CN103295388A - 一种基于光通信的玩具遥控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于光通信的玩具遥控系统，其包括用于根据用户指令发射光信号的光信号发射系统和设置于遥控玩具上的光信号接收和处理系统，光信号接收和处理系统包括用于检测所述光信号并将光信号转换为电流信号的光信号检测模块，用于将电流信号转换为电压信号的电压信号转换模块，用于将电压信号转换为数字信号的数字信号获取模块，用于将数字信号解码为用户指令的解码模块以及用于根据用户指令控制所述遥控玩具动作的信号判断模块。本发明采用可见光通信的方式实现玩具汽车或玩具飞机的遥控功能，相比电磁无线遥控模式，无需额外设置天线，使得遥控模块，也即本发明中的光信号发射系统能集成于各类常见的儿童玩具中。

Description

一种基于光通信的玩具遥控系统

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种基于光通信的玩具遥控系统。

背景技术

随着经济的发展，家庭里面小孩拥有的玩具数量越来越多，常见的有玩具手机、遥控玩具小汽车、遥控玩具飞机等。

现有的遥控玩具均需要自带遥控器，且通常采用的是电磁波无线遥控的模式。采用电磁波无线遥控一方面需要在遥控器上增设比较长的天线装置，天线装置不方便集成于其他玩具，例如玩具手机中；另一方面无线电磁波遥控传输距离较远，当小孩利用遥控器遥控玩具汽车或玩具飞机玩耍时，由于较远的电磁波传输距离导致小孩在不经意间将玩具飞机或玩具汽车脱离视线外，容易造成玩具飞机或玩具汽车的丢失，也容易使得玩具飞机或玩具汽车在脱离视线后给他人造成财产或人身的安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种安全性能好、传输距离可控且使用方便的基于光通信的玩具遥控系统。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种基于光通信的玩具遥控系统，其包括用于根据用户指令发射光信号的光信号发射系统和设置于遥控玩具上的光信号接收和处理系统，所述光信号接收和处理系统包括用于检测所述光信号并将所述光信号转换为电流信号的光信号检测模块，用于将所述电流信号转换为电压信号的电压信号转换模块，用于将所述电压信号转换为数字信号的数字信号获取模块，用于将所述数字信号解码为用户指令的解码模块以及用于根据所述用户指令控制所述遥控玩具动作的信号判断模块。

进一步地，所述信号判断模块还包括比对模块，所述比对模块判断所述解码模块解码得到的用户指令是否符合预设条件，若符合则根据所述用户指令控制所述遥控玩具动作。

进一步地，所述电压信号转换模块采用对数放大器将所述电流信号转换为电压信号。

进一步地，所述数字信号获取模块包括运算放大器与比较器，所述电压信号分别输出至所述运算放大器与所述比较器，所述运算放大器输出所述电压信号的平均伏值至所述比较器，所述比较器比对所述电压信号的伏值与所述平均伏值，当所述电压信号的伏值高于所述平均伏值时输出数字信号“1”，当所述电压信号的伏值低于所述平均伏值时输出数字信号“0”。

进一步地，所述光信号发射系统包括光信号发射模块，用于存储用户指令的指令存储模块，用于将所述用户指令编码为二进制编码的编码模块，用于将所述二进制编码转换为上下沿触发信号的信号转换模块，用于根据所述上下沿触发信号驱动所述光信号发射模块发出可见光信号的驱动模块。

进一步地，所述光信号发射系统集成于遥控器、手机、手电筒、MP3、平板电脑或玩具手机中。

进一步地，所述光信号发射系统集成于玩具手机中，所述光信号发射模块设置于所述玩具手机四周。

进一步地，所述玩具手机包括多个数字按键以及第一功能按键与第二功能按键，第一功能按键用于使得所述多个数字按键实现控制所述遥控玩具运动的第一功能，第二功能按键用于使得所述多个数字按键实现不同于第一功能的第二功能。

进一步地，所述第二功能按键用于使得所述多个数字按键实现播放歌曲、诗词的第二功能。

进一步地，所述光信号为LED光信号。

本发明采用可见光通信的方式实现玩具汽车或玩具飞机的遥控功能，相比电磁无线遥控模式，无需额外设置天线，使得遥控模块，也即本发明中的光信号发射系统能集成于各类常见的儿童玩具中。另一方面，由于无线电磁波的频率在现阶段被占用较多，设计者不能自如的设计所需频段，从而导致无线电磁波遥控玩具的控制范围不能自如设计，而光通信传输速率也高达每秒千兆且频段几乎没被占用，频谱资源非常丰富，从而能够自如设计所需频段。在遥控玩具中，在设计时便能限制控制范围，使得玩具飞机或玩具火车不至于脱离儿童视线。另外，本发明将光信号发射系统集成于玩具手机中，使得玩具手机不仅具有之前的播放歌曲等功能还具有遥控玩具汽车或玩具飞机运动的功能，提升了玩具的使用效率。

附图说明

图1为本发明基于光通信的玩具遥控系统的结构示意图；

图2为光信号发射系统的结构示意图；

图3为集成有光信号发射系统的玩具手机的结构示意图；

图4为光信号接收和处理系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明基于光通信的玩具遥控系统的结构示意图。图1中，该系统包括光信号发射系统1以及光信号接收和处理系统2。光信号发射系统1将使用者的操作指令以可见光形式发射出去，该可见光可为LED光；多个光信号接收和处理系统2接收到可见光信号后将其解码、比对并最终输出控制信号给玩具。

请参照图2，图2为光信号发射系统1的结构示意图。光信号发射系统1包括光信号发射模块10，本实施例中，光信号发射模块10即为LED灯；用于存储用户指令的指令存储模块11，指令存储模块11中存储的指令可为控制玩具前进、后退、转向、起飞、降落等指令；用于将指令存储模块11中存储的用户指令编码为二进制编码的编码模块12，本实施例中，可通过曼彻斯特编码方式将所述指令编码为二进制数据；用于将所述二进制数据转换为上下沿触发信号的信号转换模块13；用于根据所述上下沿触发信号驱动所述光信号发射模块10发出可见光信号的驱动模块14。具体地，当驱动模块14接收到上升沿触发信号时触发光信号模块10亮起，当驱动模块14接收到下降沿触发信号时触发光信号发射模块10熄灭。优选地，为了保证指令的安全性和稳定性，在编码模块12后还包括第一校验模块15，第一校验模块15校验编码模块12编码的二进制编码是否出现差错。本实施例中，第一校验模块15采用CRC(Cyclic Redundancy Check)校验运算方式对二进制编码校验。

本实施例中，指令存储模块11、编码模块12、信号转换模块13、校验模块15可集成于MCU(Micro Control Unit)中。光信号发射系统1可制作为单独的光信号发射器，也可集成于可发出可见光的各类便携设备中，例如集成于手机、MP3、手电筒、平板电脑等中。

本发明光信号发射系统1集成于玩具手机中，使得玩具手机不仅具有之前的播放歌曲等功能还具有遥控玩具汽车或玩具飞机运动的功能。如图3所示，图3为集成有光信号发射系统的玩具手机的结构示意图。图3中，玩具手机包括数字“1”至数字“9”九个按键，还包括第一功能按键“S”以及第二功能按键“C”。当使用者按下第二功能按键“S”时，玩具手机实现常规玩具手机的功能，例如数字“1”至数字“9”分别用于使得玩具手机播放歌曲、诗词等。当使用者切换至第一功能按键“C”时，各数字按键用于控制玩具汽车或玩具飞机的运动，该些数字按键发出的指令被传输至指令存储模块11，例如数字“2”、“4”、“6”、“8”用于控制玩具汽车或玩具飞机前进、左转、右转、后退等功能。同时，为了使得玩具汽车或玩具飞机能更好的接收玩具手机发出的指令，将光信号发射模块10制成LED灯带使LED灯带围绕玩具手机设置；另外，也可以将光信号接收和处理系统2中的光信号检测模块设置于受控玩具的四周。

如图4所示，图4为光信号接收和处理系统2的结构示意图。光信号接收和处理系统2包括光信号检测模块20、所述光信号检测模块20用于检测光信号发射系统1发射的光信号并将该光信号转换为电流信号；用于将所述电流信号转换为电压信号的电压信号转换模块21，本实施例中，电流信号通过对数放大器被转换为电压信号；用于将所电压信号转换为数字信号的数字信号获取模块22；本实施例中，数字信号获取模块22包括运算放大器220以及比较器221，电压信号分别输出至运算放大器220和比较器221，其中运算放大器220将电压信号的全部伏值求解运算得到其平均伏值并将该平均伏值输出至比较器221，比较器221根据该平均伏值对电压信号进行判别，当电压信号的伏值低于平均伏值时输出数字信号“0”，当电压信号的伏值高于平均值时输出数字信号“1”；用于将数字信号解码为光信号发射系统1发出的指令的解码模块23，解码模块23的解码方式与编码模块12的编码方式对应，本实施例中即为曼彻斯特解码方式；信号判断模块24，用于根据解码得到的用户指令控制电器电源通断。优选地，所述信号判断模块24中还包括比对模块，该比对模块用于判断解码得到的指令是否符合预设条件，若符合则根据指令对遥控玩具进行相应前进、后退或转弯等操作，若不符合则可以选择不动作或输出报警信息。该预设条件可以是解码得到的指令与存储在信号判断模块24内部的指令一致，也可以是解码得到的指令与存储在信号判断模块24内部的指令存在对应关系。

优选地，在解码模块23后还包括第二校验模块25，第二校验模块25校验解码模块23解码出来的指令是否出现差错。本实施例中，第二校验模块25同样采用CRC(Cyclic Redundancy Check)校验运算方式对解码模块23解码出来的指令校验。

本发明采用可见光通信的方式实现玩具汽车或玩具飞机的遥控功能，相比电磁无线遥控模式，无需额外设置天线，使得遥控模块，也即本发明中的光信号发射系统能集成于各类常见的儿童玩具中。另一方面，由于无线电磁波的频率在现阶段被占用较多，设计者不能自如的设计所需频段，从而导致无线电磁波遥控玩具的控制范围不能自如设计，而光通信传输速率也高达每秒千兆且频段几乎没被占用，频谱资源非常丰富，从而能够自如设计所需频段。在遥控玩具中，在设计时便能限制控制范围，使得玩具飞机或玩具火车不至于脱离儿童视线。

Claims (10)

1.一种基于光通信的玩具遥控系统，其特征在于：包括用于根据用户指令发射光信号的光信号发射系统和设置于遥控玩具上的光信号接收和处理系统，所述光信号接收和处理系统包括用于检测所述光信号并将所述光信号转换为电流信号的光信号检测模块，用于将所述电流信号转换为电压信号的电压信号转换模块，用于将所述电压信号转换为数字信号的数字信号获取模块，用于将所述数字信号解码为用户指令的解码模块以及用于根据所述用户指令控制所述遥控玩具动作的信号判断模块。

2.如权利要求1所述的玩具遥控系统，其特征在于：所述信号判断模块还包括比对模块，所述比对模块判断所述解码模块解码得到的用户指令是否符合预设条件，若符合则根据所述用户指令控制所述遥控玩具动作。

3.如权利要求1所述的玩具遥控系统，其特征在于：所述电压信号转换模块采用对数放大器将所述电流信号转换为电压信号。

4.如权利要求1或5所述的玩具遥控系统，其特征在于：所述数字信号获取模块包括运算放大器与比较器，所述电压信号分别输出至所述运算放大器与所述比较器，所述运算放大器输出所述电压信号的平均伏值至所述比较器，所述比较器比对所述电压信号的伏值与所述平均伏值，当所述电压信号的伏值高于所述平均伏值时输出数字信号“1”，当所述电压信号的伏值低于所述平均伏值时输出数字信号“0”。

5.如权利要求1所述的玩具遥控系统，其特征在于：所述光信号发射系统包括光信号发射模块，用于存储用户指令的指令存储模块，用于将所述用户指令编码为二进制编码的编码模块，用于将所述二进制编码转换为上下沿触发信号的信号转换模块，用于根据所述上下沿触发信号驱动所述光信号发射模块发出可见光信号的驱动模块。

6.如权利要求5所述的玩具遥控系统，其特征在于：所述光信号发射系统集成于遥控器、手机、手电筒、MP3、平板电脑或玩具手机中。

7.如权利要求6所述的玩具遥控系统，其特征在于：所述光信号发射系统集成于玩具手机中，所述光信号发射模块设置于所述玩具手机四周。

8.如权利要求7所述的玩具遥控系统，其特征在于：所述玩具手机包括多个数字按键以及第一功能按键与第二功能按键，第一功能按键用于使得所述多个数字按键实现控制所述遥控玩具运动的第一功能，第二功能按键用于使得所述多个数字按键实现不同于第一功能的第二功能。

9.如权利要求8所述的玩具遥控系统，其特征在于：所述第二功能按键用于使得所述多个数字按键实现播放歌曲、诗词的第二功能。

10.如权利要求1所述的玩具遥控系统，其特征在于：所述光信号为LED光信号。

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