CN103383808B - 基于载波通信的360度学习型红外转发系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于载波通信的360度学习型红外转发系统和方法，采用电力载波通信作为通信方式，具有可穿墙越壁，无需布线等优势，简化了红外转发系统的系统集成。一种基于载波通信的360度学习型红外转发系统包括红外转发器，控制终端、网关和服务器，红外转发器包括红外转发器电路板，红外转发器电路板上设置有学习/转发系统，所述的学习/转发系统包括单片机，单片机连接有指示灯电路、电源、电力载波模块和红外学习/发射模块，所述的电力载波模块和红外学习/发射模块均可与单片机进行双向通信，电力载波模块与单片机之间经串口通信电路连接。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体的说，涉及一种基于载波通信的360度学习型红外转发系统和方法。
背景技术
目前，家庭中空调、电视、热水器、机顶盒等电器设施都是可以用红外遥控器控制的，但是由于各种电器的厂家型号不同，不同电器遵循的红外传输规约也不尽相同，导致不同电器的遥控器不兼容。由此产生的问题是随着家中电器设备的增多，家中遥控器数量也直线上升，给使用者带来诸多不便。学习型红外转发器是解决该问题的最佳途径。
传统的学习型转发器大多采用串口有线连接或无线通信的方式，但有线连接需要增加布线，并且连线很难隐藏；无线通信传输范围较小，穿墙能力差，并且伴随着电磁辐射问题，影响人们的健康。电力载波通信是电力系统特有的通信方式，利用电力线通过载波方式将数字信号进行高速的传输，其最大的特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递，而且不受墙壁阻碍的影响，既无需额外布线，又无辐射，适于家庭使用。采用电力载波通信方式进行转发器设计可大大改善红外转发系统的结构和效率。
现有的学习红外转发器系统多为自学习系统，其原理为在转发器内部设置存储器，用于存储学习过的红外频率，当学习型红外转发器接收到命令后，在自存储器中查找是否有学习过的频率。由于学习型红外转发器的工作范围有限，当转发器应用于大型智能建筑系统等大规模系统时，由于需要控制的设备众多，当控制终端给远程设备控制信号时，若设备控制范围内的红外转发器存储器内没有相应的红外频率，需要重新学习。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种采用载波通信作为通信方法的具有学习功能的红外转发系统和方法。
本发明的技术方案是：一种基于载波通信的360度学习型红外转发系统，该红外转发系统包括红外转发器，控制终端、网关和服务器；
红外转发器有多个，各个红外转发器独立工作，多个红外转发器均通过网关与服务器相连，各个红外转发器依照规则编号，并将编号记录到控制终端
红外转发器包括学习/转发系统，所述的学习/转发系统包括单片机，单片机连接有指示灯电路、电源、电力载波模块和红外学习/发射模块，所述的电力载波模块和红外学习/发射模块均可与单片机进行双向通信，电力载波模块与单片机之间经串口通信电路连接；
红外学习/发射模块包括红外接收模块和红外发射模块，红外接收模块接收红外波形，将接收到的波形解调后存储到单片机的存储器，红外发射模块连接有多个红外发射管，红外发射管用于向外发送红外遥控信息；
电力载波模块经过网关与服务器相连，红外转发器可将学习到的红外信号信息上传到服务器，也可在服务器中查询所需的红外信号信息，并进行下载；电力载波模块还通过网关与控制终端连接，红外转发器执行控制终端的动作，控制信号经网关传递到电力载波模块，单片机识别控制信号并将信号传递到红外学习/发射模块。
优选的是：红外转发器还包括上壳体和下壳体，上壳体和下壳体的连接端面均为圆形，二者可通过卡扣卡和，红外转发器的学习/转发系统固定于上壳体；下壳体与连接端面平行的同一圆周上均匀分布有多个红外发射窗口，红外发射窗口为球形，红外发射管均匀分布在红外发射窗口所在的同一圆周上，每个红外发射窗口都相邻有红外发射管，且红外发射管的发射端与红外发射窗口相切，下壳体的中心设置有红外接收窗口。
优选的是：下壳体为弧形球壳体，红外发射窗口设置于弧形球壳体上，且红外发射窗口在水平方向上设置的角度为自水平面向上与水平面呈60度角。
优选的是：红外转发系统的控制终端可以为手机、PC机或平板电脑的一种，控制终端上配置有红外转发系统的控制软件，可通过控制软件输出控制指令。
本发明还提供一种基于载波通信的360度学习型红外转发方法，步骤包括：
(1)用户通过控制终端在服务器上建立专属账号，用于红外信号的管理；
(2)对多个红外转发器进行编号，并将编号记录在控制终端；
(3)红外转发器在对电器进行控制之前，首先需要将被控制电器相匹配的红外波形储存到单片机的内部存储器中。储存红外波形有两种方式，第一种方式是当知道被控制电器的型号后，通过网关查找服务器中已经存储的相应型号的红外波形，将红外波形下载到红外转发器的单片机中存储起来；第二种方式是依靠红外转发器的红外学习功能，将与被控制电器相匹配的特定波形学习下来，存储到单片机中。使用时，用户首先在控制终端按编号找到需要控制的红外转发器，发出控制信号，控制信号经过网关解调后传递至红外转发器的电力载波模块，后经串口通信电路传递至单片机，单片机解析控制信号内容。若接收到的为学习新的红外波形的命令，单片机输出电信号，打开红外学习/发射模块的学习功能，红外学习/发射模块接收到新的红外波形，解析此波形并将其存储到单片机的存储区，一帧波形学习完后单片机自动结束红外学习，同时将此红外波形信息经网关上传到服务器；若接收到的为红外发射控制命令，单片机在自身存储区内查找与控制命令相对应的红外波形信息，调制后经红外发射模块发出，实现对电器的控制。
本发明的有益效果是：(1)本发明采用电力载波通信的方式代替了传统的串口有线通信和无线通信的方式，具有可穿墙越壁，无需布线等优势，简化了红外转发系统的系统集成，(2)该红外转发系统由多个红外转发器和服务器组成的系统，是基于模块化理念组建的系统，可增加或减少红外转发器功能模块，各个红外转发器独立工作，互不影响，从而降低了设备的异常几率，保证设备安全可靠的运行。(3)常用的红外转发器结构多为一个壳体上设置一个发射窗口，由于红外发射管的覆盖角度有限，红外转发器的覆盖范围十分有限，本发明提供的红外转发系统在壳体上沿圆周均匀设置了多个红外发射窗口，转发器壳体内部也均匀设置有多个红外发射管，红外发射管与红外发射窗口内壁球面相切，这种结构一方面实现了红外转发器的360覆盖范围，另一方面也避免了红外光在发射窗口内部的反射，使红外发射强度维持在最高水平，减少了发射功耗。
附图说明
附图1为本发明红外转发器的学习/转发系统结构示意图。
附图2为本发明红外转发器外部结构示意图。
附图3为本发明红外转发方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步详细的说明。
如图1和2所示，
一种基于载波通信的360度学习型红外转发系统，该红外转发系统包括红外转发器，控制终端、网关和服务器；红外转发器有多个，各个红外转发器独立工作，多个红外转发器均通过网关分别与服务器和控制终端相连，各个红外转发器依照规则编号，并将编号记录到控制终端；
红外转发器包括学习/转发系统，所述的学习/转发系统包括单片机，单片机连接有指示灯电路、电源、电力载波模块和红外学习/发射模块，所述的电力载波模块和红外学习/发射模块均可与单片机进行双向通信，电力载波模块与单片机之间经串口通信电路连接；
红外学习/发射模块包括红外接收模块和红外发射模块，红外接收模块接收红外波形，将接收到的波形解调后存储到单片机的存储器，红外发射模块连接有多个红外发射管，红外发射管用于向外发送红外遥控信息；
电力载波模块经过网关与服务器相连，红外转发器可将学习到的红外信号信息上传到服务器，也可在服务器中查询所需的红外信号信息，并进行下载；电力载波模块还通过网关与控制终端连接，红外转发器执行控制终端的动作，控制信号经网关传递到电力载波模块，单片机识别控制信号并将信号传递到红外学习/发射模块。
红外转发器还包括上壳体1和下壳体2，上壳体1上设置有螺钉孔，可通过螺钉孔将红外转发器固定在天花板上，上壳体1和下壳体2的连接端面均为圆形，二者可通过卡扣卡和，红外转发器的学习/转发系统固定于上壳体1；下壳体2上与上壳体1和下壳体2的连接端面平行的同一圆周上均匀分布有多个红外发射窗口4，红外发射窗口4为球形，红外发射管均匀分布在红外发射窗口4所在的同一圆周上，每个红外发射窗口4都相邻有红外发射管，且红外发射管的发射端与红外发射窗口4相切，下壳体2的中心设置有红外接收窗口3。下壳体2为弧形球壳体，红外发射窗口4设置于弧形球壳体上，且红外发射窗口4在水平方向上设置的角度为自水平面向上与水平面呈60°角，即当红外转发器固定在天花板上，以红外接收窗口3所在处为水平面基准，红外发射窗口4与水平面成60°角。
红外转发系统的控制终端可以为手机、PC机或平板电脑的一种，控制终端上配置有红外转发系统的控制软件，可通过控制软件输出学习指令或对电器的控制指令等指令。
整个系统的实现始终由载波通信命令发起，主要包括两种命令：学习红外波形命令和发射红外控制命令。
首先用户通过控制终端在服务器上建立专属账号，用于红外信号的管理；
控制终端按编号找到需要控制的红外转发器，发出控制信号，控制信号经网关传递至电力载波模块，经串口通信电路传递至单片机，单片机解析电力载波模块发送的控制信号内容；
红外转发器在对电器进行控制之前，首先需要将被控制电器相匹配的红外波形储存到单片机的内部存储器中。储存红外波形有两种方式，第一种方式是当知道被控制电器的型号后，通过网关查找服务器中已经存储的相应型号的红外波形，将红外波形下载到红外转发器的单片机中存储起来；第二种方式是依靠红外转发器的红外学习功能，将与被控制电器相匹配的特定波形学习下来，存储到单片机中。
红外学习过程：若单片机接收到的为学习新的红外波形的命令，单片机输出电信号，打开红外学习/发射模块的学习功能，红外接收模块接收到新的红外波形，解析此波形并将其存储到单片机的存储区，一帧波形学习完后单片机自动结束红外学习，同时将此红外波形信息经电力载波模块和网关上传到服务器；
红外发射过程：若接收到的为红外发射控制命令，单片机在自身存储区内查找与控制命令相对应的红外波形信息，调制后经红外发射模块发出，实现对电器的控制。
本发明提供的基于载波通信的360度学习型红外转发系统可以通过多种终端设备进行控制，可以通过PC机、平板电脑、手机来配置和管理红外波形信息，可以将WIFI、GSM网络信号经电力载波模块调制到载波频段，再与红外转发器单片机进行通信，满足了人们对高品质生活的要求。
本发明提供的基于载波通信的360度学习型红外转发系统对转发器结构进行了设计，可实现对电器的360度全方位控制。该转发系统即可应用于家庭，又可应用于大型智能建筑，通过网关配置转发器信息，用户可以对红外转发器进行远程遥控，用户还可以通过控制终端配置的红外转发系统的控制软件对家庭中电器进行实时控制、定时控制，并可以设置场景模式实现家中多种电器的联动。
Claims (5)
1.一种基于载波通信的360度学习型红外转发系统，其特征在于：该红外转发系统包括红外转发器、控制终端、网关和服务器；所述的红外转发器有多个，各个红外转发器独立工作，多个红外转发器均通过网关分别与服务器和控制终端相连，各个红外转发器依照规则编号，并将编号记录到控制终端；
所述的红外转发器包括红外转发器电路板，红外转发器电路板上设置有学习/转发系统，所述的学习/转发系统包括单片机，单片机连接有指示灯电路、电源、电力载波模块和红外学习/发射模块，所述的电力载波模块和红外学习/发射模块均可与单片机进行双向通信，电力载波模块与单片机之间经串口通信电路连接；
所述的红外学习/发射模块包括红外接收模块和红外发射模块，红外接收模块接收红外波形，将接收到的波形解调后存储到单片机的存储器，红外发射模块连接有多个红外发射管，红外发射管用于向外发送红外遥控信息；
所述的电力载波模块经过网关与服务器相连，红外转发器可将学习到的红外信号信息上传到服务器，也可在服务器中查询所需的红外信号信息，并进行下载；电力载波模块还通过网关与控制终端连接，红外转发器执行控制终端的动作，控制信号经网关传递到电力载波模块，单片机识别控制信号并将信号传递到红外学习/发射模块。
2.如权利要求1所述的基于载波通信的360度学习型红外转发系统，其特征在于：所述的红外转发器还包括上壳体和下壳体，上壳体和下壳体的连接端面均为圆形，二者可通过卡扣卡和，红外转发器电路板固定于上壳体；下壳体与连接端面平行的同一圆周上均匀分布有多个红外发射窗口，红外发射窗口为球形，红外发射管均匀分布在红外发射窗口所在的同一圆周上，每个红外发射窗口都相邻有红外发射管，且红外发射管的发射端与红外发射窗口相切，下壳体的中心设置有红外接收窗口。
3.如权利要求2所述的基于载波通信的360度学习型红外转发系统，其特征在于：所述的下壳体为弧形球壳体，红外发射窗口设置于弧形球壳体上，且红外发射窗口在水平方向上设置的角度为自水平面向上与水平面呈60度角。
4.如权利要求1所述的基于载波通信的360度学习型红外转发系统，其特征在于：所述的控制终端可以为手机、PC机或平板电脑的一种，控制终端上配置有红外转发系统的控制软件。
5.一种基于载波通信的360度学习型红外转发方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)用户通过控制终端在服务器上建立专属账号，用于红外信号的管理；
(2)对多个红外转发器进行编号，并将编号记录在控制终端；
(3)红外转发器在对电器进行控制之前，首先需要将被控制电器相匹配的红外波形储存到单片机的内部存储器中；储存红外波形有两种方式，第一种方式是当知道被控制电器的型号后，通过网关查找服务器中已经存储的相应型号的红外波形，将红外波形下载到红外转发器的单片机中存储起来；第二种方式是依靠红外转发器的红外学习功能，将与被控制电器相匹配的特定波形学习下来，存储到单片机中；使用时，用户首先在控制终端按编号找到需要控制的红外转发器，发出控制信号，控制信号经过网关解调后传递至红外转发器的电力载波模块，后经串口通信电路传递至单片机，单片机解析控制信号内容；若接收到的为学习新的红外波形的命令，单片机输出电信号，打开红外学习/发射模块的学习功能，红外学习/发射模块接收到新的红外波形，解析此波形并将其存储到单片机的存储区，一帧波形学习完后单片机自动结束红外学习，同时将此红外波形信息经网关上传到服务器；若接收到的为红外发射控制命令，单片机在自身存储区内查找与控制命令相对应的红外波形信息，调制后经红外发射模块发出，实现对电器的控制。
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