片的地址码；由写入控制电路(13)和数字逻辑控制电路(7)、电可擦写存储器EEPROM输入输出控制电路(8)、电可擦写存储器EEPROM(11)即AT24C02芯片共同组成了写码单元；
该自检单元根据计算机的无线自检相关指令，进行系统清零、复位，IC芯片和灯的自检；由上电复位电路(9)即CAT1832芯片和访问和认证电路(10)、数字逻辑控制电路(7)、电可擦写存储器EEPROM输入输出控制电路(8)、电可擦写存储器EEPROM(11)即AT24C02芯片、控制输出电路(14)即MAX6951芯片组成了自检单元；
该译码单元对接收单元接收的自动控制信息编码进行识别，若发现信息编码中的地址码与本IC芯片中的地址码符合，就输出指令命令执行单元执行同组信息编码中的操作指令；由访问和认证电路(10)和数字逻辑控制电路(7)、电可擦写存储器EEPROM输入输出控制电路(8)、电可擦写存储器EEPROM(11)即AT24C02芯片组成了译码单元；
该执行单元在得到译码单元允许执行的指令后，执行同组操作指令，使受该IC芯片控制的灯的状态，符合操作指令的要求并保持这一状态直到下一次接收单元又接收到与地址码相符的新的信息编码无线信号后，执行单元再将灯的状态按这条新的操作指令进行刷新；控制输出电路(14)即MAX6951芯片组成了执行单元。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该IC芯片中的地址码一经写入便不会自行消失，但可人为改写。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：该地址码也可由IC芯片生产方在制造芯片过程中写入。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：该地址码一般可包含A、B、C、D 4组，A码具有唯一性，保证每一IC芯片有自己独有的与其它IC芯片不同的A地址码。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：若译码单元识别出控制信号发射的地址码与IC芯片内部固有的地址码不一致，IC芯片的执行单元就不执行同一编组的操作码，灯的状态保持不变。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：该无线信号为32位自动控制数据编码，其中：前16位地址码，后16位操作码。
7.一种对灯进行自动控制的方法，使用如权利要求1或2或3或4或5或6所述的装置进行，其特征在于它包括如下步骤：
将天线(5)接收到的计算机(1)通过无线网卡发出的自动控制编码信息，进行放大、整形和解调，转换成规范的数字信号，并传递给数字逻辑控制电路(7)和访问和认证电路(10)；
数字逻辑控制电路(7)中的移位寄存器收到射频接收电路(6)传递过来的自动控制编码，控制寄存器打开电可擦写存储器EEPROM输入输出控制电路(8)的输出口，由访问和认证电路(10)中的数字比较电路将射频接收电路(6)输出的(32)位数字信号中的前16位地址码和存储在电可擦写存储器EEPROM(11)的(16)位地址码进行比较；
如果来自射频接收电路(6)的地址码和IC芯片(3)的地址码相符，访问和认证电路(10)就指令控制输出电路(14)执行由射频接收电路(6)传递过来的32位数字信号中的后16位操作码，使灯(4)的状态符合计算机(1)所要求的状态，并保持到IC芯片(3)在接收所有计算机(1)通过无线网卡发出的自动控制编码信息中，访问和认证电路(10)再次发现与IC芯片(3)地址码相符的指令，访问和认证电路(10)指令控制输出电路(14)执行新编码中的后16位操作码；如果IC芯片(3)中的访问和认证电路(10)将射频接收电路(6)传递过来的由计算机(1)发出的自动控制无线编码信息中的前16位地址码与IC芯片(3)中的地址码比较后并不相符，访问和认证电路(10)不作为，控制输出电路(14)保持灯(4)的状态不改变。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：用户要写入地址码时，通过计算机(1)无线网卡输入写入密码，写入控制电路(13)中的写保护电路验证正确后，数字逻辑控制电路(7)打开电可擦写存储器EEPROM I/O控制器(8)的输入口，后续的数据就有序地存储在电可擦写存储器EEPROM(11)即AT24C02芯片上，为该IC芯片(3)的地址码。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SHANGHAI AISAIKE COMPUTER TECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: SHANGHAI GAOZHI ROBOT NEW TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20120405 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20120405 Address after: 200020 No. 70, lane two, 22, Ruijin Road, Shanghai, Huangpu District Patentee after: Shanghai Aisaike Computer Technology Co., Ltd. Address before: 200020 No. 588 Lane 32, Fuxing Road, Shanghai Patentee before: Shanghai Gaozhi Robot Technical Cooperation Company |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110720 Termination date: 20130116 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |