CN103700248B - 一种红外转发设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种红外转发设备，包括无线射频处理器通过连接控制无线收发模块、红外接收模块、红外发射模块、电源模块和低功耗控制模块；无线收发模块通过无线射频处理器的控制进行收发命令、读取状态、自动操作和确定事件的顺序实现与智能网关的无线通信；红外接收模块接收红外遥控数据；红外发射模块实时接收无线射频处理器传输的转发信号和载波信号经红外发射模块调制后，发送至相匹配的家用电器；通过本发明可以进行各种按键学习的同时对多种家电进行集中智能控制，便于智能终端实现对家居中各电器的本地遥控的同时也可便于通过互联网对家庭中各种家用电器实现远程控制，操作方便简单的同时安全性高、智能性强、信号稳定且节能。
Description
技术领域
本发明涉及智能家居控制领域，具体涉及一种智能家居基于ZigBee技术的且可以实现家用电器远程或本地集中控制的红外转发设备。
背景技术
随着信息技术和网络技术的高速发展以及人们居住理念的变化与提升，家居智能化和家电网络化逐渐成为热门话题，而智能家居是指将各种信息设备和住宅设备通过网络连接起来，从而构筑舒适、安全、方便的信息化居住空间，满足人们在家中生活、工作、娱乐和交流的需要，提供安防、社区管理和人们外出时了解家居状况的手段。
目前，在智能家居系统中，将无线网络技术应用于家庭网络已成为势不可挡的趋势，这不仅仅是因为无线网络可以提供更大的灵活性、流动性，省去花在综合布线上的费用和精力，更因为它符合家庭网络的通讯特点，随着无线网络技术的进一步发展，必将大大促进家庭网络智能化的进程，而ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，符合IEEE802.15.4协议，是IEEE工作组专门为家庭短距离通讯制定的新标准，因此智能家居基于ZigBee技术的信号稳定，安全性高、节省能量、操作简单且成本较低的红外转发方法及设备是目前必不可少且有待研究与开发的无线设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于ZigBee技术且可以实现家用电器远程或本地集中控制的红外转发设备，通过本发明可以进行各种按键学习的同时对多种家电进行集中智能控制，便于智能终端实现对家居中各电器的本地遥控的同时也可便于通过互联网对家庭中各种家用电器实现远程控制，操作方便简单的同时安全性高、智能性强、信号稳定且节能。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种红外转发方法，包括如下步骤：
步骤1：红外转发设备初始化；
步骤2：无线收发模块寻找ZigBee网络并加入该网络；
步骤3：红外转发设备接收或发送命令，进行数据通信；
步骤4：无线射频处理器进行命令查询，如果命令查询红外转发设备接收新命令且该命令为学习命令，执行步骤5，如果命令查询红外转发设备接收新命令且为控制命令，执行步骤6，如果命令查询红外转发设备没有接收新命令，执行步骤7；
步骤5：红外转发设备进入红外遥控按键学习；
步骤6：红外转发设备进入红外转发数据解析；
步骤7：无线射频处理器进入休眠模式以降低功耗，本次运行结束。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步的技术方案是，步骤5中所述红外遥控按键学习的具体实现如下：
步骤5.1：所述红外转发设备进入学习模式的同时打开低功耗控制模块，通过电源模块为红外接收模块提供电能；
步骤5.2：对准红外接收模块操作遥控器需要学习的按钮，获取红外遥控数据；
步骤5.3：将红外遥控数据传输至无线射频处理器进行数据处理；
步骤5.4：所述红外转发设备学习红外遥控数据，并通过无线射频处理器将学习的数据进行组帧下发送至智能网关；
步骤5.5：智能网关接收学习数据并储存该学习数据，学习成功；
步骤5.6：所述无线射频处理器进入休眠模式，学习过程结束，如果需要继续学习其它按键信息，执行步骤5.1，所述红外转发设备重新进入学习模式，如果不需要继续学习任何按键信息，执行步骤7。
进一步的技术方案是，步骤6中所述红外转发数据解析的具体实现如下：
步骤6.1：所述红外转发设备进入红外转发控制模式；
步骤6.2：所述无线射频处理器进行数据解析；
步骤6.3：所述无线射频处理器将相关控制信息按二进制码输出转发信号至红外发射模块，同时无线射频处理器利用定时器产生载波信号并输出至红外发射模块；
步骤6.4：所述红外发射模块将无线射频处理器传输的载波信号与转发信号进行数据调制；
步骤6.5：所述红外发射模块将调制后红外载波信号通过红外发射二极管发射出去；
步骤6.6：所述红外发射模块调制数据转发成功，执行步骤7。
本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种红外转发设备，包括无线射频处理器、无线收发模块、红外接收模块、红外发射模块、电源模块和低功耗控制模块，
所述无线射频处理器通过连接控制无线收发模块、红外接收模块、红外发射模块、电源模块和低功耗控制模块；
所述无线收发模块通过无线射频处理器的控制进行收发命令、读取状态、自动操作和确定事件的顺序实现与智能网关的无线通信；
所述红外接收模块为实时接收红外遥控数据的微型接收装置；
所述红外发射模块实时接收无线射频处理器传输的转发信号和载波信号经红外发射模块调制后，发送至相匹配的家用电器；
所述电源模块分别连接无线射频处理器、红外发射模块和低功耗控制模块；
所述低功耗控制模块将所述电源模块提供的电能传输至红外接收模块。在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步的技术方案是，所述无线射频处理器采用ZigBee芯片，所述ZigBee芯片能实时通过无线与网络内设备进行通信。
进一步的技术方案是，所述无线收发模块包括可与IEEE802.15.4兼容的无线收发器和外围阻抗匹配，所述外围阻抗匹配采用巴伦电路实现所述无线射频处理器平衡的输入和输出与不平衡天线的输入和输出的匹配，使输出功率等于或小于4.5dBm，所述巴伦电路包括分立电感和电容。
进一步的技术方案是，所述微型接收装置包括自动增益控制AGC、带通滤波器、PIN光电二极管和集成控制电路，所述自动控制增益AGC依次连接带通滤波器和解调器，所述带通滤波器连接集成控制电路，所述集成控制电路分别连接控制所述自动控制增益AGC和所述解调器，所述微型接收装置通过串联电阻后并联电容连接所述电源模块，所述红外接收模块的信号输出端通过连接无线射频处理器的定时器的捕获及比较引脚来捕获红外信号，当红外接收模块接收到红外遥控数据信号时，所述红外接收模块输出为高电平与低电平组成的脉冲，从而将红外遥控数据通过解调器解调成一定周期的连续方波信号输出至无线射频处理器，当红外接收模块没有接收到红外遥控数据信号时，所述红外接收模块输出为高电平，所述红外接收模块为环氧封装。
采用上述进一步方案的有益效果是通过在微型接收装置串联电阻后并联电容连接电源模块可以防止因红外接收模块内部的增益过大而引起信号的干扰，且红外接收模块通过环氧封装作为红外过滤器，因此红外接收模块不需要再加红外过滤装置，即使在很强的干扰环境中，红外接收模块的输出信号也很稳定。
进一步的技术方案是，所述红外发射模块包括2个三极管、红外发射二极管和电阻，所述2个三极管的基极端将设置有当该三极管导通时可使该三极管处于饱和状态的电阻，所述红外发射模块将接收到的转发信号和载波信号后通过三极管实现调制得到红外载波信号，并通过红外发射二极管将所述红外载波信号转化为红外光信号发送至相匹配的家用电器。
采用上述进一步方案的有益效果是保证当三极管导通时，所述红外发射模块里红外发射二极管的发射功率最大。
进一步的技术方案是，所述电源模块采用输出直流电压为5V、电流小于10mA的电源，所述电源采用电感和电容通过模拟电源和数字电源隔离结合的滤波电路组成，所述电源连接具备电流限制和热保护的LDO降压稳压芯片降压至3.3V后输出至无线射频处理器、红外发射模块和低功耗控制模块。
采用上述进一步方案的有益效果是通过电感和电容组合滤波电路，模拟电源与数字电源的隔离设计，有效地降低了噪声，避免了电源干扰。
进一步的技术方案是，所述低功耗控制模块包括偏置电阻、三极管和限流电阻，当无线射频处理器输出为高电平控制信号到偏置电阻端时，所述三极管导通并通过所述电源模块连接提供3.3V电能经过限流电阻传输至所述红外接收模块，当无线射频处理器输出为低电平控制信号时，所述三极管截止，从而所述电源模块的电能无法传输至所述红外接收模块。
本发明的有益效果是：通过本发明一种基于ZigBee技术且可以实现家用电器远程或本地集中控制的红外转发方法及设备，操作方便简单的同时安全性高、智能性强、信号稳定且节能。
附图说明
图1为本发明一种红外转发方法流程图；
图2为本发明一种红外转发设备的示意图；
图3为本发明一种红外转发设备的红外接收模块的结构示意图；
图4为本发明一种红外转发设备的红外发射模块的结构示意图；
图5为本发明一种红外转发设备的低功耗模块的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
一种红外转发方法，包括如下步骤：
步骤1：红外转发设备初始化；
步骤2：无线收发模块寻找ZigBee网络并加入该网络；
步骤3：红外转发设备接收或发送命令，进行数据通信；
步骤4：无线射频处理器进行命令查询，如果命令查询红外转发设备接收新命令且该命令为学习命令，执行步骤5，如果命令查询红外转发设备接收新命令且为控制命令，执行步骤6，如果命令查询红外转发设备没有接收新命令，执行步骤7；
步骤5：红外转发设备进入红外遥控按键学习；
步骤6：红外转发设备进入红外转发数据解析；
步骤7：无线射频处理器进入休眠模式以降低功耗，本次运行结束。
其中，步骤5中所述红外遥控按键学习的具体实现如下：
步骤5.1：所述红外转发设备进入学习模式的同时打开低功耗控制模块，通过电源模块为红外接收模块提供电能；
步骤5.2：对准红外接收模块操作遥控器需要学习的按钮，获取红外遥控数据；
步骤5.3：将红外遥控数据传输至无线射频处理器进行数据处理；
步骤5.4：所述红外转发设备学习红外遥控数据，并通过无线射频处理器将学习的数据进行组帧下发送至智能网关；
步骤5.5：智能网关接收学习数据并储存该学习数据，学习成功；
步骤5.6：所述无线射频处理器进入休眠模式，学习过程结束，如果需要继续学习其它按键信息，执行步骤5.1，所述红外转发设备重新进入学习模式，如果不需要继续学习任何按键信息，执行步骤7。
其中，步骤6中所述红外转发数据解析的具体实现如下：
步骤6.1：所述红外转发设备进入红外转发控制模式；
步骤6.2：所述无线射频处理器进行数据解析；
步骤6.3：所述无线射频处理器将相关控制信息按二进制码输出转发信号至红外发射模块，同时无线射频处理器利用定时器产生载波信号并输出至红外发射模块；
步骤6.4：所述红外发射模块将无线射频处理器传输的载波信号与转发信号进行数据调制；
步骤6.5：所述红外发射模块将调制后红外载波信号通过红外发射二极管发射出去；
步骤6.6：所述红外发射模块调制数据转发成功，执行步骤7。
如图2至5所示，一种红外转发设备，包括无线射频处理器、无线收发模块、红外接收模块、红外发射模块、电源模块和低功耗控制模块，
所述无线射频处理器通过连接控制无线收发模块、红外接收模块、红外发射模块、电源模块和低功耗控制模块；
所述无线收发模块通过无线射频处理器的控制进行收发命令、读取状态、自动操作和确定事件的顺序实现与智能网关的无线通信；
所述红外接收模块为实时接收红外遥控数据的微型接收装置；
所述红外发射模块实时接收无线射频处理器传输的转发信号和载波信号经红外发射模块调制后，发送至相匹配的家用电器；
所述电源模块分别连接无线射频处理器、红外发射模块和低功耗控制模块；
所述低功耗控制模块将所述电源模块提供的电能传输至红外接收模块。
所述无线射频处理器采用ZigBee芯片，所述ZigBee芯片能实时通过无线与网络内设备进行通信。
所述无线收发模块包括可与IEEE802.15.4兼容的无线收发器和外围阻抗匹配，所述外围阻抗匹配采用巴伦电路实现所述无线射频处理器平衡的输入和输出与不平衡天线的输入和输出的匹配，使输出功率等于或小于4.5dBm，所述巴伦电路包括分立电感和电容。
所述微型接收装置包括自动增益控制AGC、带通滤波器、PIN光电二极管和集成控制电路，所述自动控制增益AGC依次连接带通滤波器和解调器，所述带通滤波器连接集成控制电路，所述集成控制电路分别连接控制所述自动控制增益AGC和所述解调器，所述微型接收装置通过串联电阻后并联电容连接所述电源模块，所述红外接收模块的信号输出端通过连接无线射频处理器的定时器的捕获及比较引脚来捕获红外信号，当红外接收模块接收到红外遥控数据信号时，所述红外接收模块输出为高电平与低电平组成的脉冲，所述红外接收模块为环氧封装，从而将红外遥控数据通过解调器解调成一定周期的连续方波信号输出至无线射频处理器，当红外接收模块没有接收到红外遥控数据信号时，所述红外接收模块输出为高电平，从而通过在微型接收装置串联电阻后并联电容连接电源模块可以防止因红外接收模块内部的增益过大而引起信号的干扰，且红外接收模块通过环氧封装作为红外过滤器，因此红外接收模块不需要再加红外过滤装置，即使在很强的干扰环境中，红外接收模块的输出信号也很稳定。
所述红外发射模块包括2个三极管、红外发射二极管和电阻，所述2个三极管的基极端将设置有当该三极管导通时可使该三极管处于饱和状态的电阻，所述红外发射模块将接收到的转发信号和载波信号后通过三极管实现调制得到红外载波信号，并通过红外发射二极管将所述红外载波信号转化为红外光信号发送至相匹配的家用电器，从而保证当三极管导通时，所述红外发射模块里红外发射二极管的发射功率最大。
所述电源模块采用输出直流电压为5V、电流小于10mA的电源，所述电源采用电感和电容通过模拟电源和数字电源隔离结合的滤波电路组成，所述电源连接具备电流限制和热保护的LDO降压稳压芯片降压至3.3V后输出至无线射频处理器、红外发射模块和低功耗控制模块，从而通过电感和电容组合滤波电路，模拟电源与数字电源的隔离设计，有效地降低了噪声，避免了电源干扰。
所述低功耗控制模块包括偏置电阻、三极管和限流电阻，当无线射频处理器输出为高电平控制信号到偏置电阻端时，所述三极管导通并通过所述电源模块连接提供3.3V电能经过限流电阻传输至所述红外接收模块，当无线射频处理器输出为低电平控制信号时，所述三极管截止，从而所述电源模块的电能无法传输至所述红外接收模块。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (6)
1.一种红外转发设备，其特征在于，包括无线射频处理器、无线收发模块、红外接收模块、红外发射模块、低功耗控制模块和电源模块，
所述无线射频处理器通过连接控制无线收发模块、红外接收模块、红外发射模块、电源模块和低功耗控制模块；
所述无线收发模块通过无线射频处理器的控制进行收发命令、读取状态、自动操作和确定事件的顺序实现与智能网关的无线通信；
所述红外接收模块为实时接收红外遥控数据的微型接收装置；
所述红外发射模块实时接收无线射频处理器传输的转发信号和载波信号经红外发射模块调制后，发送至相匹配的家用电器；
所述电源模块分别连接无线射频处理器、红外发射模块和低功耗控制模块；
所述低功耗控制模块将所述电源模块提供的电能传输至红外接收模块；
所述微型接收装置包括自动增益控制AGC、带通滤波器、PIN光电二极管和集成控制电路，所述自动控制增益AGC依次连接带通滤波器和解调器，所述带通滤波器连接集成控制电路，所述集成控制电路分别连接控制所述自动控制增益AGC和所述解调器，所述微型接收装置通过串联电阻后并联电容连接所述电源模块，所述红外接收模块的信号输出端通过连接无线射频处理器的定时器的捕获及比较引脚来捕获红外信号，当红外接收模块接收到红外遥控数据信号时，所述红外接收模块输出为高电平与低电平组成的脉冲，从而将红外遥控数据通过解调器解调成一定周期的连续方波信号输出至无线射频处理器，当红外接收模块没有接收到红外遥控数据信号时，所述红外接收模块输出为高电平，所述红外接收模块为环氧封装。
2.根据权利要求1所述一种红外转发设备，其特征在于，所述无线射频处理器采用ZigBee芯片，所述ZigBee芯片能实时通过无线与网络内设备进行通信。
3.根据权利要求1所述一种红外转发设备，其特征在于，所述无线收发模块包括可与IEEE802.15.4兼容的无线收发器和外围阻抗匹配，所述外围阻抗匹配采用巴伦电路实现所述无线射频处理器平衡的输入和输出与不平衡天线的输入和输出的匹配，使输出功率等于或小于4.5dBm，所述巴伦电路包括分立电感和电容。
4.根据权利要求1所述一种红外转发设备，其特征在于，所述红外发射模块包括2个三极管、红外发射二极管和电阻，所述2个三极管的基极端将设置有当该三极管导通时可使该三极管处于饱和状态的电阻，所述红外发射模块将接收到的转发信号和载波信号后通过三极管实现调制得到红外载波信号，并通过红外发射二极管将所述红外载波信号转化为红外光信号发送至相匹配的家用电器。
5.根据权利要求1所述一种红外转发设备，其特征在于，所述电源模块采用输出直流电压为5V、电流小于10mA的电源，所述电源采用电感和电容通过模拟电源和数字电源隔离结合的滤波电路组成，所述电源连接具备电流限制和热保护的LDO降压稳压芯片降压至3.3V后输出至无线射频处理器、红外发射模块和低功耗控制模块。
6.根据权利要求1至5任一所述一种红外转发设备，其特征在于，所述低功耗控制模块包括偏置电阻、三极管和限流电阻，当无线射频处理器输出为高电平控制信号到偏置电阻端时，所述三极管导通并通过所述电源模块连接提供3.3V电能经过限流电阻传输至所述红外接收模块，当无线射频处理器输出为低电平控制信号时，所述三极管截止，从而所述电源模块的电能无法传输至所述红外接收模块。
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