CN106406258B - 一种家用电器的智能控制装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种家用电器的智能控制装置，包括控制端和受控开关，所述控制端包括第一单片机、第一无线射频模块以及串口模块，所述第一单片机分别与第一无线射频模块和串口模块连接，所述受控开关包括第二单片机、第二无线射频模块以及用于控制电器形成通电回路的开关电路，所述第二单片机分别与第二无线射频模块和开关电路相连。本发明创造利用无线射频模块实现控制端与受控开关的通信连接，取代原来使用WIFI通信连接的技术手段，简化通信流程，本发明电路结构简单，易于安装维护，无线射频模块使用的射频信号频率与WIFI信号频率有区别，使用时不会与WIFI联网信号发生冲突，影响各自的通信质量。
Description
技术领域
本发明涉及智能控制领域，具体地说设涉及一种家用电器的智能控制装置及其控制方法。
背景技术
随着科技的进步，智能化家居已经逐步应用到很多家庭。现有的以电脑或手机作为控制核心的智能家居控制系统存在以下问题，首先该系统是利用WIFI通信技术进行互联，即系统中各个设备都需要配置有能设别WIFI信号的装置，使各设备电路结构复杂化；其次WIFI通信设备是使用TCP/IP协议，需要专业人员进行安装设计和维护，增加用户使用成本；最后现在人们喜欢通过WIFI连接互联网进行资源共享，而各用电设备又是24小时通过WIFI组成智能家居系统，容易发生通信冲突，使控制失效。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种家用电器的智能控制装置及其控制方法。
本发明解决其技术问题的解决方案是：一种家用电器的智能控制装置，包括控制端和受控开关，所述控制端与受控开关射频通信连接；所述控制端包括第一单片机、第一无线射频模块以及用于连接外部设备与控制端的串口模块，所述第一单片机分别与第一无线射频模块和串口模块连接，所述受控开关包括第二单片机、第二无线射频模块以及用于控制电器形成通电回路的开关电路，所述第二单片机与第二无线射频模块相连，所述第二单片机的输出端与开关电路的输入端相连；所述第一无线射频模块与第二无线射频模块相互通信连接。
进一步，所述第一无线射频模块和第二无线射频模块分别配置有用于设置当前通信频道的信道寄存器，所述信道寄存器是64位寄存器。
进一步，所述第二无线射频模块配置有64位的地址码。
进一步，所述开关电路包括继电器和/或可控硅。
进一步，所述控制端还包括无线充电模块，所述无线充电模块与第一单片机相连，所述无线充电模块包括电源管理芯片和将磁场能转化为电能的充电线圈，所述电源管理芯片被配置为当检测到充电线圈处于供电状态时，切断外部设备与控制端的供电连接，当检测到充电线圈处于非供电状态时，建立外部设备与控制端的供电连接。
上述一种家用电器的智能控制装置的控制方法，包括以下步骤：
a．控制端向受控开关广播发送操作指令；
b．受控开关执行操作指令。
进一步，所述受控开关有一个以上，所述第一无线射频模块和第二无线射频模块分别配置有用于设置当前通信频道的信道寄存器，所述第二无线射频模块设置有64位的地址码，所述操作指令包括地址码和控制指令。
进一步，所述步骤a之前包括以下步骤：
c．控制端和受控开关初始化，控制端配置信道寄存器，受控开关配置信道寄存器以及设置地址码。
进一步，所述步骤a以后还包括以下步骤：
d．控制端启动定时器；
e．若定时结束，控制端判断是否达到规定发送次数，若达到规定发送次数，受控开关离线，本次操作完成，若没有达到规定发送次数，则发送次数加1并返回步骤a；若规定时间内完成步骤b，本次操作完成。
进一步，所述步骤b包括以下步骤：
b1．受控开关判断所接收的地址码是否与自身所配置的地址码相同；
b2．如果相同，受控开关执行控制指令，并向控制端返回状态信息，本次操作完成；如果不相同，受控开关无需进行如何操作并返回步骤e。
本发明的有益效果是：本发明利用无线射频模块实现控制端与受控开关的通信连接，取代原来使用WIFI通信连接的技术，由于射频通信所使用的通信协议属于用户自定义协议，简化通信流程，本发明电路结构简单，成本低，可装配在各种电器上，易于安装维护，无线射频模块使用的射频信号频率与WIFI信号频率有区别，使用时不会与WIFI联网信号发生冲突，影响各自的通信质量，同时射频通信模块相对于WIFI设备耗电量低，节能省电效果佳。本发明用于远程控制电器设备。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明的电路原理图；
图2是本发明实施例的电路原理图；
图3是本发明的控制流程图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1，为本发明的电路原理图，一种家用电器的智能控制装置，包括控制端和受控开关，所述控制端与受控开关射频通信连接，取代现有智能家居系统中利用无线WIFI信号作为控制端与受控开关通信连接的技术手段，与TCP/IP协议相比较，射频通信过程中无需采用如此复杂的通信协议，简化通信流程，降低产品设计难度，缩短开发周期。
具体地，所述控制端包括第一单片机、第一无线射频模块以及用于连接外部设备与控制端的串口模块，所述第一单片机分别与第一无线射频模块和串口模块连接，所述受控开关包括第二单片机、第二无线射频模块以及用于控制电器形成通电回路的开关电路，所述第二单片机与第二无线射频模块相连，所述第二单片机的输出端与开关电路的输入端相连；所述第一无线射频模块与第二无线射频模块相互通信连接。
具体控制原理如下：控制端的第一单片机通过串口模块接收来自外部设备的控制信号，经第一无线射频模块调制后发送出去，第二无线射频接收到射频信号后进行解调并将得到的控制信号传送到第二单片机，第二单片机根据控制信号去控制电路开关的操作，间接控制对应的家用电器是否形成通电连接。除此以外，所述控制端和受控开关在没有接收到对应的控制信号时处于待机状态，进入节能模式，节省电损耗。
通信过程中第一单片机和第二单片机可以分别控制第一无线射频模块和第二无线射频模块的工作状态，所述工作状态包括发射状态，待机状态以及接收状态。
本发明采用集成度高的硬件模块和简单的射频通信协议，简化电路结构，便于安装和后期维护，降低使用成本。
另一方面，本发明中所述的受控开关可以有多个，分别安装在不同的家用电器上。
进一步，参照图2，所述串口模块包括USB转串口芯片，本领域技术人员可根据串口类型自行选择所述USB转串口芯片型号，由于现在的外部设备一般都配置有USB接口，为方便本发明使用，增加USB连接通道，以便与多种外部设备配合使用。
进一步，参照图2，所述第一无线射频模块和第二无线射频模块分别配置有用于设置当前通信频道的信道寄存器，所述信道寄存器是64位寄存器，通过设置所述信道寄存器可以控制第一无线射频模块和第二无线射频模块在512个通信频道下进行通信。
具体地，配置有信道寄存器是为了设置控制端与受控开关通信时所使用的通信频道，只有当控制端和受控开关对应的信道寄存器都设置为相同的内容时，所述控制端和受控开关才能通过规定频率的射频信号相互通信。需要注意的是，第一无线射频模块的信道寄存器可以在控制过程中由第一单片机通过程序进行修改，而第二无线射频模块的信道寄存器则需要事先进行设定，无法在控制过程中进行修改。本发明实施例通过配置信道寄存器而改变通信过程中的通信频道，即控制不同的电器时可以使用不同的通信频道，使通信失效的可能性降低，同时还可以实现控制端与更多的受控开关通信连接。
此外现有的WIFI设备工作在2.4GHz和5GHz通信频道，因此工作过程中配置所述信道寄存器时需要避开WIFI信号频段，以免造成各设备通信冲突，影响通信质量。
进一步，所述第二无线射频模块配置有64位的地址码。
具体地，本发明实施例即使在同一通信频道下还可以根据受控开关所配置的地址码，实现控制端与不同的受控开关进行准确的通信，每个受控开关配置有唯一的地址码，通信过程中无法更改的地址码，设置地址码的目的与设置信道寄存器的目的相似，同样是为了实现控制端与多个的受控开关进行通信连接。
进一步，参照图2，所述开关电路包括继电器和/或可控硅。
具体地，所述继电器输入端与第二单片机的输出端相连，而继电器的输出端可以安装在火线与电器之间，可根据第二单片机的输出信号实现所接电器的通电连接；而可控硅则是一种电压控制电流的受控元件，所述可控硅输入端与第二单片机的输出端相连，可控硅的输出端同样可以安装在火线与电器之间，或者安装在电器内部负载的输出端，根据输入端的电压值控制流经可控硅的电流，进而控制电器的输入电流或者控制电器内部负载的输出电流，进而控制电器运行功率。
进一步，参照图2，所述控制端还包括无线充电模块，所述无线充电模块与第一单片机相连，所述无线充电模块包括电源管理芯片和充电线圈，所述电源管理芯片被配置为当检测到充电线圈处于供电状态时，切断外部设备与控制端的供电连接，当检测到充电线圈处于非供电状态时，建立外部设备与控制端的供电连接。
具体地，配置无线充电模块，通过充电线圈将周围的磁场能转化为电能，对通信过程中控制端的各电路模块供电；而电源管理芯片可以智能地判断充电线圈是否处于供电状态，并且控制外部设备与控制端的供电连接是否建立。因此配置无线充电模块可以有效地减少使用外部设备的电量，体现出本发明创造具备高效的节能效果。
当然所述的电源管理模块不只限于本发明实施例所述的电路结构，任何能完成类似功能的电路结构均属于本发明的保护范围。
另外，为方便设计人员日后扩展本发明的功能用途，参照图2，本实施例中控制端还设置有输入接口，所述输入接口与单片机的通用IO口相连，所述输入接口可以是SPI接口（串行外设接口）或者I2C接口（两线式串行总线）等，所述输入接口用于实现第一单片机与各种配置有相关接口的设备（传感器、触摸板面等）通信相连。
参照图3，为本发明的控制方法的流程图，一种家用电器的智能控制装置的控制方法，包括以下步骤：
a．控制端向受控开关广播发送操作指令；
b．受控开关执行操作指令。
具体地，本发明控制端通过第一无线射频模块将从外部设备接收到的操作指令调制成规定频率的射频信号并以广播的通讯方式发送出去，而受控开关通过第二无线射频模块对接收到的射频信号进行解调，得到操作指令，最后受控开关判断是否需要执行所述操作指令的内容。所述控制端与受控开关射频通信连接，无需依靠WiFi设备，使用自定义通信协议，简化通信流程，降低开发难度。
进一步，所述受控开关有一个以上，所述第一无线射频模块和第二无线射频模块分别配置有用于设置当前通信频道的信道寄存器，所述第二无线射频模块设置有64位的地址码，所述操作指令包括地址码和控制指令。
由于用户家里一般都具备多个家用电器，所以本发明中受控开关配置有多个，分别安装在不同的电器上，实现控制端对多个电器的控制；配置信道寄存器用于设置当前的通信频道，即设置通信射频信号频率，只有当第一无线射频模块与第二无线射频模块所配置的信道寄存器内容一致时，才允许相互通信；所述受控开关设置有64位地址码，所述地址码相当于受控开关的身份证明，每个受控开关配置有唯一的地址码；所述操作指令包括地址码和控制指令，发送地址码目的在于保证控制端与该地址码对应的受控开关建立实时的，唯一的通信连接，所述控制指令可以是控制电器启动或关闭的指令，也可以是调整电器运行功率的指令。
进一步，所述步骤a之前包括以下步骤：
c．控制端和受控开关初始化，控制端配置信道寄存器，受控开关配置信道寄存器以及设置地址码。
具体地，本发明在每次通信前，所述控制端需要配置第一无线射频模块中信道寄存器的内容，而受控开关则只能在装置上电后设置地址码和第二无线射频模块的信道寄存器。
进一步，所述步骤a以后还包括以下步骤：
d．控制端启动定时器；
e．若定时结束，控制端判断是否达到规定发送次数，若达到规定发送次数，受控开关离线，本次操作完成，若没有达到规定发送次数，则当前发送次数加1并返回步骤a；若规定时间内完成步骤b，本次操作完成。
具体地，所述步骤d和步骤e其实是一种操作指令补发机制，当控制端发送操作指令后启动定时，若定时结束前没有收到受控开关返回的状态信息，控制端重新发送操作指令，当然控制端不可能无限循环发送，所以设置的一个发送次数，当发送的次数已经达到规定时，控制端向外部设备发送受控开关处于离线状态的信息。当收到受控开关离线状态信息时，技术人员需要对装置的硬件和软件程序进行故障排查和维修。
进一步，所述步骤b包括以下步骤：
b1．受控开关判断所接收的地址码是否与自身所配置的地址码相同；
b2．如果相同，受控开关执行控制指令，并向控制端返回状态信息，本操作完成；如果不相同，受控开关无需进行如何操作并返回步骤e。
具体地，同一通信频道下多个受控开关接收并解调射频信号得到操作指令，将操作指令中的地址码与自身所配置的地址码进行比较，若相同，则受控开关完成控制指令对应的内容并返回对应电器的状态信息，例如电器处于启动或者关闭状态等；若不同，则无需进行任何操作，返回步骤e。
参照图3，本发明实施例控制方法具体的流程如下：
步骤A01：控制端和受控开关上电初始化，配置相关的信道寄存器和地址码；
步骤A02：控制端向各个受控开关广播发送地址码和控制指令；
步骤A03：控制端启动定时；
步骤A04：若定时结束，执行步骤A07，若规定时间内完成步骤A05以及步骤A06，完成本次操作；
步骤A05：受控开关判断接收到的地址码与自身地址码是否一致，若是，执行步骤A06，若不一致，受控开关无需执行任何操作，返回步骤A04；
步骤A06：受控开关完成控制指令内容并返回电器状态信息；
步骤A07：控制端判断是否达到规定的发送次数，如果是，控制端向外部设备发送受控开关离线信息；如果没有达到规定发送次数，则当前发送次数加1，并返回到步骤A02。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (8)
1.一种家用电器的智能控制装置的控制方法，应用于一种家用电器的智能控制装置，所述装置包括控制端和受控开关，所述控制端与受控开关射频通信连接；所述控制端包括第一单片机、第一无线射频模块以及用于连接外部设备与控制端的串口模块，所述第一单片机分别与第一无线射频模块和串口模块连接，所述受控开关包括第二单片机、第二无线射频模块以及用于控制电器形成通电回路的开关电路，所述第二单片机与第二无线射频模块相连，所述第二单片机的输出端与开关电路的输入端相连；所述第一无线射频模块与第二无线射频模块相互通信连接；
其特征在于，所述方法包括如下步骤：
a.控制端向受控开关广播发送操作指令，所述受控开关有一个以上；
b.受控开关执行操作指令；
其中，步骤a之前包括以下步骤：
c.控制端和受控开关初始化，第一无线射频模块和第二无线射频模块分别配置信道寄存器，所述第一无线射频模块的信道寄存器在控制过程中由所述第一单片机进行修改，所述第二无线射频模块的信道寄存器在控制过程中无法修改，每个所述受控开关设置唯一的地址码，所述地址码在通信过程中无法修改。
2.根据权利要求1所述的一种家用电器的智能控制装置的控制方法，其特征在于：所述第一无线射频模块和第二无线射频模块分别配置有用于设置当前通信频道的信道寄存器，所述信道寄存器是64位寄存器。
3.根据权利要求2所述的一种家用电器的智能控制装置的控制方法，其特征在于：所述第二无线射频模块配置有64位的地址码。
4.根据权利要求1所述的一种家用电器的智能控制装置的控制方法，其特征在于：所述开关电路包括继电器和/或可控硅。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种家用电器的智能控制装置的控制方法，其特征在于：所述控制端还包括无线充电模块，所述无线充电模块与第一单片机相连，所述无线充电模块包括电源管理芯片和将磁场能转化为电能的充电线圈，所述电源管理芯片被配置为当检测到充电线圈处于供电状态时，切断外部设备与控制端的供电连接，当检测到充电线圈处于非供电状态时，建立外部设备与控制端的供电连接。
6.根据权利要求1所述的一种家用电器的智能控制装置的控制方法，其特征在于：所述操作指令包括地址码和控制指令。
7.根据权利要求6所述的一种家用电器的智能控制装置的控制方法，其特征在于所述步骤a以后还包括以下步骤：
d.控制端启动定时器；
e.若定时结束，控制端判断是否达到规定发送次数，若达到规定发送次数，受控开关离线，本次操作完成，若没有达到规定发送次数，则当前发送次数加1并返回步骤a；若规定时间内完成步骤b，本次操作完成。
8.根据权利要求7所述的一种家用电器的智能控制装置的控制方法，其特征在于所述步骤b以后还包括以下步骤：
b1.受控开关判断所接收的地址码是否与自身所配置的地址码相同；
b2.如果相同，受控开关执行控制指令，并向控制端返回状态信息，本次操作完成；如果不相同，受控开关无需进行任何操作并返回步骤e。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |