CN102625530A

CN102625530A - 基于ieee802.15.4的led灯光遥控系统

Info

Publication number: CN102625530A
Application number: CN2012100673430A
Authority: CN
Inventors: 梅志国
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2032-03-14
Also published as: CN102625530B

Abstract

本发明涉及基于IEEE802.15.4的LED灯光遥控系统，其包括多个遥控器及多个LED控制模块，遥控器与遥控器之间、遥控器与LED控制模块之间均通过IEEE802.15.4无线网络进行通信，单个LED控制模块连接一个或多个LED灯。本发明采用IEEE802.15.4无线网络使遥控器与LED控制模块进行无线连接，可以方便地组成多个不同的灯光场景，避免了物理布线方式的烦恼，降低了成本及安装难度，而且，灯光场景可以通过遥控器随意设置，只要设置任一遥控器，其余的遥控器的数据也随之同步，操作起来十分方便简单。

Description

基于IEEE802.15.4的LED灯光遥控系统

技术领域

本发明涉及灯光遥控技术，具体涉及无线LED灯光遥控系统。

背景技术

现有的LED通过电流或者电压的控制已经可以显示几百上千种颜色变化，小型化装饰灯到大型装饰幕墙已经应用广泛。

LED应用到通用照明市场经过漫漫长路，现在发光效率低，散热不好，成本过高问题已经得到很好的解决，已经开始逐步进入家庭照明及装饰灯市场。

现在大部分家庭照明电路中还是在沿用传统照明的控制方式，在该的控制方式下大部分仅只能使用物理布线方式实现单路或者多路照明系统的开关或者亮度控制，当变化场景时需要拆除旧有的物理布线重新进行布线控制，成本高昂并且非常不便捷。特别个性化市场正在高速发展中，并不能满足随意组合各路照明应用不同的亮度和色彩进行复杂的场景控制。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种成本低、安装方便、操作简单的基于IEEE 802.15.4的LED灯光遥控系统。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于IEEE802.15.4的LED灯光遥控系统，其包括多个遥控器及多个LED控制模块，遥控器与遥控器之间、遥控器与LED控制模块之间均通过IEEE802.15.4无线网络进行通信，单个LED控制模块连接一个或多个LED灯。

遥控器与LED控制模块按如下步骤进行操作：其中一遥控器向IEEE802.15.4无线网络内的所有LED控制模块发送查询广播，当任一LED控制模块接收到所述查询广播后把其相应的参数信息发送给该遥控器，该遥控器对该LED控制模块进行识别并存储该LED控制模块相应的参数信息；通过该遥控器对已识别的LED控制模块进行灯光场景设置；该遥控器将其所存储的参数信息及灯光场景设置信息发送给其余的遥控器进行数据同步。

优选的，遥控器与LED控制模块的内置软件更新过程为：用外置存储器对某一遥控器的内置软件进行更新，该遥控器通过IEEE802.15.4无线网络向其他遥控器和/或LED控制模块发送软件版本查询指令，若其他遥控器和/或LED控制模块的内置软件的版本为旧版本，该遥控器则通过IEEE802.15.4无线网络对其他遥控器和/或LED控制模块的内置软件进行在线更新。

优选的，多个遥控器之间以单跳星型网状结构组成IEEE802.15.4无线网络，在IEEE802.15.4无线网络中，只有一个遥控器作为网络中心节点，其余遥控器作为网络子节点，网络中心节点定时广播中心节点信息，当网络子节点发现中心节点信息停止后，多个网络子节点之间进行协调，其中一网络子节点成为新的网络中心节点并重新向该IEEE802.15.4无线网络广播中心节点信息。

优选的，在该遥控器将其所存储的参数信息及灯光场景设置信息发送给其余的遥控器进行数据同步的步骤中：若其余的遥控器中存在有进入休眠状态的遥控器，该遥控器先对进入休眠状态的遥控器进行唤醒后再进行数据同步。

优选的，所述遥控器包括触摸屏、显示屏、主控制处理器、无线收发控制电路，触摸屏、显示屏、无线收发控制电路分别与主控制处理器电性连接；所述LED控制模块包括无线收发电路、LED驱动电路、单片机控制电路，无线收发电路、LED驱动电路分别与单片机控制电路电性连接，LED驱动电路与一个或多个LED灯连接；无线收发控制电路通过IEEE802.15.4无线网络与无线收发电路无线连接。

本发明与现有技术相比，采用IEEE802.15.4无线网络使遥控器与LED控制模块进行无线连接，可以方便地组成多个不同的灯光场景，避免了物理布线方式的烦恼，降低了成本及安装难度；而且，灯光场景可以通过遥控器随意设置，只要设置任一遥控器，其余的遥控器的数据也随之同步，操作起来十分的方便简单。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的基于IEEE802.15.4的LED灯光遥控系统的结构示意图；

图2为图1的遥控器的结构方框图；

图3为图1的LED控制模块的结构方框图；

图4为为本发明较佳实施例的基于IEEE802.15.4的LED灯光遥控系统的数据更新示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，以便于更清楚的理解本发明所要求保护的技术思想。

如图1、图2和图3所示，一种基于IEEE802.15.4的LED灯光遥控系统，其包括多个遥控器（图中以两个遥控器来示意）、多个LED控制模块（图中以两个LED控制模块来示意）。每个遥控器分别通过IEEE802.15.4无线网络与每个LED控制模块无线连接，每个LED控制模块与四个LED灯连接。

本实施例较为优选的结构：遥控器包括触摸屏、显示屏、主控制处理器、无线收发控制电路，触摸屏、显示屏、无线收发控制电路分别与主控制处理器电性连接。LED控制模块包括无线收发电路、LED驱动电路、单片机控制电路，无线收发电路、LED驱动电路分别与单片机控制电路电性连接。具体的，每个LED驱动电路与四个LED灯连接；每个无线收发控制电路分别通过IEEE802.15.4无线网络与每个无线收发电路无线连接。

每个LED灯的灯光颜色可以相异，如本实施例的四个LED灯可分别为红色LED灯、绿色LED灯、蓝色LED灯及白色LED灯。

遥控器之间也通过IEEE802.15.4无线网络连接。

此外，本实施例的遥控器、LED控制模块、LED灯的数量均可以是任意的，数量取决于使用要求。

本实施例的各模块功能如下：

遥控器与LED控制模块使用IEEE802.15.4无线网络进行通信，通信网络星状网络，一个遥控器作为主要节点，其他的单个或者多个遥控器作为子节点。主要用于LED灯光控制命令发送及LED灯组状态信息的回送。

遥控器与遥控网络是使用IEEE802.15.4无线网络进行通信，通信网络为对等网络，主要用于LED灯光场景配置数据同步传输及软件在线更新功能。

触摸屏与显示屏幕使用硬件电路连接至遥控器的主控制处理器进行运行在遥控上的软件显示及操作，直观便捷。主控制处理器与无线收发控制电路使用标准的串口（UART）进行通信，使用专属的通信协议进行控制命令发送及返回信息收取。

无线收发电路与LED驱动电路是使用单个或者多个脉宽信号单片机控制电路连接，主要用于无线收发电路接收到LED灯光控制命令时将命令转换成控制信号控制LED灯光的亮度和色彩。

当软件需要更新符合更复杂的场景应用时，遥控器控制软件及无线收发电路内置软件可以进行在线更新，当遥控器端软件和LED端软件已经不能满足更复杂的场景控制时，本实施例中将有一个无线在线更新功能（OTA 空中传送）。直接使用一台遥控器可以更新使用中的LED的软件信息而不需要任何拆装。

本实施例涉及到的软件程序可以存储在主控制处理器的内置存储器内或单片机控制电路的内置存储器内。

本实施例具体的实现方法如下：

遥控器与LED控制模块按如下步骤进行操作：其中一遥控器向IEEE802.15.4无线网络内的所有LED控制模块发送查询广播，当任一LED控制模块接收到所述查询广播后把其相应的参数信息发送给该遥控器，该遥控器对该LED控制模块进行识别并存储该LED控制模块相应的参数信息，所述参数信息包括LED控制模块的网络地址信息、LED灯控制信息、LED控制模块的地理位置信息等；通过该遥控器对已识别的LED控制模块进行灯光场景设置；该遥控器将其所存储的参数信息及灯光场景设置信息发送给其余的遥控器进行数据同步，若其余的遥控器中存在有进入休眠状态的遥控器，该遥控器先对进入休眠状态的遥控器进行唤醒后再进行数据同步。

具体的，1. LED控制模块的无线收发电路的识别。无线收发控制电路与无线收发电路之间通信使用的是IEEE802.15.4标准，在该标准中定义了通信时必须要有域地址及网络地址。所有的无线收发电路与无线收发控制电路默认为同一组域地址，网络地址使用硬件ID生成，遥控器可以设置为同一组域地址进行对该网络内查询广播，当LED控制模块的无线收发电路的接收到查询命令后返回自己的网络信息等参数给遥控器，遥控器依据相关的网络信息建立数据库存储相关信息。

2. LED控制模块的识别，使用者在遥控器上搜索到相关的无线收发电路网络信息时可以取出进行整理，编辑相关的区域或者类型信息，定义LED信息加以保存。经过此步操作后，遥控器已经可以对单个灯组进行LED等灯光控制。

3. 局部场景的识别，当已经确定LED控制模块的信息后，可以针对局部的LED灯进行的灯光设置，并且支持将灯光参数添加至用户需要设置的局部场景中。

4. 全局场景的识别，当已经确定LED控制模块的信息后，可以使用局部场景和单个或者多个灯组设定进行全局设定。

5. 当确定LED控制模块的信息后，可以进行遥控器数据同步，这样在场景中有多个遥控器时不会出现部分LED信息缺失。在局部场景或者全局场景设置完成后也可以进行场景同步，不需要在不同的遥控器进行同样的手工设定。

6. 无线收发电路内置软件在线更新，通常的复杂场景可以由遥控器控制，在LED控制模块的无线收发电路中也可以内置一些场景应用模式，当无线收发电路中的内置场景或者控制信号不能满足一些特定的场景，我们可以使用遥控器对所有的LED控制模块进行在线更新软件。具体的，如图4所示，遥控器与LED控制模块的内置软件更新过程为：用外置存储器对某一遥控器的内置软件进行更新，例如，用TF卡将新版本的软件拷贝到该遥控器中，通过触摸屏操作该遥控器通过IEEE802.15.4无线网络向其他遥控器和/或LED控制模块发送软件版本查询指令，若其他遥控器和/或LED控制模块的内置软件的版本为旧版本，该遥控器则通过IEEE802.15.4无线网络对其他遥控器和/或LED控制模块的内置软件进行在线更新。更新时，该遥控器会把新的数据写到其内置存储器中，按顺序读取数据发送到指定的遥控器和/或LED控制模块，指定的遥控器和/或LED控制模块将接收到的数据写到一个临时保存区域（如主控器处理器或单片机控制电路的SPI FLASH区域），当所有数据接收完毕后，进行数据校验，数据校验通过后将数据写入到指定的遥控器和/或LED控制模块的内置存储器中。

本实施例的多个遥控器之间以单跳星型网状结构组成IEEE802.15.4无线网络，在IEEE802.15.4无线网络中，只有一个遥控器作为网络中心节点，其余遥控器作为网络子节点，网络中心节点定时广播中心节点信息，当网络子节点发现中心节点信息停止后，多个网络子节点之间进行协调，其中一网络子节点成为新的网络中心节点并重新向该IEEE802.15.4无线网络广播中心节点信息。具体的，在单跳星型网络中，网络中心节点会定时进行中心节点网络广播，当IEEE802.15.4无线网络中的设备发现网络中心节点的广播消息停止后，次要的有高优先权的遥控器立即修改自己的网络地址并对外声明，自己成为该网络的网络中心节点。该网络中所有遥控器中，只有一个遥控器作为网络中心节点，其他的遥控器仅作为网络子节点，和LED控制模块的无线收发电路处于同一个位置。网络中心节点的功能与其他遥控器一致，其他遥控器进行场景设定或者场景控制不需要通过网络中心节点控制，但保存任何参数设定的时候，必须会将数据同步给网络中心节点，网络中心节点根据不同的遥控器网络地址顺序同步相关参数，保持任何一个遥控器中配置的参数一致，并且维持网络结构完整。若遥控器开启时，会自动查找网络中心节点，当网络中心节点不存在时，此时该网络中肯定不存在其他遥控器，修改自己的网络地址为网络中心节点地址，并对外声明。查找到网络中心节点的时候，开始扫描该网络内的无线收发电路，查询网络地址，鉴定自己的地址是否合法，合法后查找其余的遥控器地址，确定其余的遥控器的地址顺序，决定自己提升为网络中心节点的优先权。

需要说明的是，在IEEE802.15.4无线网络中，假如未使用Zigbee协议，通常不会进行自动组网，在含有Zigbee的协议网络组网时必须要有协调器，在协调中进行组网调整，网络子节点自动加入网络，所有的网络参数由协调器进行分配。这种方式，在需要知道特定的节点位置，这种情况的网络情况相对复杂，并且会存在多个网络中的网络设备成为孤儿时自动加入另一个存在的网络。假如应用在智能家居中，两个地理位置邻近网络容易出现混乱，例如不同的家庭应用了相同的设备组成了不同的网络。

在本实施例中，IEEE802.15.4无线网络中并未使用Zigbee协议，所有原始出厂的设备使用相同的域地址，网络地址使用无线收发电路、无线收发控制电路的物理地址并应用特殊的算法设定自己的合法网络地址。又由于本实施例采用用单跳星型网络结构组网，设备之间的数据更新需要通过网络中心节点来实现，因此，在单跳星型网络中，遥控器之间的数据同步过程如下：非中心节点遥控器搜索网络设备时通知次要的有优先权的遥控器提升为中心节点并将自己的域地址修改为出厂域地址，非中心节点遥控器将直接将自己域地址修改为出厂域地址，扫描出厂网络内无线收发模块，取回相关参数。根据需要对无线收发电路进行参数设定，并保存到遥控器内置存储器中，设定完成后还原回原先家庭设定的域地址，通知网络中心节点的遥控器降权，将自己提升为网络中心节点，将保存的参数同步到其他的遥控器，已经进入节电休眠状态的遥控器，将会使用无线唤醒功能进行唤醒。在对出厂网络设备进行设置时，可以设置多个类别的参数，第一个类别是网络地址信息，第二个类别是无线收发电路、无线收发控制电路的设备类型，第三个类别是无线收发电路、无线收发控制电路的地理位置信息。所有的参数信息都将保存在遥控器内置存储器中，在做灯光场景自定义时备用。区域不做限制，仅依赖无线信号距离决定，无线收发电路、无线收发控制电路不做数量限制。

本实施例的效果详述如下：

1. 本实施例具有遥控系统，支持彩色屏幕显示和触摸屏操作，有直观操作的优点。

2. 无线通信模块使用了IEEE802.15.4兼容RF4CE协议的高效模块，可以实现单个多路灯光控制，易于灯光场景组合。

3. 通信网络以单跳星型拓扑组网，每个网络中默认存在一个遥控器作为网络中心节点，允许存在多个遥控器，遥控器之间协调主次顺序，当网络中心节点遥控器从网络中消失后，次要遥控器协调，其中某一个升级成为网络中心节点。

4. 网络中仅需要使用任意遥控器进行网络客户端设备设定及保存，设定完成后，设定设备将使用无线唤醒功能，唤醒所有网络中的遥控器，进行配置数据同步及备份。

5. 网络中每个的网络设备的硬件地址将使用64位IEEE地址，在设备关联中指配16位短地址通信，关联设备多达65535个，网络中器件容量多达216个，方便客户对自有网络的管理。

6. 网络信号通信中，符合工业科学医疗(ISM) 2.4GHz频段进行遥控通信，直线可视距离可达100米，穿墙（50CM厚）距离可达20米。

7. 网络中相关的配置参数及所有的终端参数数据存储在遥控器完善的数据库中，通过合理的组织，可以进行高效率、便捷的管理。

8. 应用场景时低廉的成本，随意组合不同的LED组合不同的场景无线操作，不要拆装任何电路，不要重新装修，各种复杂应用使用方便的在线更新功能。

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发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.基于IEEE802.15.4的LED灯光遥控系统，包括多个遥控器及多个LED控制模块，其特征在于，遥控器与遥控器之间、遥控器与LED控制模块之间均通过IEEE802.15.4无线网络进行通信，单个LED控制模块连接一个或多个LED灯；遥控器与LED控制模块按如下步骤进行操作：其中一遥控器向IEEE802.15.4无线网络内的所有LED控制模块发送查询广播，当任一LED控制模块接收到所述查询广播后把其相应的参数信息发送给该遥控器，该遥控器对该LED控制模块进行识别并存储该LED控制模块相应的参数信息；通过该遥控器对已识别的LED控制模块进行灯光场景设置；该遥控器将其所存储的参数信息及灯光场景设置信息发送给其余的遥控器进行数据同步。

2.如权利要求1所述的基于IEEE802.15.4的LED灯光遥控系统，其特征在于，遥控器与LED控制模块的内置软件更新过程为：用外置存储器对某一遥控器的内置软件进行更新，该遥控器通过IEEE802.15.4无线网络向其他遥控器和/或LED控制模块发送软件版本查询指令，若其他遥控器和/或LED控制模块的内置软件的版本为旧版本，该遥控器则通过IEEE802.15.4无线网络对其他遥控器和/或LED控制模块的内置软件进行在线更新。

3.如权利要求1所述的基于IEEE802.15.4的LED灯光遥控系统，其特征在于，多个遥控器之间以单跳星型网状结构组成IEEE802.15.4无线网络，在IEEE802.15.4无线网络中，只有一个遥控器作为网络中心节点，其余遥控器作为网络子节点，网络中心节点定时广播中心节点信息，当网络子节点发现中心节点信息停止后，多个网络子节点之间进行协调，其中一网络子节点成为新的网络中心节点并重新向该IEEE802.15.4无线网络广播中心节点信息。

4.如权利要求1所述的基于IEEE802.15.4的LED灯光遥控系统，其特征在于，在该遥控器将其所存储的参数信息及灯光场景设置信息发送给其余的遥控器进行数据同步的步骤中：若其余的遥控器中存在有进入休眠状态的遥控器，该遥控器先对进入休眠状态的遥控器进行唤醒后再进行数据同步。

5.如权利要求1所述的基于IEEE802.15.4的LED灯光遥控系统，其特征在于，所述遥控器包括触摸屏、显示屏、主控制处理器、无线收发控制电路，触摸屏、显示屏、无线收发控制电路分别与主控制处理器电性连接；所述LED控制模块包括无线收发电路、LED驱动电路、单片机控制电路，无线收发电路、LED驱动电路分别与单片机控制电路电性连接，LED驱动电路与一个或多个LED灯连接；无线收发控制电路通过IEEE802.15.4无线网络与无线收发电路无线连接。