CN105243828A - 一种基于超声波通信的遥控装置及其遥控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于超声波通信的遥控装置及其遥控方法，其中遥控装置包括作为发射端的一个遥控设备和作为接收端的若干个被遥控终端，一个遥控设备对若干个被遥控终端通过超声波通信进行一对多遥控；遥控设备用于产生携带功能码的发射编码信号，经过频率调制，将调制到超声载波频率上的发射编码信号作为遥控信号进行发射；被遥控终端用于接收遥控信号，经过信号解码，还原出发射编码信号中的功能码进行控制响应。利用GOLD序列的相关性检测，达到多目标的检测与区分，实现使用一个遥控设备即可遥控区域内所有被遥控终端的目的，准确识别遥控目标，稳定传递遥控信号；减少遥控设备的数量，节约能源、降低辐射危害；功耗较低，适用范围广。

Description

一种基于超声波通信的遥控装置及其遥控方法

技术领域

本发明涉及一种遥控装置和遥控方法，特别是涉及一种基于超声波通信的遥控装置及其遥控方法，属于物联网智能家居电子技术领域。

背景技术

随着可遥控家电的普及，越来越多的遥控器出现在人们的日常生活中；各种电器的遥控装置通常由发射和接收两部分组成，现主要为红外遥控方式，红外发送器即遥控设备，大多采用单频脉冲编码调制(PCM)和间歇振荡的工作方式。当按下遥控设备的某一个状态键，如选台、音量、对比度等约20～30个键之中一个键时，遥控设备小盒中的发光二级管就产生波长为0.8～3μm的红外光，并将与此状态键对应的一组脉冲发射出去；而被遥控终端上集成了红外接收处理电路，用于接收红外信号并完成各种预定的功能。

目前，各种电器的遥控装置多为一一对应，遥控设备的通用性较差，一对一遥控方式造成遥控设备数量增加，而给具体遥控操作带来频繁更换遥控设备进行遥控的操作不便性，难以实现用一台遥控器对多个被遥控终端进行遥控的目的。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种基于超声波通信的遥控装置及其遥控方法，特别适用于智能家居电器遥控。

本发明所要解决的技术问题是提供结构紧凑、拆装方便、制作容易、安全可靠、实用性强的基于超声波通信的遥控装置，实现使用一个遥控设备即可遥控区域内所有被遥控终端的目的，操作简便，而且减少遥控设备的数量，可节约能源，降低辐射危害，极具有产业上的利用价值。

本发明所要解决的另一技术问题是提供操作容易、反应灵敏、遥控到位的基于超声波通信的遥控装置的遥控方法，实现遥控目标的准确识别，基于超声波的稳定性进行遥控信号的传递，实施简单，适用范围广。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于超声波通信的遥控装置，包括作为发射端的一个遥控设备和作为接收端的若干个被遥控终端，一个遥控设备对若干个被遥控终端通过超声波通信进行一对多遥控；所述遥控设备用于产生携带功能码的发射编码信号，经过频率调制，将调制到超声载波频率上的发射编码信号作为遥控信号进行发射；所述被遥控终端用于接收遥控信号，经过信号解码，还原出发射编码信号中的功能码进行控制响应。

本发明的遥控装置进一步设置为：所述遥控设备包括设备壳体，位于设备壳体上的遥控板和发射超声波探头，位于设备壳体内的遥控电路板；所述遥控板上设置有若干个设备键和功能键，所述设备键、功能键和发射超声波探头均与遥控电路板相连。

其中，所述遥控电路板包括依次相连的微控制单元、调制单元和发射单元；所述微控制单元用于对设备键按键操作生成相对应的GOLD序列，对功能键按键操作生成功能码并将功能码转换为相对应的二进制码，后利用GOLD序列与功能码进行模2加生成新的序列码，再以GOLD序列作为扩频码加序列码，生产携带功能码的通信码；所述调制单元用于对通信码实现2进制频率调制，并产生驱动发射超声波探头的正弦信号；所述发射单元用于对正弦信号通过功率放大模块进行放大，并驱动发射超声波探头发射遥控信号。

本发明的遥控装置进一步设置为：所述被遥控终端包括终端设备、位于终端设备上的超声波接收探头和接收电路板，所述接收电路板包括依次相连的接收单元、解调单元和主控单元。

其中，所述接收单元用于与超声波接收探头相连，将接收到的遥控信号转换为电信号，并利用电压放大模块对电信号进行放大；所述解调单元用于对放大后的电信号进行解调，将正弦信号转换为0、1电平信号；所述主控单元用于利用定时器读取电平信号，与本终端设备GOLD序列进行相关性检测，如果满足匹配要求，将本终端设备GOLD序列与0、1码进行模2加，还原出功能码，通过功能码对主控单元的控制实现本终端设备的控制响应。

本发明的遥控装置进一步设置为：所述调制单元采用XR2206芯片。

本发明的遥控装置进一步设置为：所述电压放大模块采用AD620AN芯片，所述解调单元采用XR2211芯片。

本发明的遥控装置进一步设置为：所述终端设备包括电视机、VCD和空调，对每一种终端设备的本终端设备GOLD序列均标准化存储于主控单元中。

本发明的遥控装置进一步设置为：所述设备键与终端设备相对应设置，设备键按键操作时所生成相对应的GOLD序列采用5阶原码共产生31种。

本发明还提供一种基于超声波通信的遥控装置的遥控方法，包括以下步骤：

1)通过选择遥控设备的设备键并进行按键操作，选择预控制的终端设备；经微控制单元配置与终端设备相对应的GOLD序列；

2)通过选择遥控设备的功能键并进行按键操作，选择预响应的控制功能；经微控制单元生成功能码并将功能码转换为相对应的二进制码，后利用GOLD序列与功能码进行模2加生成新的序列码，再以GOLD序列作为扩频码加序列码，生产携带功能码的通信码；

3)经过频率调制，将通信码调制到超声载波频率上作为遥控信号通过发射超声波探头进行发射；

4)被选择的预控制的终端设备通过超声波接收探头接收遥控信号，经过信号转换、放大和解调获得电平信号；

5)被遥控终端的主控单元利用定时器读取电平信号，与本终端设备GOLD序列进行相关性检测，如果满足匹配要求，将本终端设备GOLD序列与0、1码进行模2加，还原出功能码，通过功能码对主控单元的控制实现本终端设备的控制响应；

6)依次进行步骤1)至步骤5)的操作，实现使用一个遥控设备即可遥控区域内所有被遥控的终端设备。

本发明的遥控方法进一步设置为：所述步骤1)中微控制单元配置与终端设备相对应的GOLD序列，是利用GOLD序列之间的正交性实现若干个被遥控的终端设备的区分，遥控设备通过选取不同终端设备而产生不同的相互正交的GOLD序列从而实现遥控不同终端设备的功能；所述GOLD序列所采用的阶数可根据区域内所有被遥控的终端设备具体数目来定，实现编码复杂度随终端设备具体数目进行自适应变化。

本发明的遥控方法进一步设置为：所述阶数为大于的最小正整数、将不能产生GOLD序列的阶数除外，其中，N为区域内被遥控的终端设备数目。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

本发明提供一种基于超声波通信的遥控装置及其遥控方法，利用GOLD序列的相关性检测，达到多目标的检测与区分，实现使用一个遥控设备即可遥控区域内所有被遥控终端的目的，准确识别遥控目标，稳定传递遥控信号；不仅减少遥控设备的数量，节约能源、降低辐射危害；而且实施简单，功耗较低，适用范围广。

上述内容仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的了解本发明的技术手段，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

附图说明

图1为本发明一种基于超声波通信的遥控装置的结构原理图；

图2为本发明一种基于超声波通信的遥控装置中遥控设备的结构原理图；

图3为本发明一种基于超声波通信的遥控装置中遥控设备的电路框图；

图4为本发明一种基于超声波通信的遥控装置中被遥控终端的遥控信号处理原理图；

图5为本发明一种基于超声波通信的遥控装置中被遥控终端的遥控信号处理电路框图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

如图1所示的一种基于超声波通信的遥控装置，包括作为发射端的一个遥控设备和作为接收端的若干个被遥控终端，一个遥控设备对若干个被遥控终端通过超声波通信进行一对多遥控；如图所示，被遥控终端包括被遥控终端1、被遥控终端2、……、被遥控终端N。所述遥控设备用于产生携带功能码的发射编码信号，经过频率调制，将调制到超声载波频率上的发射编码信号作为遥控信号进行发射；所述被遥控终端用于接收遥控信号，经过信号解码，还原出发射编码信号中的功能码进行控制响应。

如图2和图3所示，所述遥控设备包括设备壳体(图中未示出)，位于设备壳体上的遥控板(图中未示出)和发射超声波探头10，位于设备壳体内的遥控电路板20；所述遥控板上设置有若干个设备键和功能键，所述设备键、功能键和发射超声波探头10均与遥控电路板20相连；所述遥控电路板20包括依次相连的微控制单元MCU1、调制单元XR2206芯片和发射单元LM386芯片。

所述微控制单元MCU1用于对设备键按键操作生成相对应的GOLD序列，对功能键按键操作生成功能码并将功能码转换为相对应的二进制码，后利用GOLD序列与功能码进行模2加生成新的序列码，再以GOLD序列作为扩频码加序列码，生产携带功能码的通信码；所述调制单元用于对通信码实现2进制频率调制，并产生驱动发射超声波探头的正弦信号；所述发射单元用于对正弦信号通过功率放大模块进行放大，并驱动发射超声波探头发射遥控信号。

如图4和图5所示，所述被遥控终端包括终端设备(图中未示出)、位于终端设备上的超声波接收探头30和接收电路板40，所述接收电路板40包括依次相连的接收单元、解调单元和主控单元；所述接收单元用于与超声波接收探头30相连，将接收到的遥控信号转换为电信号，并利用电压放大模块AD620AN芯片对电信号进行放大；所述解调单元采用XR2211芯片用于对放大后的电信号进行解调，将正弦信号转换为0、1电平信号；所述主控单元MCU2用于利用定时器读取电平信号，与本终端设备GOLD序列进行相关性检测，如果满足匹配要求，将本终端设备GOLD序列与0、1码进行模2加，还原出功能码，通过功能码对主控单元的控制实现本终端设备的控制响应。

所述终端设备包括电视机、VCD和空调，对每一种终端设备的本终端设备GOLD序列均标准化存储于主控单元中。所述设备键与终端设备相对应设置，设备键按键操作时所生成相对应的GOLD序列采用5阶原码共产生31种。

本发明还提供一种基于超声波通信的遥控装置的遥控方法，包括以下步骤：

1)通过选择遥控设备的设备键并进行按键操作，选择预控制的终端设备；经微控制单元配置与终端设备相对应的GOLD序列，所述GOLD序列所采用的阶数可根据区域内所有被遥控的终端设备具体数目来定，实现编码复杂度随终端设备具体数目进行自适应变化；所述阶数为大于的最小正整数、将不能产生GOLD序列的阶数除外，其中，N为区域内被遥控的终端设备数目；

利用GOLD序列之间的正交性实现若干个被遥控的终端设备的区分，遥控设备通过选取不同终端设备而产生不同的相互正交的GOLD序列从而实现遥控不同终端设备的功能；

2)通过选择遥控设备的功能键并进行按键操作，选择预响应的控制功能；经微控制单元生成功能码并将功能码转换为相对应的二进制码，后利用GOLD序列与功能码进行模2加生成新的序列码，再以GOLD序列作为扩频码加序列码，生产携带功能码的通信码；

3)经过频率调制，将通信码调制到超声载波频率上作为遥控信号通过发射超声波探头进行发射；

4)被选择的预控制的终端设备通过超声波接收探头接收遥控信号，经过信号转换、放大和解调获得电平信号；

5)被遥控终端的主控单元利用定时器读取电平信号，与本终端设备GOLD序列进行相关性检测，如果满足匹配要求，将本终端设备GOLD序列与0、1码进行模2加，还原出功能码，通过功能码对主控单元的控制实现本终端设备的控制响应；

6)依次进行步骤1)至步骤5)的操作，实现使用一个遥控设备即可遥控区域内所有被遥控的终端设备。

本发明提供的遥控方法操作简单，首先选择控制设备，按下设备键，紧接着按下功能键，通过控制设备将遥控信号发出，在被遥控终端实现声信号接收并转换为电信号，实现GOLD序列相关检测与控制的功能，从而完成一对多的遥控。还可将手持的遥控设备集成在智能手机上，利用手机现有硬件扬声器与调制芯片，实现遥控信号的发射，方便快捷，可大幅节约成本。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种基于超声波通信的遥控装置，其特征在于：包括作为发射端的一个遥控设备和作为接收端的若干个被遥控终端，一个遥控设备对若干个被遥控终端通过超声波通信进行一对多遥控；

所述遥控设备用于产生携带功能码的发射编码信号，经过频率调制，将调制到超声载波频率上的发射编码信号作为遥控信号进行发射；

所述被遥控终端用于接收遥控信号，经过信号解码，还原出发射编码信号中的功能码进行控制响应。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声波通信的遥控装置，其特征在于：所述遥控设备包括设备壳体，位于设备壳体上的遥控板和发射超声波探头，位于设备壳体内的遥控电路板；所述遥控板上设置有若干个设备键和功能键，所述设备键、功能键和发射超声波探头均与遥控电路板相连；

所述遥控电路板包括依次相连的微控制单元、调制单元和发射单元；

所述微控制单元用于对设备键按键操作生成相对应的GOLD序列，对功能键按键操作生成功能码并将功能码转换为相对应的二进制码，后利用GOLD序列与功能码进行模2加生成新的序列码，再以GOLD序列作为扩频码加序列码，生产携带功能码的通信码；

所述调制单元用于对通信码实现2进制频率调制，并产生驱动发射超声波探头的正弦信号；

所述发射单元用于对正弦信号通过功率放大模块进行放大，并驱动发射超声波探头发射遥控信号。

3.根据权利要求2所述的一种基于超声波通信的遥控装置，其特征在于：所述被遥控终端包括终端设备、位于终端设备上的超声波接收探头和接收电路板，所述接收电路板包括依次相连的接收单元、解调单元和主控单元；

所述接收单元用于与超声波接收探头相连，将接收到的遥控信号转换为电信号，并利用电压放大模块对电信号进行放大；

所述解调单元用于对放大后的电信号进行解调，将正弦信号转换为0、1电平信号；

所述主控单元用于利用定时器读取电平信号，与本终端设备GOLD序列进行相关性检测，如果满足匹配要求，将本终端设备GOLD序列与0、1码进行模2加，还原出功能码，通过功能码对主控单元的控制实现本终端设备的控制响应。

4.根据权利要求2所述的一种基于超声波通信的遥控装置，其特征在于：所述调制单元采用XR2206芯片。

5.根据权利要求3所述的一种基于超声波通信的遥控装置，其特征在于：所述电压放大模块采用AD620AN芯片，所述解调单元采用XR2211芯片。

6.根据权利要求3所述的一种基于超声波通信的遥控装置，其特征在于：所述终端设备包括电视机、VCD和空调，对每一种终端设备的本终端设备GOLD序列均标准化存储于主控单元中。

7.根据权利要求3所述的一种基于超声波通信的遥控装置，其特征在于：所述设备键与终端设备相对应设置，设备键按键操作时所生成相对应的GOLD序列采用5阶原码共产生31种。

8.根据权利要求1所述的一种基于超声波通信的遥控装置的遥控方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)通过选择遥控设备的设备键并进行按键操作，选择预控制的终端设备；经微控制单元配置与终端设备相对应的GOLD序列；

2)通过选择遥控设备的功能键并进行按键操作，选择预响应的控制功能；经微控制单元生成功能码并将功能码转换为相对应的二进制码，后利用GOLD序列与功能码进行模2加生成新的序列码，再以GOLD序列作为扩频码加序列码，生产携带功能码的通信码；

3)经过频率调制，将通信码调制到超声载波频率上作为遥控信号通过发射超声波探头进行发射；

4)被选择的预控制的终端设备通过超声波接收探头接收遥控信号，经过信号转换、放大和解调获得电平信号；

5)被遥控终端的主控单元利用定时器读取电平信号，与本终端设备GOLD序列进行相关性检测，如果满足匹配要求，将本终端设备GOLD序列与0、1码进行模2加，还原出功能码，通过功能码对主控单元的控制实现本终端设备的控制响应；

6)依次进行步骤1)至步骤5)的操作，实现使用一个遥控设备即可遥控区域内所有被遥控的终端设备。

9.根据权利要求8所述的一种基于超声波通信的遥控装置的遥控方法，其特征在于：所述步骤1)中微控制单元配置与终端设备相对应的GOLD序列，是利用GOLD序列之间的正交性实现若干个被遥控的终端设备的区分，遥控设备通过选取不同终端设备而产生不同的相互正交的GOLD序列从而实现遥控不同终端设备的功能；

所述GOLD序列所采用的阶数可根据区域内所有被遥控的终端设备具体数目来定，实现编码复杂度随终端设备具体数目进行自适应变化。

10.根据权利要求9所述的一种基于超声波通信的遥控装置的遥控方法，其特征在于：所述阶数为大于的最小正整数、将不能产生GOLD序列的阶数除外，其中，N为区域内被遥控的终端设备数目。