CN107148122A - 一种app智能灯 - Google Patents

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Abstract

一种app智能灯，该智能灯包括手机APP模块、蓝牙通信模块、数模转换器、PWM控制模块和LED灯，手机APP模块与蓝牙通信模块无线连接，蓝牙通信模块连接数模转换器，数模转换器连接PWM控制模块，PWM控制模块连接LED灯，蓝牙通信模块接收到手机APP的控制信号后通过数模转换器输出信号给PWM控制模块，蓝牙通信模块采用蓝牙跳频算法与手机APP模块进行数据传输，跳频技术把频带分成若干个跳频信道，在一次连接中，无线电收发器按照一定的码序列不断地从一个信道跳到另一个信道，只有收发双方按照这个规律通信，而其他干扰源不可能按照同样的规律进行干扰，这使蓝牙系统比其他系统通信连接更稳定、通信速率更快，同时不容易被干扰和破解。

Description

一种APP智能灯
技术领域
本发明涉及家电领域，尤其涉及一种APP智能灯。
背景技术
智能家电，就是将微处理器、传感器技术、网络通信技术引入家电设备后形成的家电产品，具有自动感知住宅空间状态和家电自身状态、家电服务状态，能够自动控制及接收住宅用户在住宅内或远程的控制指令；同时，智能家电作为智能家居的组成部分，能够与住宅内其它家电和家居、设施互联组成系统，实现智能家居功能，而这就形成了物联网中的一个最具体的应用，随着人类应用需求和家电智能化的不断发展，其内容将会更加丰富，而最能融入人类日常生活的智能家电就是LED灯具，当然，根据实际应用环境的不同智能家电的功能也会有所差异，但智能家电一般应具备以下基本功能：通信功能、智能程序控制功能、交互式控制等，其中的最基本功课，就是无线操控功能，在智能家居系统与物联网应用中，LED灯也是最能体现智能控制、远端控制、无线控制的家电之一。
随着光电技术的快速进步，以及中国大陆对新能源产业的重视加大，具备环保、节能特性的LED照明产业正迅速成为最热门的产业之一，根据中国国家半导体照明工程研发及产业联盟提供的数据显示，2009年中国LED照明工业销售产值达600亿元人民币，同比增长30％以上，使中国成为全球LED产业发展最快的区域之一，中国的LED制造实力与制造水平也扮演全球的领先角色，LED灯之所以能够受到市场乃至人们的青睐，是因为它的发光率非常高，能够达到801m/w，在相同的照度情况下能节电80％以上，在很大的程度上就起到了节能的作用，LED灯的色温有很多种，各种色温的显色性非常好，显色的指数也非常的高，可以根据终端用户的使用场景进行选择与调配，LED灯的EMI符合全球的指标，功率因数大于等于0.9，二谐波失真小于等于20％，能够降低供应电路的电能的损耗，减少对线路的损害，不会对电网造成污染，LED灯的全电压范围指数是在85V至264V之间，这保证了LED灯的亮度和使用寿命比较不会受电压波动的影响，使LED灯几乎能够在全球范围内使用，LED灯没有辐射，其灯内部没有汞等等危害物质，对人体较为安全，LED灯是纯正的直流工作，不会因交流切换出现频闪的现象，这就消除了灯具使用过程中因频闪而引起视觉疲劳现象。
目前，人们通过用手触动在灯具上的开关进行对灯具的控制，使用起来非常不方便，如果能借助人们手中的智能手机进行对灯具的控制，便能给生活带来很大的方便。通过手机短信等对灯具进行控制则需要用户支付流量费用。
发明内容
本发明旨在提供一种APP智能灯。
为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案，一种app智能灯，该智能灯包括手机APP模块、蓝牙通信模块、数模转换器、PWM控制模块和LED灯，手机APP模块与蓝牙通信模块无线连接，蓝牙通信模块连接数模转换器，数模转换器连接PWM控制模块，PWM控制模块连接LED灯，蓝牙通信模块接收到手机APP的控制信号后通过数模转换器输出信号给PWM控制模块，PWM控制模块通过改变LED灯的占空比调节LED灯的颜色和亮度，蓝牙通信模块采用蓝牙跳频算法与手机APP模块进行数据传输，将蓝牙通信跳频算法写入手机APP以及蓝牙通信模块，以确保手机APP与蓝牙通信模块的收发信息一致通信模块才能相互通信，跳频算法是把频带分成若干个跳频信道，在一次连接中，无线电收发器按照一定的码序列不断地从一个信道跳到另一个信道，只有收发双方按照这个规律通信，而其他干扰源不可能按照同样的规律进行干扰，总共存在10种跳频序列，分为79跳和23跳，79跳和23跳各有5种，它们分别是：呼叫跳频序列、呼叫应答序列、查询序列、查询应答序列和信道跳频序列，每个信道由一个伪随机跳频序列表示，每个微微网的跳频序列都不一样，跳频选择方案由两部分组成：选择一个序列，在跳频频率上映射该序列；在选择好序列的情况下，输入数据，输入的数据分为两组，分别是本地时钟和当前地址，在手机APP模块与蓝牙通信模块的连接状态下，本地时钟(CLKN)由一个与主时钟(CLK)相等的补偿进行修改，具体来讲，本地时钟是在蓝牙通信模块的MCU晶振电路上产生的时钟信号，主时钟是指MCU接收到手机通信时的时钟信号，相等补偿是指晶振电路连接的一个补偿电路对接收到的信号失真补偿，确保信号稳定，在连接状态时跳频选择方案的输入数据只能使用时钟的27位MSB，而在呼叫和查询子状态下，将使用时钟的整个28位MSB，查询状态是指蓝牙模块会每间隔几秒钟查询一次是否连接手机端以及是否有新指令，呼叫状态是指操作手机APP模块控制灯的变化的一种指令，在呼叫状态下，本地时钟将被修改为被叫单元对主单元的估计值；当前地址的输入数据由28位组成，即整个LAP(蓝牙低地址部分)和UAP(蓝牙高地址部分)的低4位，在连接状态中，可使用主单元地址，在呼叫子状态下则使用呼叫单元地址，而当为查询子状态时，将使用和GIAC(通用查询识别码)对应的UAP/LAP，上述几种状态下输入的本地时钟和当前地址经过映射后输出则构成一个伪随机序列，跳频选择方案的映射过程由一次加法运算、XOR操作、排列操作、二次加法运算和寄存器选择顺序构成，一次加法操作仅在该阶段上加一个常数，并对32求模，而对于呼叫跳频序列，一次加法运算是多余的，因为它仅在本频段内改变状态，在XOR操作中，如果用Z’来表示一次加法运算的输出，则Z’的四个LSB分别与地址位A22-19作模2的异或运算，输出分别为Z0、Z1、Z2、Z3。排列操作是该算法的核心，对于79跳模式包含从输入5到输出5的切换，期间采用由控制字控制蝶型运算的操作方式，而输入和输出的映射关系根据79跳和23跳两种模式分为以下两种：针对79跳模式，跳频选择方案将选择占用间隙为64MHz的32跳频段，并以随机次序访问这些跳频一次，然后，选择一个不同的32跳频段，并依次类推，对于呼叫、呼叫扫描和呼叫应答子状态，将使用同一32跳频段，该段由地址进行选择，不同单元将具有不同呼出频段；23跳模式与79跳模式只是各模块输入信号线的位数以及末尾存储单元的个数等略有差异，使用统一的硬件电路或软件程序即可产生满足两种模式要求的跳频序列，而且在同一模式中，为了产生各种状态下的跳频序列，仅需对蓝牙芯片收到手机APP的输入控制信号A-F，X，Yl，Y2取不同的值即可。
进一步地，所述的LED灯为RGBLED灯。
进一步地，所述的的蓝牙通信模块采用BK3260芯片。
进一步地，在79跳模式下的某一信道跳频序列，各输入控制信号的取值为：
X—CLK6_2；
A—A27一23·CLK25一21；
B—A22_19；
C—A8，6，4，2，0·CLK20_16；
D-A18-10·CLK15_7；
E—AI3,11,9,7,5,3,1；
F一16XCLK27_7mod79；
Y1—CLK1；
Y2-32XCLK1；
其中“·”表示位异或，“CLK6-2”表示主单元时钟的第6位到第2位，“A22-19”表示主单元地址的第22位到第19位，取地址输入A＝OX3716BB8A，主设备蓝牙时钟的初始值为0X00000000，通过编程得到信号跳频序列，记录了一个时钟周期的信道跳频频率取值，即227个连续跳频频率取值。
本发明采用蓝牙通信模块来传输数据，蓝牙安全体系结构的主要特点是开放性和灵活性，提供短距离对等层之间的通信，采用数据加密和使用者鉴权等措施以保证通信的安全性，跳频技术是蓝牙系统使用的关键技术之一，对应于单时隙分组，蓝牙的跳频速率为每秒1600跳，对应于多时隙分组，跳频速率有所降低，但在建立链接时(包括寻呼和查询)特别提高为每秒3200跳，使用这样高的跳频速率，蓝牙系统具有足够高的抗干扰能力和安全性，跳频技术把频带分成若干个跳频信道，在一次连接中，无线电收发器按照一定的码序列不断地从一个信道跳到另一个信道，只有收发双方按照这个规律通信，而其他干扰源不可能按照同样的规律进行干扰，与其他工作在相同频段的系统相比，蓝牙跳频更快，数据包更短，这使蓝牙系统比其他系统通信连接更稳定、通信速率更快，同时不容易被干扰和破解。
附图说明
图1是本发明的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面参照图1描述根据本发明实施例的一种APP智能灯，该智能灯包括手机APP模块、蓝牙通信模块、数模转换器、PWM控制模块和LED灯，手机APP模块与蓝牙通信模块无线连接，蓝牙通信模块连接数模转换器，数模转换器连接PWM控制模块，PWM控制模块连接LED灯，蓝牙通信模块接收到手机APP的控制信号后通过数模转换器输出信号给PWM控制模块，PWM控制模块通过改变LED灯的占空比调节LED灯的颜色和亮度，蓝牙通信模块采用蓝牙跳频算法与手机APP模块进行数据传输，将蓝牙通信跳频算法写入手机APP以及蓝牙通信模块，以确保手机APP与蓝牙通信模块的收发信息一致通信模块才能相互通信，跳频算法是把频带分成若干个跳频信道，在一次连接中，无线电收发器按照一定的码序列不断地从一个信道跳到另一个信道，只有收发双方按照这个规律通信，而其他干扰源不可能按照同样的规律进行干扰，总共存在10种跳频序列，分为79跳和23跳，79跳和23跳各有5种，它们分别是：呼叫跳频序列、呼叫应答序列、查询序列、查询应答序列和信道跳频序列，每个信道由一个伪随机跳频序列表示，每个微微网的跳频序列都不一样，跳频选择方案由两部分组成：选择一个序列，在跳频频率上映射该序列；在选择好序列的情况下，输入数据，输入的数据分为两组，分别是本地时钟和当前地址，在手机APP模块与蓝牙通信模块的连接状态下，本地时钟(CLKN)由一个与主时钟(CLK)相等的补偿进行修改，具体来讲，本地时钟是在蓝牙通信模块的MCU晶振电路上产生的时钟信号，主时钟是指MCU接收到手机通信时的时钟信号，相等补偿是指晶振电路连接的一个补偿电路对接收到的信号失真补偿，确保信号稳定，在连接状态时跳频选择方案的输入数据只能使用时钟的27位MSB，而在呼叫和查询子状态下，将使用时钟的整个28位MSB，查询状态是指蓝牙模块会每间隔几秒钟查询一次是否连接手机端以及是否有新指令，呼叫状态是指操作手机APP模块控制灯的变化的一种指令，在呼叫状态下，本地时钟将被修改为被叫单元对主单元的估计值；当前地址的输入数据由28位组成，即整个LAP(蓝牙低地址部分)和UAP(蓝牙高地址部分)的低4位，在连接状态中，可使用主单元地址，在呼叫子状态下则使用呼叫单元地址，而当为查询子状态时，将使用和GIAC(通用查询识别码)对应的UAP/LAP，上述几种状态下输入的本地时钟和当前地址经过映射后输出则构成一个伪随机序列，跳频选择方案的映射过程由一次加法运算、XOR操作、排列操作、二次加法运算和寄存器选择顺序构成，一次加法操作仅在该阶段上加一个常数，并对32求模，而对于呼叫跳频序列，一次加法运算是多余的，因为它仅在本频段内改变状态，在XOR操作中，如果用Z’来表示一次加法运算的输出，则Z’的四个LSB分别与地址位A22-19作模2的异或运算，输出分别为Z0、Z1、Z2、Z3。排列操作是该算法的核心，对于79跳模式包含从输入5到输出5的切换，期间采用由控制字控制蝶型运算的操作方式，而输入和输出的映射关系根据79跳和23跳两种模式分为以下两种：针对79跳模式，跳频选择方案将选择占用间隙为64MHz的32跳频段，并以随机次序访问这些跳频一次，然后，选择一个不同的32跳频段，并依次类推，对于呼叫、呼叫扫描和呼叫应答子状态，将使用同一32跳频段，该段由地址进行选择，不同单元将具有不同呼出频段；23跳模式与79跳模式只是各模块输入信号线的位数以及末尾存储单元的个数等略有差异，使用统一的硬件电路或软件程序即可产生满足两种模式要求的跳频序列，而且在同一模式中，为了产生各种状态下的跳频序列，仅需对蓝牙芯片收到手机APP的输入控制信号A-F，X，Yl，Y2取不同的值即可。
进一步地，所述的LED灯为RGBLED灯。
进一步地，所述的的蓝牙通信模块采用BK3260芯片。
进一步地，在79跳模式下的某一信道跳频序列，各输入控制信号的取值为：
X—CLK6_2；
A—A27一23·CLK25一21；
B—A22_19；
C—A8，6，4，2，0·CLK20_16；
D-A18-10·CLK15_7；
E—AI3,11,9,7,5,3,1；
F一16XCLK27_7mod79；
Y1—CLK1；
Y2-32XCLK1；
其中“·”表示位异或，“CLK6-2”表示主单元时钟的第6位到第2位，“A22-19”表示主单元地址的第22位到第19位，取地址输入A＝OX3716BB8A，主设备蓝牙时钟的初始值为0X00000000，通过编程得到信号跳频序列，记录了一个时钟周期的信道跳频频率取值，即227个连续跳频频率取值。
本发明采用蓝牙通信模块来传输数据，蓝牙安全体系结构的主要特点是开放性和灵活性，提供短距离对等层之间的通信，采用数据加密和使用者鉴权等措施以保证通信的安全性，跳频技术是蓝牙系统使用的关键技术之一，对应于单时隙分组，蓝牙的跳频速率为每秒1600跳，对应于多时隙分组，跳频速率有所降低，但在建立链接时(包括寻呼和查询)特别提高为每秒3200跳，使用这样高的跳频速率，蓝牙系统具有足够高的抗干扰能力和安全性，跳频技术把频带分成若干个跳频信道，在一次连接中，无线电收发器按照一定的码序列不断地从一个信道跳到另一个信道，只有收发双方按照这个规律通信，而其他干扰源不可能按照同样的规律进行干扰，与其他工作在相同频段的系统相比，蓝牙跳频更快，数据包更短，这使蓝牙系统比其他系统通信连接更稳定、通信速率更快，同时不容易被干扰和破解。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种APP智能灯，其特征在于，该智能灯包括手机APP模块、蓝牙通信模块、数模转换器、PWM控制模块和LED灯，手机APP模块与蓝牙通信模块无线连接，蓝牙通信模块连接数模转换器，数模转换器连接PWM控制模块，PWM控制模块连接LED灯，蓝牙通信模块接收到手机APP的控制信号后通过数模转换器输出信号给PWM控制模块，PWM控制模块通过改变LED灯的占空比调节LED灯的颜色和亮度，蓝牙通信模块采用蓝牙跳频算法与手机APP模块进行数据传输，将蓝牙通信跳频算法写入手机APP以及蓝牙通信模块，以确保手机APP与蓝牙通信模块的收发信息一致通信模块才能相互通信，跳频算法是把频带分成若干个跳频信道，在一次连接中，无线电收发器按照一定的码序列不断地从一个信道跳到另一个信道，只有收发双方按照这个规律通信，而其他干扰源不可能按照同样的规律进行干扰，总共存在10种跳频序列，分为79跳和23跳，79跳和23跳各有5种，它们分别是：呼叫跳频序列、呼叫应答序列、查询序列、查询应答序列和信道跳频序列，每个信道由一个伪随机跳频序列表示，每个微微网的跳频序列都不一样，跳频选择方案由两部分组成：选择一个序列，在跳频频率上映射该序列；在选择好序列的情况下，输入数据，输入的数据分为两组，分别是本地时钟和当前地址，在手机APP模块与蓝牙通信模块的连接状态下，本地时钟(CLKN)由一个与主时钟(CLK)相等的补偿进行修改，具体来讲，本地时钟是在蓝牙通信模块的MCU晶振电路上产生的时钟信号，主时钟是指MCU接收到手机通信时的时钟信号，相等补偿是指晶振电路连接的一个补偿电路对接收到的信号失真补偿，确保信号稳定，在连接状态时跳频选择方案的输入数据只能使用时钟的27位M S B，而在呼叫和查询子状态下，将使用时钟的整个28位MSB，查询状态是指蓝牙模块会每间隔几秒钟查询一次是否连接手机端以及是否有新指令，呼叫状态是指操作手机APP模块控制灯的变化的一种指令，在呼叫状态下，本地时钟将被修改为被叫单元对主单元的估计值；当前地址的输入数据由28位组成，即整个LAP(蓝牙低地址部分)和UAP(蓝牙高地址部分)的低4位，在连接状态中，可使用主单元地址，在呼叫子状态下则使用呼叫单元地址，而当为查询子状态时，将使用和GIAC(通用查询识别码)对应的UAP/LAP，上述几种状态下输入的本地时钟和当前地址经过映射后输出则构成一个伪随机序列，跳频选择方案的映射过程由一次加法运算、X O R操作、排列操作、二次加法运算和寄存器选择顺序构成，一次加法操作仅在该阶段上加一个常数，并对32求模，而对于呼叫跳频序列，一次加法运算是多余的，因为它仅在本频段内改变状态，在X O R操作中，如果用Z’来表示一次加法运算的输出，则Z’的四个L S B分别与地址位A22-19作模2的异或运算，输出分别为Z0、Z1、Z2、Z3。排列操作是该算法的核心，对于79跳模式包含从输入5到输出5的切换，期间采用由控制字控制蝶型运算的操作方式，而输入和输出的映射关系根据79跳和23跳两种模式分为以下两种：针对79跳模式，跳频选择方案将选择占用间隙为64M Hz的32跳频段，并以随机次序访问这些跳频一次，然后，选择一个不同的32跳频段，并依次类推，对于呼叫、呼叫扫描和呼叫应答子状态，将使用同一32跳频段，该段由地址进行选择，不同单元将具有不同呼出频段；23跳模式与79跳模式只是各模块输入信号线的位数以及末尾存储单元的个数等略有差异，使用统一的硬件电路或软件程序即可产生满足两种模式要求的跳频序列，而且在同一模式中，为了产生各种状态下的跳频序列，仅需对蓝牙芯片收到手机APP的输入控制信号A-F，X，Yl，Y2取不同的值即可。
2.如权利要求1所述的APP智能灯，其特制在于，所述的LED灯为RGB LED灯。
3.如权利要求1所述的APP智能灯，其特征在于，所述的的蓝牙通信模块采用BK3260芯片。
4.如权利要求1所述的APP智能灯，其特征在于，在79跳模式下的某一信道跳频序列，各输入控制信号的取值为：
X—CL K 6_2；
A—A27一23·CL K 25一21；
B—A22_19；
C—A8，6，4，2，0·CL K 20_16；
D-A18-10·CL K 15_7；
E—AI3,11,9,7,5,3,1；
F一16X CL K27_7mod79；
Y 1—CL K 1；
Y 2-32X CL K1；
其中“·”表示位异或，“CL K 6-2”表示主单元时钟的第6位到第2位，
“A22-19”表示主单元地址的第22位到第19位，取地址输入A＝OX3716BB8A，主设备蓝牙时钟的初始值为0X00000000，通过编程得到信号跳频序列，记录了一个时钟周期的信道跳频频率取值，即227个连续跳频频率取值。
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