CN105719447A - 一种家用设备的无线遥控装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于控制和通信领域，具体涉及一种家用设备的无线遥控装置。为解决多个遥控器控制多个家用设备以及红外遥控存在指向性和不可遮蔽性带来的麻烦。本发明提出了一种家用设备的无线遥控装置，遥控器、FPGA电路模块和指令译码电路。该发明用一个“遥控器”可控制一个家庭内的所有家用设备，包括卫浴设备。

Description

一种家用设备的无线遥控装置

技术领域

本发明属于控制和通信领域，具体涉及一种家用设备的无线遥控装置。

背景技术

红外遥控系统已经在卫浴等家用设备中得到了广泛应用。红外遥控系统由发射部分和接收部分组成。发射部分一般由指令键或操作杆、编码电路、调制电路、LED红外发射器等组成。当按下指令键或推动操作杆时，指令编码电路产生指令编码信号，接下来对指令编码信号进行调制，最后由LED红外发射器向外发射。接收部分一般由光/电转换放大器、解调电路、解码电路等组成。接收部分负责接收LED红外发射器发出的编码指令信号，然后进行放大、解调、解码，最后由驱动电路来驱动执行机构实现各种指令的操作控制。

在红外遥控系统中，上述的发射部分存在于遥控器内，接收部分存在于家电设备内。由于指令编码系统的编码与指令译码系统的解码工作存在一对一的对应关系，所以红外遥控系统的发射部分和接收部分也是一一对应的。在现代家庭中，由于现有的红外遥控系统的广泛应用，具有遥控功能的家用设备的数量越来越多。虽然它们给人们的家庭生活带来更多的舒适，但是一个遥控器只能控制一个家用设备，当一个家庭需要多个遥控器来控制所有家用设备时，这给家庭生活带来很大的不便。此外，红外传输存在一定的指向性和不可遮蔽性也会给人们带来困扰。

发明内容

发明目的：为解决多个遥控器控制多个家用设备以及红外遥控存在指向性和不可遮蔽性带来的麻烦。本项目发明了一种家用设备的无线遥控装置。该发明用一个“遥控器”可控制一个家庭内的所有家用设备，包括卫浴设备。

具体的技术方案如下：

一种无线遥控装置，包括遥控器、FPGA电路模块和指令译码电路；

遥控器,是可以与现场可编程门阵列FPGA通信的芯片或程序，用于代替设备原有的红外遥控系统的遥控器，向设备发送遥控指令；

FPGA电路模块，包括WIFI接收器和现场可编程门阵列FPGA；

WIFI接收器用于接受来自于WIFI的遥控器遥控指令；

现场可编程门阵列FPGA用于读取遥控器发送的命令数据，完成指令编码工作；

所述遥控器通过无线网路的方式与FPGA电路模块通讯连接；

上述方案中，所述遥控器上设有设备指令键，不同家用设备对应不同的指令键。

所述的现场可编程门阵列FPGA根据红外遥控编码传输协议实现指令编码工作。

有益效果：

1.本发明提出的无线遥控装置，克服了现有红外遥控技术中的指向性和遮蔽性缺陷，通过采用无线通讯手段进行指令信号传输，使得用户能够在无线信号覆盖范围对受遥控设备进行控制，大大提高了家用使用舒适度。

2.本发明提出的无线遥控装置，首创提出了采用现场可编程门阵列FPGA以及外围硬件电路的配合，完成了原有的红外遥控系统中的指令编码工作，降低了对遥控器部件的要求，减少了现有红外遥控中编码调制电路、LED红外发射器等组成部件，结构简单，生产安装方便，大大降低了生产制造复杂度，提高了遥控电路的结构效率。

3.本发明提出的无线遥控装置，突破了现有红外遥控技术只适用于一对一的控制方式。通过将本发明的FPGA电路模块替换原有红外线遥控接受装置，可将多个使用红外线遥控系统的家用设备集成到一个遥控器来控制该“遥控器”只需与多个FPGA通信，即可实现多个家用设备的统一管理和协调运作，从而也避免了红外传输的指向性和不可遮蔽性带来的困扰。

4.本发明提出的无线遥控装置所使用的遥控器，可以是任意能与现场可编程门阵列FPGA通信的电路或程序，遥控器本身是需要发送家用设备的指令键值即可对家用设备进行控制，这些指令键值相比原有遥控器发出的命令信号，更为简单有序，且适合集成。

附图说明

图1为无线遥控装置的示图框图。

图2为NEC协议的典型脉冲链示意图。

图3为NEC协议定义长按时发出的重复码示意图。

图4为实现NEC协议的VHDL程序语言框架。

具体实施方式

为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合附图对本发明技术方案进行进一步描述。

一种无线遥控装置，如图1所示，所述无线遥控装置包括遥控器部件10、FPGA电路模块20和指令译码电路30；

遥控器10,是可以与现场可编程门阵列FPGA通信的芯片或程序，例如：智能手机、电脑、无线发送器等，用于代替设备原有的红外遥控系统的遥控器，向设备发送遥控指令；

FPGA电路模块20，包括WIFI接收器201和现场可编程门阵列FPGA202；

WIFI接收器201用于接受通过WIFI传递过来的遥控器遥控指令；

现场可编程门阵列FPGA用于读取遥控器发送的命令数据，完成指令编码工作；

指令译码电路30采用现有红外遥控指令译码电路即可。

所述遥控器10通过无线路由发出的无线网络与FPGA电路模块通讯连接；

上述方案中，所述遥控器10上设有设备指令键，不同家用设备对应不同的指令键。

所述的现场可编程门阵列FPGA202根据红外遥控编码传输协议实现指令编码工作。

本发明的主要内容是利用现场可编程逻辑门阵列FPGA完成原有的红外遥控系统中的指令编码工作，也就是对红外遥控编码传输协议的实现，不需采用专用硬件，维护容易，成本低。

本专利中，以利用FPGA实现NEC协议为例来说明具体实施方式，对SonySIRC协议或其他红外遥控编码传输协议的实现方法，可由该例子同理推出。

这里先对NEC协议做简要说明，NEC协议的特征：

①8位地址和8位命令长度；

②为提高可靠性每次传输两遍地址（用户码）和命令（按键值）；

③通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号的调制；

④38Khz载波；

⑤每位的周期为1.12ms或者2.25ms。

如图1所示为NEC协议的典型脉冲链：

协议规定低位首先发送，每次发送的信息首先是用于调整红外接收器增益的9msAGC(自动增益控制)高电平脉冲，接着是4.5ms的低电平，接下来便是地址码和命令码。地址码和命令码的编码方式有两种：

方式一：地址码和命令码均只有8位,均连续发送两次，第一次为正常编码发送，第二次则采用反码发送(如图1所示：要发送8位地址码：10011010，则先第一次发送的10011010；第二次发送反码01100101)，用于验证接收的信息的准确性。

方式二：地址码和命令码均采用16位，只发送一次，没有验证信息的准确性。所以无论采用方式一还是方式二发送，总体的发送时间是一定的（按16位计算）。

在“遥控器”的操作过程中，不同指令键值对应着不同的NEC编码。如果持续（长按）按住某个指令键，则将此指令键代表的NEC编码发送一次后，再以110ms为周期的发送固定重复码，固定重复码是由9ms的AGC高电平和4.5ms的低电平及一个560us的高电平组成，如图2所示:

下面结合附图以及NEC协议的定义来对本发明作进一步的详细说明。

采用具备Altera公司的Cyclone系列芯片的现场可编程门阵列FPGA202，使用VHDL语言编程实现NEC协议，其实现原理可由图1所示NEC协议的典型脉冲链推理。在现场可编程门阵列FPGA202中，由现场可编程门阵列FPGA芯片的晶振时钟建立一个周期为560us的时钟，则NEC协议中的逻辑“1”就是一个时钟周期的高电平和三个时钟周期的低电平，在VHDL语言中可编写为“1000”，同理NEC协议中的逻辑“0”就是一个时钟周期的高电平和一个时钟周期的低电平，在VHDL语言中可编写为“10”。因此，图1所示的完整的NEC协议脉冲链可在VHDL语言中表达为：“1111111111111111000000001000101010001000101000101010001000101010001010001010001000101000101010100010101000101000100010001”。

同理图2所示的一个重复码在VHDL语言中的表达是：“111111111111111100000000”。

上述的二进制编码就构成了协议的主程序模块。

NEC协议中还定义有“38Khz载波”，可由现场可编程门阵列FPGA的晶振时钟建立一个38Khz的时钟与主程序模块做逻辑“与”计算，当主程序模块输出高电平时，则“与”运算后输出38Khz的时钟，主程序模块输出低电平时则“与”运算后输出低电平,从而满足了NEC协议中“38Khz载波”的要求。

现场可编程门阵列FPGA中VHDL程序语言的框架如图3所示：

读写模块的工作是读取由上层的遥控器10发送到现场可编程门阵列FPGA202的WIFI接收器201的命令数据，并根据该命令数据输出相应的指令键值到主程序模块。为实现原有家用设备的遥控器的短按命令和长按命令的实时控制，现场可编程门阵列FPGA202芯片应与上层的遥控器10做如下约定：若是短按命令，则“遥控器”写入现场可编程门阵列FPGA202控制接口的命令值会在110ms内被清除，若是长按命令，则写入的命令值一直保留到长按命令结束再清除。读写模块每隔110ms读取一次控制接口的命令，并将此次读取的命令值和前一次读取的命令值做比对，若两次读取的命令值不相同则视为短按命令，若两次的命令值均不为零且相同则视为长按命令。此外，若卫浴等家用设备对NEC协议的长按命令没有赋予实际控制功能，则可省去上述关于长按命令的识别和操作。

主程序中存储了一个卫浴等家用设备中使用的所有的完整的NEC协议脉冲链以及重复码在VHDL语言中的二进制编码，其工作内容是，根据从读写模块接收到的指令键值，通过条件选择语句，选出指令键值所对应的NEC协议脉冲链在VHDL语言中的二进制编码实时输出；实时输出的二进制编码和38Khz时钟做逻辑“与”运算，便可输出完整的NEC协议脉冲链，也就完成了指令编码工作。

同样对于其他的红外遥控编码传输协议，也可以由FPGA使用上述编程方法实现。

本发明提出的基于FPGA卫浴设备的无线遥控装置适用于各种使用红外遥控系统的家用设备。采用该方法，可以将多个使用红外遥控系统的家用设备集成到一个“遥控器”来控制，该“遥控器”只需与多个FPGA通信，即可实现多个家用设备的统一管理和协调运作，从而也避免了红外传输的指向性和不可遮蔽性带来的困扰。

Claims (4)

1.一种无线遥控装置，包括遥控器、FPGA电路模块和指令译码电路；

遥控器,可以与现场可编程门阵列FPGA通信的芯片或程序，用于代替设备原有的红外遥控系统的遥控器，向设备发送遥控指令；

FPGA电路模块，包括WIFI接收器和现场可编程门阵列FPGA；

WIFI接收器用于接受来自于WIFI的遥控器遥控指令；

现场可编程门阵列FPGA用于读取遥控器发送的命令数据，完成指令编码工作；

所述遥控器通过无线网路的方式与FPGA电路模块通讯连接。

2.如权利要求1所述的无线遥控装置，其特征在于所述遥控器上设有设备指令键，不同家用设备对应不同的指令键。

3.如权利要求1所述的无线遥控装置，其特征在于所述的现场可编程门阵列FPGA根据红外遥控编码传输协议实现指令编码工作。

4.如权利要求1所述的无线遥控装置，其特征在于所述的遥控器与FPGA电路模块间的无线通信遵循无线网络协议。