CN102497678A - 基于无线传感网络学习型双射频接口遥控装置及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线传感网络的学习型双射频接口遥控装置及应用，包括按键模块：选择工作模式；射频接收模块：对收到的315Mhz射频信号进行解调，将载有编码信息的脉冲送给控制单元进行解码学习处理；射频发送模块：将控制单元输出的载有编码信息的脉冲信号进行OOK调制并通过315Mhz载波发送出去；无线传感网络模块：接入无线传感网络，接收并分析控制终端通过无线传感网络发送的控制指令；所述控制单元：对解码与编码控制，对按键模块和显示模块控制，协调整个系统的运行，控制系统功耗；电源模块，为遥控装置提供电源，以及显示相关信息的显示模块。以实现提供一种通用性兼容性的315Mhz遥控装置。

Description

基于无线传感网络学习型双射频接口遥控装置及应用

技术领域

本发明涉及无线传感器网络应用领域，具体涉及一种利用无线射频技术对315Mhz遥控器进行学习并控制315Mhz遥控设备的基于无线传感网络的学习型双射频接口遥控装置及应用。

背景技术

无线传感网络综合了传感器技术、嵌入式计算机技术、分布式信息处理技术、通信技术等，能够协作地实时监测、感知、采集、处理网络覆盖区域内的各种环境或监测对象信息，从而获得真实、详细、准确的物理信息数据，建立人与物、物与物之间的联系。无线传感网络适用于距离短、功耗低且传输速率不高，以及周期性、间歇性的数据传输应用。

随着人民群众物质生活水平的不断提高，家居生活的舒适、便捷已成为老百姓关心的实质性问题，在信息化的社会环境下，人们对一些家用设备的智能化需要也越来越高，如对灯光照明、音响娱乐设施、水电动力装置、门窗帘具的智能化控制等。315Mhz遥控设备因具有电路调试简单、成本低、传输无方向性、距离远、具有穿透能力等优点，使得现有的智能化的无线家用设备多数采用315Mhz无线通信方式进行控制。

无线传感网络的研究和发展已取得了实际可行的应用成果，其应用领域涉及环境监控、工业控制、智能城市和智能家庭等领域。利用无线传感网络技术，在智能化控制的应用基础上，通过传感器对环境状态的检测，根据检测结果与相应设备进行智能联动，则该检测控制方式在生活中将具有前景广阔的应用价值。

随着智能化家居和社区的发展，人们生活的信息化和智能化程度越来越高，随无线传感网络的推广与普及，与信息技术相关的各种装置、设备、家电通过物联网、互联网、移动网络等实现互联互通，实现深入智能联动，将成为人类生活的发展趋势。

而目前的遥控装置大多在出厂时已经设置好固定出厂设置，家中不同的家用电器往往需要使用不同型号的遥控器进行控制，任何具备315Mhz遥控功能的设备都要单独配备专用的315Mhz遥控器，使遥控器的通用性几乎不可能。各315Mhz遥控设备彼此独立工作，无法形成智能化的网络进行协同工作和联动，更是限制了智能家居的发展。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种基于无线传感网络的学习型双射频接口遥控装置，以实现可以通用兼容的遥控不同315Mhz遥控设备并使其加入无线传感网络成为其网络节点目的。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于无线传感网络的学习型双射频接口遥控装置，包括无线传感网络模块、按键模块、显示模块、射频接收模块、电源模块、射频发送模块和控制单元；按键模块和射频接收模块分别连接于控制单元，控制单元分别连接于显示模块与射频发送模块，控制单元与无线传感网络模块互相连接，控制单元内置FLASH；

所述按键模块：选择工作模式；

所述显示模块：显示学习后的编码信息所存储位置，以及射频发送模块所发编码信息的存储位置，及所述编码学习与所述发送编码信息是否成功的信息；

所述射频接收模块：对收到的射频信号进行解调，将载有编码信息的脉冲送给控制单元进行解码学习处理；

所述射频发送模块：将控制单元输出的载有编码信息的脉冲信号进行OOK调制并通过载波发送出去；

所述无线传感网络模块：接入无线传感网络，接收并分析控制终端通过无线传感网络发送的控制指令；

所述控制单元：对解码与编码控制，对按键模块和显示模块控制，协调整个系统的运行，控制系统功耗；

所述电源模块，为上述显示模块、射频接收模块、射频发送模块、无线传感网络模块和控制单元提供直流电源。

根据本发明的修选实施例，还包括无线传感器网络射频端口和315Mhz的遥控射频两个端口，无线传感器网络射频端口用于接入无线传感网络，315Mhz遥控射频端口用于与315Mhz遥控器及设备进行通信。

根据本发明的修选实施例，所述射频发送模块工作频率为315MHz，最大传输功率10dBm；所述射频接收模块，接收灵敏度优于-85dBm。

根据本发明的修选实施例，所述无线传感网络模块的工作频率为433MHz，最大传输速率500kbps，最大传输功率10dBm，其数据传输速率及传输功率可调节。

根据本发明的修选实施例，上述控制终端为手机、网关。

根据本发明的修选实施例，该遥控装置采用3.3V直流工作的CMOS低功耗器件，装置最大工作电流50mA，休眠工作电流小于0.5mA。

一种基于无线传感网络的学习型双射频接口遥控装置的应用方法，包括以下步骤：

所述射频接收模块接收不同编码格式的315Mhz射频信号，并对该射频信号进行解调得到多组编码信息的脉冲信号，并将该脉冲信号传输给控制单元； 

所述控制单元接受上述脉冲信号形成中断，接受上述含有编码信息的脉冲信号，并将该编码信息存储在FLASH中，并根据控制信息读取FLASH中的编码信息，生成315Mhz射频调制信号；

所述射频发送模块将上述生成的315Mhz射频调制信号发射出去。

本发明实施例的基于无线传感网络学习型双射频接口遥控装置，通过对多种不同编码格式的315Mhz遥控设备的遥控器进行完整记录与重现，能最大程度的实现315Mhz遥控器的兼容性和通用性，避免了每个遥控设备均需配备遥控器而引起的使用不便。同时，该遥控装置具有无线传感网络模块，可使遥控设备形成网络，从而进行协同工作和联动，提升已有遥控设备的智能化。从而达到了兼容的遥控不同315Mhz遥控设备并使其加入无线传感网络成为其网络节点目的。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为基于无线传感网络的学习型双射频接口遥控装置的硬件系统框图；

图2为基于无线传感网络的学习型双射频接口遥控装置的智能化学习说明图；

图3为基于无线传感网络的学习型双射频接口遥控装置的软件流程图。

具体实施方式

图1所示，一种基于无线传感网络的学习型双射频接口遥控装置，其特征在于，包括无线传感网络模块、按键模块、显示模块、射频接收模块、电源模块、射频发送模块和控制单元；按键模块和射频接收模块分别连接于控制单元，控制单元分别连接于显示模块与射频发送模块，控制单元与无线传感网络模块互相连接，控制单元内置FLASH；按键模块：选择遥控装置的工作模式；显示模块：显示学习后的编码信息所存储位置，以及射频发送模块所发编码信息的存储位置，及所述编码学习与所述发送编码信息是否成功的信息；射频接收模块：对收到的射频信号进行解调，将载有编码信息的脉冲送给控制单元进行解码学习处理；射频发送模块：将控制单元输出的载有编码信息的脉冲信号进行OOK调制并通过载波发送出去；无线传感网络模块：接入无线传感网络，接收并分析控制终端通过无线传感网络发送的控制指令；控制单元：对解码与编码控制，对按键模块和显示模块控制，协调整个系统的运行，控制系统功耗；电源模块，为上述显示模块、射频接收模块、射频发送模块、无线传感网络模块和控制单元提供直流电源。

另外，本遥控装置还包括无线传感器网络射频端口和315Mhz的遥控射频两个端口，无线传感器网络射频端口用于接入无线传感网络，315Mhz遥控射频端口用于与315Mhz遥控器及设备进行通信。

其中射频发送模块工作频率为315MHz，最大传输功率10dBm；射频接收模块，接收灵敏度优于-85dBm。无线传感网络模块的工作频率为433MHz，最大传输速率500kbps，最大传输功率10dBm，其数据传输速率及传输功率可调节。控制终端为手机、网关。该遥控装置采用3.3V直流工作的CMOS低功耗器件，装置最大工作电流50mA，休眠工作电流小于0.5mA。

本发明的技术方案还提供了一种基于无线传感网络的学习型双射频接口遥控装置的应用方法，包括以下步骤：

射频接收模块接收不同编码格式的315Mhz射频信号，并对该射频信号进行解调得到多组编码信息的脉冲信号，并将该脉冲信号传输给控制单元； 

控制单元接受上述脉冲信号形成中断，接受含有编码信息的脉冲信号，并将该编码信息存储在FLASH中，并根据控制信息读取FLASH中的编码信息，生成315Mhz射频调制信号；

射频发送模块将上述生成的315Mhz射频调制信号发射出去。

装置完成布设后上电，等待初始化完成，无线传感网络模块的入网指示灯亮起表示装置已经加入无线传感网络中，可以正常接收无线传感网络发送的控制指令。

学习目标315Mhz遥控器的编码，这部分工作由射频接收模块、按键模块、显示模块及控制单元协同完成。操作按键使学习型遥控装置进入学习模式，进入学习模式后根据显示模块显示的内容操作按键，使学习型遥控装置进入相应的学习状态，然后按下被学习315Mhz遥控器需学习的按键，等待学习结束，根据显示模块显示的内容来判断编码学习是否成功。成功学习后编码信息将存入控制单元的FLASH中，以防掉电后丢失。完成对被学习315Mhz遥控器按键功能的学习后，根据显示模块显示的内容操作按键使系统退出学习模式，转而进入等待用户按键操作或无线传感网络命令的模式。

在进入学习状态时，由于被学习遥控器的编码方式是未知和多样的，无法分析出一组键码波形的具体码值，因此，在学习某被学些按键的编码时，只记录该按键发出的编码的波形，而不去分析其具体值。如图2所示，具体记录编码波形的方式：

以a点为起始点，记录b点距a点的时间间隔t1，

以b点为起始点，记录c点距b点的时间间隔t2，

以此类推

记录下t1、t2……、tn这些数据，从而记录下整个波形的信息。装置存储所学习数字序列信息，并根据操作命令读取相应数字序列，将其调制到所述载波上并发射。

装置进入等待用户按键操作或无线传感网络命令的模式后，进入休眠状态。其作为无线传感网络中的一个网络节点，能够接收来自无线传感网络的控制指令，从而实现对目标315Mhz遥控设备的远程控制。装置中的无线传感网络模块接收到来自无线传感网络的命令后，控制单元被唤醒并执行控制命令。控制单元根据接收到的控制指令调用内部FLSAH中相关的编码参数重新编码，并控制射频发送模块将编码信息发送出去，以实现控制315Mhz遥控设备的目的。

无线传感网络模块中运行无线传感器网络协议，网络中节点自动建网、自动建立维护路由。网络协议采用分层设计，分为物理层、路由层、网络层、应用层。物理层实现通信模块的控制，数据收发，路由层实现节点之间管理，帧传输，网络层的数据通信，包括路由操作，应用层完成系统应用、设备控制等，进行数据的采集，帧解析功能。

无线传感网络中设备包括节点、基站、路由和网关，构成簇树状网络结构。网络建立过程为：基站启动后，进入监听状态，当接收到节点的入网请求，建立以基站为核心的星型网络；当接其他基站的数据帧时，建立基站之间的路由；当接收到网络数据帧时，建立基站与网络之间的路由。网络中的设备可根据预设置时间进行网络更新和维护，以保证数据传输通畅。无线信号采取载波侦听多路访问／冲突避免机制控制数据的发送竞争。

该学习型遥控装置如不加入无线传感网络，可当作普通315Mhz遥控设备的遥控器来使用。装置进入休眠状态后，用户进行按键操作即可将其直接唤醒，由控制单元来处理按键信息，根据操作的结果进行编码的学习或发送。

无线传感网络模块工作频率为433MHz，数据传输速率及功率可调，最大传输速率500kbps，最大传输功率10dBm。无线传感网络模块可采用垂直极化方向的定向橡胶天线，最大天线增益3dBi，最大驻波比2.0。

装置内置可充电锂电池。采用220V交流市电供电，AC 220V进行供电，经内部交流-直流转换模块转换成为直流电供电。

软件工作流程：

如土所示，首先系统上电，完成一系列硬件初始化工作，初始化完成后系统进入睡眠模式。

在睡眠模式下，系统可由两种方式唤醒，一种是用户操作按键触发端口的中断唤醒系统，另一种是无线传感网络模块接收到控制指令后通过端口中断唤醒系统。系统唤醒后，系统根据触发唤醒的方式不同判断是用户按键操作，还是接收到无线传感网络发送来的控制命令操作。

用户按键操作唤醒系统后，控制单元根据用户操作的情况，一方面通过显示模块进行相应的提示，另一方面会根据操作的结果来决定进入何种工作模式，即编码学习、编码发送、无操作这三种。在用户按键操作结束后，系统重新进入睡眠模式。

无线传感网络模块接收到控制指令将系统唤醒后，系统会判断指令是否正确，若指令正确，则调用相关FLASH中的编码参数，然后进行一系列的编码发送操作，编码发送完成后，重新进入睡眠模式；当命令不正确时，系统会直接进入睡眠模式。

本发明采用了智能化的编解码算法，采用记录脉冲波形的脉宽来记录被学习命令，其编解码方式通用性强、编解码成功率高，使用方便，可以手动控制，也可通过手机、家庭网关等控制终端进行远程控制。本装置采用射频无线传输技术，并使用普通家用插座供电，使其即插即用，布设、维护简单，并能降低成本。采用地址、密码滤波和抗干扰措施，使其工作可靠，持续工作能力强。在家用电器设备控制、智能家居设备管理、智能社区设备管理等方面有广阔应用前景。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于无线传感网络的学习型双射频接口遥控装置，其特征在于，包括无线传感网络模块、按键模块、显示模块、射频接收模块、电源模块、射频发送模块和控制单元；按键模块和射频接收模块分别连接于控制单元，控制单元分别连接于显示模块与射频发送模块，控制单元与无线传感网络模块互相连接，控制单元内置FLASH；

所述按键模块：选择工作模式；

所述显示模块：显示学习后的编码信息所存储位置，以及射频发送模块所发编码信息的存储位置，及所述编码学习与所述发送编码信息是否成功的信息；

所述射频接收模块：对收到的射频信号进行解调，将载有编码信息的脉冲送给控制单元进行解码学习处理；

所述射频发送模块：将控制单元输出的载有编码信息的脉冲信号进行OOK调制并通过载波发送出去；

所述无线传感网络模块：接入无线传感网络，接收并分析控制终端通过无线传感网络发送的控制指令；

所述控制单元：对解码与编码控制，对按键模块和显示模块控制，协调整个系统的运行，控制系统功耗；

所述电源模块，为上述显示模块、射频接收模块、射频发送模块、无线传感网络模块和控制单元提供直流电源。

2.根据权利要求书1所述的基于无线传感网络的学习型双射频接口遥控装置，其特征在于，还包括无线传感器网络射频端口和315Mhz的遥控射频两个端口，无线传感器网络射频端口用于接入无线传感网络，315Mhz遥控射频端口用于与315Mhz遥控器及设备进行通信。

3.根据权利要求书1所述的基于无线传感网络的学习型双射频接口遥控装置，其特征在于，所述射频发送模块工作频率为315MHz，最大传输功率10dBm；所述射频接收模块，接收灵敏度优于-85dBm。

4.根据权利要求书1所述的基于无线传感网络的学习型双射频接口遥控装置，其特征在于，所述无线传感网络模块的工作频率为433MHz，最大传输速率500kbps，最大传输功率10dBm，其数据传输速率及传输功率可调节。

5.根据权利要求书1所述的一种基于无线传感网络的学习型双射频接口遥控装置，其特征在于，上述控制终端为手机、网关。

6.根据权利要求书1所述的一种基于无线传感网络的学习型双射频接口遥控装置，其特征在于，该遥控装置采用3.3V直流工作的CMOS低功耗器件，装置最大工作电流50mA，休眠工作电流小于0.5mA。

7.根据权利要求书1至6所述的一种基于无线传感网络的学习型双射频接口遥控装置的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述射频接收模块接收不同编码格式的315Mhz射频信号，并对该射频信号进行解调得到多组编码信息的脉冲信号，并将该脉冲信号传输给控制单元； 

所述控制单元接受上述脉冲信号形成中断，接受上述含有编码信息的脉冲信号，并将该编码信息存储在FLASH中，并根据控制信息读取FLASH中的编码信息，生成315Mhz射频调制信号；

所述射频发送模块将上述生成的315Mhz射频调制信号发射出去。

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