CN106444554A - 一种无线智能开关系统 - Google Patents

Abstract

一种无线智能开关系统，包括主控器和开关面板。所述的主控器，包括电源电路、无线信号接收模块、解码电路、单片机、继电器；所述的单片机包括第一单片机和第二单片机，第一单片机连接解码电路的数据输出端，用于接收信息；第二单片机数据输出端连接继电器，驱动继电器的工作；在第一单片机和第二单片机之间通过串口传输数据。所述的开关面板，包括按键、编码电路、无线信号发射模块；按键信号通过编码电路编码，再由无线信号发射模块发送。本发明的优点主要表现在：无需在墙体上布线，安装方便，节约成本。

Description

一种无线智能开关系统

技术领域

本发明属于一种智能开关系统，主要用于控制家居照明的一种系统。

背景技术

传统的家居照明系统，每一路照明灯都对应至少有一个开关，照明灯与开关之间通过电线连接；双控的照明灯，在两个开关之间还另外设有两根电线连接。这些电线的连接，需要穿墙而过，或者需要在墙面上开槽；穿墙或开槽，都会破坏墙体，也不利于维护和检修。因此，传统的照明系统，布线、接线麻烦，施工成本高，电线的硬件成本也高，还有传统的照明系统难以实现场景模式和多联控模式。

随着科技的发展和人们生活水平的提高，有些人开始使用智能开关系统，轻松的解决了多联控的问题，并根据用户需要可实现各种各样的场景模式。现有的智能开关系统，在开关面板之间通常采用485通讯或无线通讯，一个开关面板设有多个按键，用于控制多路照明或场景。现有的智能开关系统，虽然功能强大，但由于开关面板构造复杂（通常包括输入模块、中央控制模块、输出模块、监测模块、通讯模块等），造价高；因此许多用户因装修成本的问题，还是没有选择智能开关。

另外，现有的智能开关系统，照明灯与开关面板之间仍然需要电线连接，因此在节省施工成本和电线成本并没有起太大效果。

基于上述原因，我们应当设计出一种降低布线成本、开关面板成本，又具有较强功能的开关系统，以适应更大众化的需求。

发明内容

为了解决上面所述传统开关系统和现有智能开关系统存在的不足之处，本人提供一种无线智能开关系统，具有施工和安装方便，制造成本低的特点，克服了传统开关系统和现有智能开关系统的不足。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种无线智能开关系统，包括主控器和开关面板。所述的主控器，包括电源电路、无线信号接收模块、解码电路、单片机、继电器；所述的单片机包括第一单片机和第二单片机，第一单片机连接解码电路的数据输出端，用于接收信息；第二单片机数据输出端连接继电器，驱动继电器的工作，起到开关作用；在第一单片机和第二单片机之间通过串口传输数据；所述的无线信号接收模块，用于接收开关面板发送的无线信号，并将信号传送给解码电路；解码电路将信号解码后传送给第一单片机。所述的电源电路，将市电转换成低压直流电，向主控器提供电源。

用户单片机在出厂前就写入程序，或在安装后由专业人员或用户可根据需要输入程序，以完成各种场景模式和开关功能。

所述的开关面板，包括按键、编码电路、无线信号发射模块；按键信号通过编码电路编码，再由无线信号发射模块发送。所述的按键，连接编码电路的数据输入端，同时也作为开关面板整体电路的电源开关。开关面板采用电池供电。开关面板与开关面板之间，或与照明灯之间无需任何线缆连接，开关面板可以做得很薄，因此安装方便，可固定在墙面上、或贴在什么地方、或像遥控一样可以移动。

本发明的有益效果主要表现在：无需在墙体上布线，开关面板无需接线，安装方便或无需安装，大大节省了施工时间，节约了电线成本，同时又能实现场景功能和多联控功能，且开关面板没有静耗电。

附图说明

图1是本发明第一种实施方式主控器的电路示意图。

图2是本发明第一种实施方式开关面板的电路示意图。

图3是本发明第一种实施方式主控器主机的接口示意图。

图4是本发明第一种实施方式安装时的一种布线结构示意图。

图5是本发明第二种实施方式安装时的一种布线结构示意图。

图6是本发明第三种实施方式传感器与第二单片机连接的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步描述。

第一种实施方式，见图1～图4所示。

一种无线智能开关系统，包括主控器和开关面板。所述的主控器，包括电源电路、无线信号接收模块、解码电路、单片机、继电器。

所述的电源电路1，输入为220V的交流电，输出为5V的直流电，为主控器的电路提供电源。

所述的无线信号接收模块，通过连接线2连接在主控器的主机3上；在主控器的主机上设有用于连接无线信号接收模块的接口4；本实施方式设有8个接口4，可连接8个无线信号接收模块；但在具体的安装过程中，根据住房的布局和大小决定无线信号接收模块的数量，使之以最少的数量实现在住房的每一个地方都能接收到开关的信号。如图4所示的住房，放置了4个无线信号接收模块J04E。上述的连接线2，包括三根导线，两根用于连接电源，一根用于传输信号。本实施方式中的无线信号接收模块采用J04E模块。

所述的解码电路，主要采用PT2272芯片进行解码， PT2272的Din端口连接无线信号接收模块，用于接收信号； PT2272的D0～D3端口，连接第一单片机。本实施方式中，共设15个PT2272芯片，一共具有60个数据输出端口，可以接收60个不同开关信号。

所述的单片机包括第一单片机和第二单片机；本实施方式的单片机都采用STC89C51芯片。

第一单片机设有2个，其端口P0.0～P0.7、P1.0～P1.7 、P2.0～P2.7 、P3.2～P3.7作为数据输入端口，2个单片机共60个数据输入端口，分别连接在15个PT2272芯片上的60个数据输出端口上，用于接收数据。第一单片机中设有程序，其功能是：当任何数据输入端口从低电平跳到高电平时，就在TXD端口向第二单片机发送一个对应的数据，表示有相应的开关按下。

2个第一单片机的TXD端口都通过二极管Da连接到第二单片机的RXD端口，这样第二单片机能接收2个第一单片机的信息，又避免了信号干扰。第二单片机设有30个数据输出端口，分别为P0.0～P0.7、P1.0～P1.7 、P2.0～P2.7 、P3.2～P3.7端口，最多可控制30个照明电路。每一个数据输出端口都各通过一个晶体管T1连接一个继电器J；继电器J作为照明电路的开关。晶体管T1具有放大电流的作用，驱动继电器J工作；当第二单片机的某个数据输出端口输出高电平时，对应的继电器J就导通。第二单片机中设有相应的程序、或实际安装过程中由专业人员或用户自己写入程序，实现单控、联控、场景模式等各种功能。

在主控器的主机3上，设有30个输出接线柱5a、1个输入接线柱5b。继电器J作为开关的一只引脚连接输出接线柱5a上，30个继电器分别连接30个输出接线柱5a；另一只作为开关的引脚共同连接在输入接线柱5b上。一种安装时的线路布置结构，见图4所示，市电的火线6a接入主控器的输入接线柱5b上。照明灯7的一端通过电线连接在主控器的输出接线柱5a上，另一端连接在市电的零线6b上。这样30个输出接线柱可以控制30路照明灯。

所述的开关面板，包括编码电路和无线信号发射模块，每个面板设有4个按键K。所述的编码电路，主要采用PT2262芯片；所述的无线信号发射电模块采用F05C模块。PT2262芯片的4个数据输入端D0～D3分别连接4个按K键；按键K不但作为PT2262芯片的数据输入端的电平信号发生器，同时也作为编码电路和无线信号发射模块的电源开关；按键K通过二极管Db向编码电路和无线信号发射模块供电，避免电路信号干扰。PT2262芯片对按键信号进行编码，再由无线信号发射模块发送。电路采用12V小电池供电。当无按键K按下时，电路电源是断开的，所以不会产生的静耗电，电池可以使用非常久的时间。开关面板包含的部件不多，且都很小，又不需要连接电源线，所以整个开关面板可以做得很薄。安装时，墙壁不需挖孔或放置暗盒；可直接用螺钉等固定在墙上、或双面胶等物粘在墙上、或像遥控一样不固定安装。

根据图2所示，设有4个按键，但在实际的开关面板上，不一定都要4个按键，可以1～4个按键任选。

进一步，上面所述的PT2272芯片，采用非锁型芯片PT2272-M4。

进一步，所述的PT2272芯片和PT2262芯片，都设有地址编码。一个PT2262芯片对应一个PT2272芯片，但各PT2262芯片地址编码是不相同的。在开关面版和主控器上可以设有地址编码跳线，用户在安装过程中可以设定。具体地址编码设定可参考相关PT2272芯片和PT2262芯片资料。

根据上面所述的实施方式，利用单片机实现智能开关的功能及程序流程举例如下：

第一个第一单片机的P3.2～P3.7端口控制第二单片机P3.2端口的电平，实现六控开关功能；

第二个第一单片机的P3.2～P3.4端口控制第二单片机P3.3端口的电平，实现三控开关功能；

第一个第一单片机的P0.0～P0.7端口分别控制第二单片机P0.0～P0.7端口的电平，实现一对一开关功能；

……

第一个第一单片机的P2.0端口控制第二单片机P0.0～P0.3端口的电平，实现4路灯全开功能；

第一个第一单片机的P2.1端口控制第二单片机P0.4～P0.7端口的电平，实现4路灯全关功能；

第二个第一单片机的P3.5端口控制第二单片机所有数据输出端口的电平，实现全部关闭功能。

（一）第一单片机的程序流程如下：

1、在一个死循环程序中不断检测各数据输入端口的电平变化；

2、当任何一个数据输入端口由低电平变为高电平时，生成与端口相应的16进制数据，并通过串口TXD发送。两个第一单片机，每个数据输入端口对应生成的数据都是不相同的，如第一个第一单片机的P0.0端口生成0X10，P0.1端口生成数据0X11……P3.5端口生成数据0X45……；如第二个第一单片机的P0.0端口生成0XA0，P0.1端口生成数据0XA1……P3.5端口生成数据0XD5……。

（二）第二单片机的程序流程如下：

1、不断的检测RXD端口是否有接收到新的数据；

2、 根据接收到的数据信号，改变相应数据输出端口的电平。如：当收到数据0X10时，P0.0端口输出反向电平；当收到数据0X45时，P3.2端口输出反向电平；当收到数据0XD5时，所有数据输出端口输出低电平。

第二种实施方式（见图5所示）：

在第一种实施方式的基础上，为了继续降低电线的投入，将继电器安置在主控器主机的外面。其方法可以是：在主控器主机3上设8个Rj45插座，图1中用于连接继电器的电路先连接Rj45插座（一个Rj45插座可连接4路继电器J）。又设有网线8，网线8一端设有Rj45头，用于连接Rj45插座；另一端连接继电器J。一条网线有8根细线，每两根细线连接一个继电器J（其中可有7条网线各都连接4个继电器，1条网线连接两个继电器）。图5所示，在安装过程中，根据房间的布置及有多少路照明灯，来选择继电器J的数量，不一定要把所有的继电器J连上。

第三种实施方式（见图6所示）：

在第一种实施方式的基础上，加入两个传感器，实现更多的功能。具体方法是：在第二单片机的P2.0、 P2.1端口上接入两个传感器，见图6所示，一个为温度传感器Ha，一个为光敏传感器Hb；温度传感器Ha和光敏传感器Hb通过导线和接口连接在主控器主机上，安装时，将传感器安置在合适的位置。第二单片机原来的30个数据输出端口变为28个，P2.0、 P2.1端口作为信号输入端口；对第二单片机的编程时，写入对P2.0、 P2.1端口电平的检测，实现需要的功能；比如白天按某些开关与晚上按某些开关，所点亮的灯是不同的。

本发明主要用于控制照明灯，当然除了照明灯以外，也可以控制其它电器设备，如电源插座、风扇等，根据用户的需要进行安装连接。

上面所述的几种实施方式，仅是本发明的实施举例，但不局限于上述的实施方式，对本领域的技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，做出的一些变化，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无线智能开关系统，包括主控器和开关面板； 其特征是：

所述的主控器，包括电源电路、无线信号接收模块、解码电路、单片机、继电器；所述的单片机包括第一单片机和第二单片机，第一单片机连接解码电路的数据输出端，用于接收信息；第二单片机数据输出端连接继电器，驱动继电器的工作，起到开关作用；在第一单片机和第二单片机之间通过串口传输数据；所述的无线信号接收模块，用于接收开关面板发送的无线信号，并将信号传送给解码电路；解码电路将信号解码后传送给第一单片机；所述的电源电路，将市电转换成低压直流电，向主控器提供电源；

所述的开关面板，包括按键、编码电路、无线信号发射模块；按键信号通过编码电路编码，再由无线信号发射模块发送；所述的按键，连接编码电路的数据输入端，同时也作为开关面板整体电路的电源开关。

2. 根据权利要求1所述的一种无线智能开关系统， 其特征是：所述的无线信号接收模块，通过连接线连接在主控器的主机上；在主控器的主机上设有用于连接无线信号接收模块的接口；

在主控器的主机上，还设有多个输出接线柱和1个输入接线柱；继电器作为开关的一只引脚连接输出接线柱上，另一只作为开关的引脚连接在输入接线柱上。

3.根据权利要求1所述的一种无线智能开关系统， 其特征是：所述的解码电路，主要采用多个PT2272芯片进行解码；所述的编码电路，主要采用PT2262芯片。

4.根据权利要求1所述的一种无线智能开关系统， 其特征是：所述的第一单片机，设有2个，2个第一单片机的TXD端口都通过二极管连接到第二单片机的RXD端口；第二单片机的每一个输出端口都通过晶体管连接继电器；继电器作为照明电路的开关。

5.根据权利要求1所述的一种无线智能开关系统， 其特征是：所述的按键不但作为编码电路数据输入端的电平信号发生器，同时也作为编码电路和无线信号发射模块的电源开关；按键通过二极管向编码电路和无线信号发射模块供电，避免电路信号干扰。

6. 根据权利要求1所述的一种无线智能开关系统， 其特征是：第一单片机的端口P0.0～P0.7、P1.0～P1.7 、P2.0～P2.7 、P3.2～P3.7作为数据输入端口，2个第一单片机共60个数据数据输入端口；第二单片机设有30个数据输出端口，分别为P0.0～P0.7、P1.0～P1.7 、P2.0～P2.7 、P3.2～P3.7端口。

7. 根据权利要求1所述的一种无线智能开关系统， 其特征是：在开关面版和主控器上都设有地址编码跳线。

8.根据权利要求1所述的一种无线智能开关系统， 其特征是：单片机的工作流程如下：

1）在第一单片机中不断检测各数据输入端口的电平变化；

2）当第一单片机的任何一个数据输入端口由低电平变为高电平时，生成与端口相应的数据，并通过串口TXD发送；

3）第二单片机不断的检测RXD端口是否有接收到新的数据；

4）第二单片机根据接收到的数据信号和所定义的功能，置相应数据输出端口对应的电平。

9. 根据权利要求1所述的一种无线智能开关系统， 其特征是：继电器安置在主控器主机的外面；主控器主机上设个插座，用于连接继电器的电路先连接Rj45插座；又设有网线，网线一端设有Rj45头，用于连接Rj45插座；另一端连接继电器。

10. 根据权利要求1所述的一种无线智能开关系统， 其特征是：在第二单片机的2个端口上接入2个传感器，一个为温度传感器，一个为光敏传感器；温度传感器和光敏传感器通过导线和接口连接在主控器主机上。