CN105988421A - 一种集收发中继和操控功能一体的远程数传控制模块 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种集收发中继和操控功能一体的远程数传控制模块，涉及无线数传、无线控制组网以及嵌入式操控领域，具体是：在一块具有中央处理单元、地址编址、网络编号和常规操控功能的无线操控模块上采用双向无线数字传方式与外界通信，同时具备有线通信接口。中央处理单元根据接收的数字信息包中信息的解析，采取忽略信息、本地执行、转发信息的动作，从而将收发、中继和操控功能集于一体。对于多点无线操控系统中每一块模块既是操控终端也是系统内中继，一点对另一点的通信可以多链路进行，无需单独的中继设备，节省成本也增加系统的稳定性。此外，该模块除具有开关、AD/DA转换、延时开关等常规固定接口外还提供额外扩展接口供用户自行定义开发。

Description

一种集收发中继和操控功能一体的远程数传控制模块
技术领域
本发明涉及无线数传、无线控制组网以及嵌入式操控领域，具体是涉及一种集收发中继和操控功能于一体的远程数传控制模块。
技术背景
无线远程控制已经广泛应用于各个领域，尤其在大面空间，如野外，或不易架设有线数据链路传输的场合，比如医院、机场，尤为适用。在该应用的过程中，数传远程控制模块具有比模拟远程控制模块抗干扰、易扩展的特性应用趋于广泛。
但在无线收发设备工作过程中受功率和空间使用环境的影响，收发距离都受到一定的限制，比如功率一定的收发机在旷野的工作距离要大于有建筑物的空间，要解决点与点长距离通信，要么增加发射功率要么增加中继。在某些特定的使用环境下，比如机场、医院对电磁干扰要求较高，不可能用增发射加功率的方法来增加无线设备的工作距离，只有增加中继。然而在多点控制终端的情况下，比如机场的多点驱鸟设备分散在机场任何可能有鸟出没的地方，所有设备不可能都在单一无线收发设备的工作范围内使用，因此只有增加中继来扩展系统的应用距离。但增加中继除了增加系统的成本外，更重要的是增加了系统复杂性进、降低了系统的维护性和可靠性，例如某一个中继的失效会造成与此中继相关的所有设备无法接受操控，因而中继成为了系统中的不稳定因素。
此外，在现有的数传模块中基本都是聚焦在无线数据传输的部分，对被操控设备的操控功能基本分离，如专利201320269534.5、201320327903.1、201220615513.x等都提出了不同数传模块的方法，但都不含操控功能。这在实际使用中带来不便，任何需要使用该数传模块的用户，既要解决远程控制模块与被操控设备的接口问题，又要解决与数传模块的通讯问题，对于绝大部分常规应用，比如模拟量采集、开关控制，这是一个耗时的社会群体性重复劳动，对整个社会生产是一个浪费。
发明内容
为解决上述无线操控设备在多点操控模式下无法自由扩展和增加中继增加系统成本的问题以，及常规数传应用中重复性开发的问题，本发明提出一种集收发、中继和操控功能于一体的远程数传控制模块解决方案。采用该方案开发的远程数传控制模块，可以与多种常规被操控设备结合使用，解决无线远程设备多点控制应用的自由扩展和避免重复性开发的问题。
本发明采用的技术方案是：在一块具有中有中央处理单元、自身地址编址识别、所在网络编号识别和对被操控设备具有常规操控功能的无线操控模块上，采用双向无线数字传方式与外界通信，同时留有与计算机或其他控制器通信的有线通信接口。中央处理单元对收到的数字信息进行解析，根据数字信息中包含网络编号、模块地址和操控指令等信息的解析结果采取是忽略信息、在本地执行操作、还是将信息转发的操作，这样就实现了将无线操控系统的收发、中继和操控功能集于一体。对于多点操控系统中每一块无线操控模块都既是操控终端也是系统内中继，一点对另一点的通信可以多链路进行，无需单独的中继设备，减少系统成本的同时更重要的是增加系统的稳定性。
对于常规设备操控功能该模块上具有开关、AD/DA转换、延时开关等固定接口，同时提供额外扩展接口。固定接口满足常规使用的设备开关、模拟或数据量采集、延时控制等基本要求，相应的参数可以用硬件和软件设置，扩展接口则用于固定接口不能满足实际需求时，由用户自行定义开发。
所述的中央处理单元根据无线操控模块对操控设备的规模和功能的需要可以由一片、多片单片机构成；
所述的自身地址编址可以是软件写入EEPROM的软记录方式的模块自身地址编号，也何以是用硬件码盘或开关拨键的方式进行设定的模块自身地址编号；
所述的网络编号可以是软件写入EEPROM的软记录方式的网络编号，也何以是用硬件码盘的或开关拨键方式进行设定的网络编号；
所述的模块与计算机或其他控制器通信的有线通信接口可以为RS232、RS485、USB或网络接口；
所述的模块操控功能是在模块上设有开关、AD/DA转换、延时开关等固定接口用于常规应用，参数可以由硬件和软件设置；
所述的模块操控功能是设有扩展接口，在固定接口无法满足需要时，由用户自行定义开发；
所述的双向无线数字传是采用单工或双工模式进行双向无线电数字数据传输；
所述的数据中继功能是中央处理单元根据数据中指令进行有条件或无条件执行；
所述的模块操控功能是中央处理单元根据接收数据中指令对所操控设备执行指定动作。
附图说明
图1是本发明单一单片机做中控单元功能模块原理示意图。
图2是本发明多块单片机做中控单元功能模块原理示意图。
图3是本发明工作流程图。
图4是本发明应用原理示意图。
附图标记包括：
1-中控单元 2-双向无线发射单元 3-操控单元 4-有线数据接口
5-固定开关、AD\DA、延时开关接口 6-扩展预留接口 7-处理单片机1
8-处理单片机2 9-处理单片机-3 10-主控计算机 11-主控计算机用本控制模块
12、13、14-从控设备用本控制模块
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例一
图1是本发明功能模块原理图，是使用一块单片机作为控制单元的基本配置方式，所有的数据由一块单片机处理，在实时性能要求不高的使用环境下使用。在本实施例中单一单片机采用ATMGA64为处理单元；MAX3232为有线RS232串口与计算机通信，该有线数据接口也可以是RS485或网络接口；SKY1090为数传发射模块采用半双工工作方式，工作在433MHz频段，也可以采用其他频段的射频模块比如2.5GHz的Zigbee模块；操控部分采用ULN2803驱动3路继电器开关分别作1个常规开关、2个延时开关，采用AD7810模数芯片采集被控设备的电压、压力、温度和震动参数，采用DAC7573作为数模转换控制被控设备的加热器电压，保留8个ATMG64的端口作为备用扩展控制端口；网络标识号和模块地址是通过软件预写入ATMG64的EEPROM的特定区域，这个设置还可以采用在模块上设置硬件拨码盘或拨码开关的方式由中控单元读取。
模块的工作过程如图3所示。ATMEGA64控制单元从串口RS232接收主控计算机的数据或从数传单元接收数据，然后从数据中解析出网络标识和目的地址。如果网络标识不符合预设值就直接丢弃该数据，如果是网内数据，是否要本模块执行操作，是则将指令发往执行操作单元做相应的操作，如果不是本模块执行操作则进行则将数据发往无线数传单元进行转发。这样，该模块在硬件和软件的协同工作下实现了收发、操控和中继功能集合在一块模块中。
实施例二
图2是本发明利用多块单片机做中控单元功能模块原理图。该种配置方式是为满足对实时性要求较高的使用环境，将数据收发和模块执行操作分担到各自独立的单片机上执行以提高实时性。在本实施例中，中控单元1由3块单片机构成，核心控制单片7采用ATMEGA64用来协调数据预处理，执行控制单片机8采用AT89C51来对当前模块控制的设备进行实时操控，数传控制单片机9采用另外一块AT89C51来控制和处理数传单元；有线RS232串口采用MAX3232芯片与计算机通信；数传发射模块依然采用SKY1090半双工工作方式，工作在433MHz频段，如果考虑更多实时性可以增加另外一块，采用全双工模式；操控部分与实施例一相同，采用ULN2803驱动3路继电器开关分别作1个常规开关、2个延时开关，采用AD7810模数芯片采集被控设备的电压、压力、温度和震动参数，采用DAC7573作为数模转换控制被控设备的加热器电压，保留8个ATMG64的端口作为备用扩展控制端口；网络标识号和模块地址是通过软件预写入ATMG64的EEPROM的特定区域。
实施例二的工作流程与实施了一相同，如图3所示，此处不再复述。
图4是本发明应用原理示意图。在该原理示例中，中控计算机10通过有线数据接口RS232同本发明模块11的RS232通信构成主控中心，从控模块12、13和14构成多终端远程控制系统，比如机场驱鸟系统有煤气炮、超声波驱鸟器、机器人驱鸟器等。模块12和13在无线发射工作距离内，可以直接同模块11通信，但模块14就超过了无线发射的工作距离，常规方法是需要加入一部中继器来实现模块14和11的通信，在本发明应用中，模块12和13就可以起到中继器的作用，如果其中一个失效，模块14可以使用另外一个做中继与主控中心模块11通信，这样既节省了中继器也保证了网内通信的稳定性。如果有其他相应模块加入该网络时，无需增加附加设备即可以无限自由扩展。

Claims (10)

1.一种集收发中继和操控功能于一体的远程数传控制模块，具体是：在一块具有中央处理单元、地址编址、网络编号和常规操控功能的无线操控模块上，采用双向无线数字传方式与外界通信，同时具备有线通信接口。中央处理单元根据接收的数字信息包中的网络编号、模块地址和操控指令信息的解析，采取忽略信息、本地执行、转发信息的动作，从而将收发、中继和操控功能集于一体。此外，该模块除具有开关、AD/DA转换、延时开关等常规固定接口外还提供额外扩展接口供用户自行定义开发。
2.根据权利要求1所述的一种集收发中继和操控功能于一体的远程数传控制模块，其特征在于模块具有一个中央处理单元，该单元可以由一片或多片单片机构成。
3.根据权利要求1所述的一种集收发中继和操控功能于一体的远程数传控制模块，其特征在于模块具有自身地址编址，可以是软件写入EEPROM的地址编号，也可以用硬件码盘或开关拨键的方式进行设定。
4.根据权利要求1所述的一种集收发中继和操控功能于一体的远程数传控制模块，其特征在于模块具有网络编号，可以是软件写入EEPROM的网络编号，也可以用硬件码盘的或开关拨键方式进行设定。
5.根据权利要求1所述的一种集收发中继和操控功能于一体的远程数传控制模块，其特征在于模块具有与计算机或其他控制器通信的有线通信接口，可以为RS232、RS485、USB或网络接口。
6.根据权利要求1所述的一种集收发中继和操控功能于一体的远程数传控制模块，其特征在于模块具有操控单元，其功能是在模块上设有开关、AD/DA转换、延时开关等固定接口用于常规应用，参数可以由硬件和软件设置。
7.根据权利要求1和6所述的一种集收发中继和操控功能于一体的远程数传控制模块，其特征在于模块操控单元具有功能扩展接口，在常规固定接口无法满足应用需要时，由用户自行定义开发。
8.根据权利要求1所述的所述一种集收发中继和操控功能于一体的远程数传控制模块，其特征在于模块具有单工或双工模式进行双向无线数字数据传输单元。
9.根据权利要求1和2所述的一种集收发中继和操控功能于一体的远程数传控制模块，其特征在于模块的数据中继功能是中央处理单元根据数据指令进行有条件或无条件操作无线数传单元执行。
10.根据权利要求1、6和7所述的一种集收发中继和操控功能于一体的远程数传控制模块，其特征在于模块具有所述的操控功能是中央处理单元根据接收数据中的指令执行对模块所操控的设备进行指定操作。
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