CN105208735A

CN105208735A - 利用手机和射频遥控器进行控制的家用灯光控制系统

Info

Publication number: CN105208735A
Application number: CN201510677310.1A
Authority: CN
Inventors: 付参军
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-10-16
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2015-12-30

Abstract

本发明涉及智能家居控制领域，尤其涉及一种利用手机和射频遥控器进行控制的家用灯光控制系统。该系统包括灯光控制器、射频遥控器以及内置APP软件的手机终端，所述的灯光控制器包括电源电路、微控制单元、继电器控制电路、轻触开关电路、433M射频接收模块和Wifi接收模块，433M射频接收模块与微控制单元另一输入端连接，Wifi接收模块与微控制单元双向连接，微控制单元的输出端与继电器控制电路连接。本发明采用Wifi通信和射频通信两种模式实现无线控制灯具的开或关，Wifi通信模式下利用手机的APP软件还能实现灯光效果的控制以及灯具状态显示。同时，手机APP软件还能实现射频对码的启动和退出。

Description

利用手机和射频遥控器进行控制的家用灯光控制系统

技术领域

本发明涉及智能家居控制领域，尤其涉及一种利用手机和射频遥控器进行控制的家用灯光控制系统。

背景技术

目前，智能家居技术已越来越普及，尤其是用于家用照明电路集成控制的灯光控制器已在家居领域得到广泛应用。但在应用过程中，还存在诸多不方便之处。现有的灯光控制器主要是采用开关控制或者采用遥控器控制，这种方式只能限于在居室内控制，不能实现远程控制，而且控制方式比较单一，仅限于开关照明灯，不能调节灯的亮度。目前也有通过手机远程控制灯光系统的方式，但这个方式也只能发送开关指令，不能实时查看灯的状态，不能调节灯的亮度，自动化程度较低。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种利用手机和射频遥控器进行控制的家用灯光控制系统，在增加手机远程控制的同时，还对手机终端的控制软件进行丰富和完善，充分提高控制系统的自动化程度。

本发明采用的具体方案为：

一种利用手机和射频遥控器进行控制的家用灯光控制系统，包括灯光控制器，还包括射频遥控器以及内置APP软件的手机终端，所述的灯光控制器包括电源电路、微控制单元、继电器控制电路、轻触开关电路、433M射频接收模块和Wifi接收模块，电源电路用于实现AC-DC转换，为继电器提供+12V电源，为系统提供+3.3V电源；微控制单元一输入端连接轻触开关电路，用于检测轻触开关的通断；433M射频接收模块与微控制单元另一输入端连接，用于接收射频遥控器发射的433M射频编码控制信号并处理后传输给微控制单元；Wifi接收模块与微控制单元双向连接，用于接收手机终端APP软件发送的控制指令并传输给微控制单元，同时将微控制单元检测的继电器通断状态数据反馈给手机终端由其进行显示；微控制单元的输出端与继电器控制电路连接，继电器控制电路连接照明灯，微控制单元解析来自轻触开关或射频遥控器或手机终端的控制数据并转换为高低电平信号或PWM信号输出，高低电平信号用于控制继电器的通断，从而控制大功率负载的灯光以及其他用电器；PWM信号用于控制MOS管输出电流大小，从而实现小功率LED灯的RGB亮暗调节。

上述灯光控制器的具体电路连接如下：微控制单元的K1脚、K2脚、K3脚分别接轻触开关一端，轻触开关另一端接地；微控制单元的DATA脚接433M射频接收模块，接收射频遥控器发射的控制信号，其RST脚、TXD脚、RXD脚接Wifi接收模块的RST脚、TXD脚、RXD脚，通过Wifi网络接收手机终端发射的控制指令；所述继电器控制电路包括三个相同的支路，各支路分别与微控制单元的OUT1脚、OUT2脚、OUT3脚连接，每一支路包括一个三极管、一个继电器和一个二极管，继电器的线圈与二极管并联后接入+12V电源和三极管的集电极之间，继电器的常开触头与一个供电电路串联，微控制单元输出高电平时三极管导通，继电器线圈得电闭合常开触头，相应的供电电路接通，同时，微控制单元还通过OUT1脚、OUT2脚、OUT3脚监测三极管的通断，进而将其体现的继电器通断状态反馈给手机终端。

所述的Wifi接收模块的TXD脚、RXD脚还分别连接一LED灯，用于指示Wifi数据的发送与接收。

微控制单元的BUZZ脚还通过三极管连接一蜂鸣器，用于在进行433M射频对码时发出提示声音。

手机终端内置的APP软件包括：

设备扫描模块，用于通过Wifi网络扫描出家庭中的遥控设备并添加到设备列表中，扫描出的设备会有一个专属名称和分类，也可以自定义命名。

设备属性设置模块，用于为添加的新设备命名以及为设备选定/设定一个局域属性，便于按名称、局域属性来分类列表和控制。

数据备份模块，用于随时将设备数据备份，以便手机丢失时直接下载原先保存的数据，不用二次设置。

遥控分享模块，用于将自己设置好的APP软件分享给他人，省去重复设置的麻烦。

提示模块，用于在特定时段/时刻提醒用户关灯，比如，白天时间(8：00-17：30)开灯，会提示关闭灯具节约用电，晚上11：00还未关灯，会提示关灯睡觉。

用电量检测模块，用于检测通过控制模块负载设备的电流，形成报表，按用电量对设备进行功耗统计。

局域属性可以是客厅、餐厅、主卧、次卧、厨房、卫浴，还可以根据居室格局自定义属性。

设备的名称可以是主灯、照明灯、墙壁灯、气氛灯，还可以自定义其他类型的灯。

手机终端内置的APP软件设有回家模式、离家模式、用餐模式、睡眠模式，其中回家模式控制局域属性为“客厅”的灯全部打开；离家模式控制所有局域的灯全部关闭；用餐模式控制局域属性为“餐厅”的灯打开，其他局域的灯全部关闭；睡眠模式控制局域属性为“主卧”和/或“次卧”的灯打开，其他局域的灯全部关闭。用户也可根据需要自定义模式，在设备列表中任意选取，设定运行时态，自主创建情景模式。

从上述模式选择任一模式进入后，可设置该模式下涵盖的设备运行属性以及增加、减去设备，设备运行属性可以是亮度和色彩，在开启灯具前设置好，按设定值直接打开灯具。

手机终端APP软件设有射频对码功能，用于向微控制单元发送433M遥控对码指令或433M清码指令。

本发明采用Wifi通信和射频通信两种模式实现无线控制灯具的开或关，Wifi通信模式下利用手机的APP软件还能实现灯光效果的控制以及灯具状态显示。同时，手机APP软件还能实现射频对码的启动和退出。

附图说明

图1是本发明的系统组成图；

图2是灯光控制器的方框图；

图3-1是灯光控制器的电路原理图之一；

图3-2是灯光控制器的电路原理图之二；

图3-3是灯光控制器的电路原理图之三；

图3-4是灯光控制器的电路原理图之四；

图3-5是灯光控制器的电路原理图之五；

图中，1、灯光控制器，2、手机终端，3、射频遥控器。

具体实施方式

一种利用手机和射频遥控器进行控制的家用灯光控制系统，如图1所示，包括灯光控制器1、射频遥控器3以及内置APP软件的手机终端2，灯光控制器1接入家用照明电路中，射频遥控器3通过433M射频信号控制灯光控制器，手机终端2可通过2G、3G、4G网络和Wifi网络信号控制灯光控制器(本地和远程2G、3G、4G网络控制时，本模块必须接入有效的Wifi网络)。如图2所示，所述的灯光控制器包括微控制单元及与其连接的电源电路、继电器控制电路、轻触开关电路、433M射频接收模块、Wifi接收模块和蜂鸣报警电路，Wifi接收模块还连接有LED指示电路。

图3为本发明具体的电路原理图。如图3-2所示，电源电路采用AC-DC开关电源模块把AC220V转换成DC12V，DC12V通过稳压IC(HT7233)得到DC3.3V。DC12V用于驱动继电器(HF32F/12-HSITGP)，DC3.3V用于整个系统的供电。

如图3-2所示，微控制单元U1采用STM8S003F3P6芯片，其K1脚、K2脚、K3脚作为输入端，分别接轻触开关S1、S2、S3一端，轻触开关S1、S2、S3另一端接地，此部分轻触开关电路用于检测轻触开关的通断，通过轻触开关启动灯光控制器。微控制单元U1的DATA脚接433M射频接收模块U3，通过它接收射频遥控器发射的控制信号，实现利用射频遥控器控制灯光控制器工作。

如图3-3所示，微控制单元U1的RST脚、TXD脚、RXD脚接Wifi接收模块U2的RST脚、TXD脚、RXD脚，通过Wifi网络接收手机终端发射的控制指令，实现利用手机控制灯光控制器工作。

如图3-4所示，所述继电器控制电路包括三个相同的支路，各支路分别与微控制单元U1的OUT1脚、OUT2脚、OUT3脚连接，每一支路包括一个三极管(分别是Q2、Q3、Q4)、一个继电器(分别是K12、K13、K14)和一个二极管(分别是D13、D14、D15)，继电器的线圈与二极管并联后接入+12V电源和三极管的集电极之间，每个继电器的常开触头两端均与一个大功率负载或用电设备的供电电路连接，二极管用于消除继电器上电瞬间产生的激励电流对电路的干扰。微控制单元解析来自轻触开关或射频遥控器或手机终端的控制信号并转换为高低电平信号或PWM信号输出。当微控制单元某一输出端输出高电平时，与之相连的三极管导通，相连的继电器线圈得电闭合常开触头，相应的大功率负载或用电设备供电电路接通。微控制单元U1还通过OUT1脚、OUT2脚、OUT3脚监测三极管Q2、Q3、Q4的通断，进而将其体现的继电器通断状态反馈给手机终端。

图3-5中所示为电能计量模块和亮度调节模块。微控制单元的OUT1脚、OUT2脚、OUT3脚分别接图3-5中MOS管QM1、QM2、QM3的栅极，向其输入PWM信号，控制MOS管漏极输出的电流大小，而各MOS管漏极分别连接一个由若干LED灯组成的小功率照明电路，通过微控制单元输出的PWM信号实现各LED灯的RGB亮暗调节。图3-4中所有继电器常开触点两端L/IN、L/OUT均连接电能表U4，用于统计用电量。

如图3-2，所述的Wifi接收模块的TXD脚、RXD脚还分别连接一LED灯，用于指示Wifi数据的发送与接收。微控制单元U1的BUZZ脚还通过三极管Q1连接一蜂鸣器BUZ，用于在进行433M射频对码时发出提示声音。微控制单元U1的OSC1脚、OSC2脚连接一晶振，用于提供时钟信号。

手机终端内置的APP软件具体功能如下：

1.扫描添加设备：APP软件连上家庭Wifi网络就可以轻松扫描出家庭中的遥控设备。扫描出的设备会有一个专属设备ID，用户可自定义和分类管理。

2.定义局域属性：用户必须为设备选定/设定一个局域属性，例如可选客厅、餐厅、主卧、次卧、卫浴，或者自定义。

3.为新设备命名：若有新增设备，需为新设备命名，例如可选主灯、照明灯、墙壁灯、气氛灯，也可自定义。

4.数据备份功能：如手机丢失，用户可下载原先保存的数据，不用二次设置。

5.遥控分享功能：可把自己的APP软件分享给家人朋友，省去重复设置的麻烦。

6.提示功能：可设定某一时段不能开灯，否则会报警提示关灯。如白天开灯(8：00-17：30)，会提示关灯，节约用电；晚上11点还没有关灯会提示关灯睡觉。用户可以开启关闭该项功能，也可进入后台更改。

7.用电量检测功能：对通过控制模块负载设备电流的测定，形成报表，统计用电量。

APP软件的界面设置及应用方式如下：

一、一级主界面

1.局域可选项

全部/客厅/卧室/餐厅/厨房/卫浴/+自定义。

2.常用场景模式

回家模式/离家模式/用餐模式/睡眠模式/更多(自定义)。

回家模式控制局域属性为“客厅”的灯全部打开；离家模式控制所有局域的灯全部关闭；用餐模式控制局域属性为“餐厅”的灯打开，其他局域的灯全部关闭；睡眠模式控制局域属性为“主卧”和/或“次卧”的灯打开，其他局域的灯全部关闭。每种模式下都有设置按钮。

二、二级界面

1.从场景模式中的设置按钮进入的二级界面

具体功能：可以设置增加、减去遥控设备和更改设备运行的属性，如亮度、色彩等。

2.从自定义场景模式进入的二级界面

具体功能：可在设备列表里，任意选取，设定运行时状态，自主创建场景模式。

3.从“全部/客厅/卧室/餐厅/厨房/卫浴/+自定义”进入的二级界面

二级界面采用滑动设计，全部〓客厅〓卧室〓餐厅〓厨房〓卫浴〓更多，可来回滑动。

界面要求：所有设备成列表式排列，其使用状态一目了然。

单个列条内容：灯光名称、调光拉条、调色拉条、开关按钮、设置按钮。另外，还需要增加一个常用选框，包含常用颜色、设定亮度和全开全关。可以一键控制所有局域内的灯具的开关、调光、调色，同时还可增加一个设置按钮，增加或去除不需要的设备。

三、第三级界面

1.由二级界面第3项的设置按钮进入，有射频对码功能、定时开关功能、用电量报表功能。

2.在二级界面第3项选定单个进入遥控界面

(1)开关界面

内容：开关按钮、数据报表按钮和设置按钮(功能同二级界面第1项)。

(2)调光界面

内容：调光按钮、开关按钮、数据报表按钮和设置按钮(功能同二级界面第1项)。

(3)调光调色界面

内容：调色按钮、调光按钮、开关按钮、数据报表按钮和设置按钮(功能同二级界面第1项)。

3.在二级界面第3项选定多个选项进入遥控界面/创建场景模式。

进入遥控界面规则如下

选定1.

同时选定：“开关”功能、“开关+调光”功能、“开关+调光+调色”功能

进入“开关”功能界面

选定2.

同时选定：“开关+调光”功能、“开关+调光+调色”功能

进入“开关+调光”功能界面

选定3.

同时选定：全部为“开关+调光+调色”功能

进入“开关+调色+调光”功能界面

本发明的433M射频对码方式有如下两种：

1、通过轻触开关操作实现433M射频对码。

微控制单元(以下简称MCU)判断某一轻触开关一直按住超过3秒钟，此时MCU输出一个长0.5秒、频率为3KHz的方波电平驱动蜂鸣器“嘀”一声响，即进入该路轻触开关相对应学习状态。MCU判断10秒钟之内如没有接收到有效的433M遥控数据就自动退出学习状态；如接收到有效433M遥控数据，MCU储存数据，同时再输出一个长1秒、频率为3KHz的方波电平驱动蜂鸣器“嘀”一声，表示学码成功并退出学习状态。MCU判断轻触开关一直按住6秒钟，此时MCU输出一个长1秒、间隔0.3秒、频率为3KHz的方波电平驱动蜂鸣器“嘀嘀”两声，删除该路所有的学习码。

2、通过手机终端APP软件操作实现433M射频对码。

APP软件发送433M遥控对码指令，经Wifi接收模块到达MCU，MCU解析指令成功，同时输出一个长0.5秒、频率为3KHz的方波电平驱动蜂鸣器“嘀”一声响，即进入该路相对应学习状态。MCU判断10秒钟之内如没有接收到有效的433M遥控数据就自动退出学习状态；如接收到有效433M遥控数据，MCU储存数据，同时再输出一个长1秒、频率为3KHz的方波电平驱动蜂鸣器“嘀”一声，表示学码成功并退出学习状态。APP软件发送433M清码指令，经Wifi接收模块到达MCU，MCU解析指令成功，同时输出一个长1秒、间隔0.3秒、频率为3KHz的方波电平驱动蜂鸣器“嘀嘀”两声，删除该路所有的学习码。

Claims

1.一种利用手机和射频遥控器进行控制的家用灯光控制系统，包括灯光控制器，其特征在于：还包括射频遥控器以及内置APP软件的手机终端，所述的灯光控制器包括电源电路、微控制单元、继电器控制电路、轻触开关电路、433M射频接收模块和Wifi接收模块，电源电路用于实现AC-DC转换，为继电器提供+12V电源，为系统提供+3.3V电源；微控制单元一输入端连接轻触开关电路，用于检测轻触开关的通断；433M射频接收模块与微控制单元另一输入端连接，用于接收射频遥控器发射的433M射频编码控制信号并处理后传输给微控制单元；Wifi接收模块与微控制单元双向连接，用于接收手机终端APP软件发送的控制指令并传输给微控制单元，同时将微控制单元检测的继电器通断状态数据反馈给手机终端由其进行显示；微控制单元的输出端与继电器控制电路连接，继电器控制电路连接照明灯，微控制单元解析来自轻触开关或射频遥控器或手机终端的控制数据并转换为高低电平信号或PWM信号输出，高低电平信号用于控制继电器的通断，从而控制大功率负载的灯光以及其他用电器；PWM信号用于控制MOS管输出电流大小，从而实现小功率LED灯的RGB亮暗调节。

2.根据权利要求1所述的利用手机和射频遥控器进行控制的家用灯光控制系统，其特征在于：所述灯光控制器的具体电路连接如下：微控制单元(U1)的K1脚、K2脚、K3脚分别接轻触开关(S1、S2、S3)一端，轻触开关(S1、S2、S3)另一端接地；微控制单元(U1)的DATA脚接433M射频接收模块(U3)，接收射频遥控器发射的控制信号，其RST脚、TXD脚、RXD脚接Wifi接收模块(U2)的RST脚、TXD脚、RXD脚，通过Wifi网络接收手机终端发射的控制指令；所述继电器控制电路包括三个相同的支路，各支路分别与微控制单元(U1)的OUT1脚、OUT2脚、OUT3脚连接，每一支路包括一个三极管、一个继电器和一个二极管，继电器的线圈与二极管并联后接入+12V电源和三极管的集电极之间，继电器的常开触头与一个供电电路串联，微控制单元输出高电平时三极管导通，继电器线圈得电闭合常开触头，相应的供电电路接通，同时，微控制单元(U1)还通过OUT1脚、OUT2脚、OUT3脚监测三极管(Q2、Q3、Q4)的通断，进而将其体现的继电器通断状态反馈给手机终端。

3.根据权利要求2所述的利用手机和射频遥控器进行控制的家用灯光控制系统，其特征在于：所述的Wifi接收模块(U2)的TXD脚、RXD脚还分别连接一LED灯，用于指示Wifi数据的发送与接收。

4.根据权利要求2所述的利用手机和射频遥控器进行控制的家用灯光控制系统，其特征在于：微控制单元(U1)的BUZZ脚还通过三极管(Q1)连接一蜂鸣器(BUZ)，用于在进行433M射频对码时发出提示声音。

5.根据权利要求1所述的利用手机和射频遥控器进行控制的家用灯光控制系统，其特征在于：手机终端内置的APP软件包括：

设备扫描模块，用于通过Wifi网络扫描出家庭中的遥控设备并添加到设备列表中；

设备属性设置模块，用于为添加的新设备命名以及为设备选定/设定一个局域属性；

数据备份模块，用于随时将设备数据备份，以便手机丢失时直接下载原先保存的数据；

遥控分享模块，用于将自己设置好的APP软件分享给他人；

提示模块，用于在特定时段/时刻提醒用户关灯；

6.根据权利要求5所述的利用手机和射频遥控器进行控制的家用灯光控制系统，其特征在于：局域属性可以是客厅、餐厅、主卧、次卧、厨房、卫浴。

7.根据权利要求5所述的利用手机和射频遥控器进行控制的家用灯光控制系统，其特征在于：设备的名称可以是主灯、照明灯、墙壁灯、气氛灯。

8.根据权利要求1或5所述的利用手机和射频遥控器进行控制的家用灯光控制系统，其特征在于：手机终端内置的APP软件设有回家模式、离家模式、用餐模式、睡眠模式，其中回家模式控制局域属性为“客厅”的灯全部打开；离家模式控制所有局域的灯全部关闭；用餐模式控制局域属性为“餐厅”的灯打开，其他局域的灯全部关闭；睡眠模式控制局域属性为“主卧”和/或“次卧”的灯打开，其他局域的灯全部关闭。

9.根据权利要求8所述的利用手机和射频遥控器进行控制的家用灯光控制系统，其特征在于：选择任一模式进入后，可设置该模式下涵盖的设备运行属性以及增加、减去设备。

10.根据权利要求1或5所述的利用手机和射频遥控器进行控制的家用灯光控制系统，其特征在于：手机终端APP软件设有射频对码功能，用于向微控制单元发送433M遥控对码指令或433M清码指令。