CN112216095A - 一种物联网水表的高速率红外通讯系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种物联网水表的高速率红外通讯系统及方法，包括物联网水表和手持设备；所述物联网水表包括第一单片机和与所述第一单片机连接的第一红外发射电路；所述手持设备包括第二单片机和与所述第二单片机连接的第一红外接收电路。通过第一红外接收电路与第一红外发射电路进行数字电路中高、低电平的同步传输，电路不需要进行编、解码操作，提高了红外通讯的速率。

Description

一种物联网水表的高速率红外通讯系统及方法
技术领域
本发明涉及物联网水表技术领域，具体而言，涉及一种物联网水表的高速率红外通讯系统及方法。
背景技术
目前，通用的红外接口电路包括红外发射电路和红外接收电路两部分组成，红外接收电路采用一体化红外接收头为主要器件，内嵌红外解码协议如NEC协议等；由于协议本身传输一个bit位时间较长，且需要编解码，同时很多红外接口电路通讯速率不高，使得设备维护耗时长，效率低。所以需要提供一种方案以提高红外通讯的速率，从而降低设备维护时间，提高效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种物联网水表的高速率红外通讯系统及方法，用以实现提高红外通讯的速率的技术效果。
第一方面，本发明提供了一种物联网水表的高速率红外通讯系统，包括物联网水表和手持设备；所述物联网水表包括第一单片机和与所述第一单片机连接的第一红外发射电路；所述手持设备包括第二单片机和与所述第二单片机连接的第一红外接收电路；所述第一红外发射电路包括第一电压输入端、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一三极管和红外发射二极管；所述第一电阻的第一端与所述第一单片机连接；所述第一电阻的第二端与所述第一三极管的基极连接；所述第一三极管的发射极与所述第一电压输入端连接；所述第一三极管的集电极与所述第二电阻的第一端连接；所述第三电阻的第一端和所述红外发射二极管的正极均与所述第二电阻的第二端连接；所述第三电阻的第二端和所述红外发射二极管的负极均接地；所述第一红外接收电路包括第二电压输入端、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二三极管和红外接收管；所述红外接收管的正极和所述第四电阻的第一端均与所述第二电压输入端连接；所述第五电阻的第一端与所述红外接收管的负极连接；所述第六电阻的第一端和所述第七电阻的第一端均与所述第五电阻的第二端连接；所述第六电阻的第二端与所述第二三极管的基极连接；所述第七电阻的第二端和所述第二三极管的发射极均接地；所述第二三极管的集电极和所述第四电阻的第二端均与所述第二单片机连接。
进一步地，所述物联网水表还包括与所述第一单片机连接的第二红外接收电路，所述第二红外接收电路使用与所述第一红外接收电路相同的电路结构；所述手持设备还包括与所述第二单片机连接的第二红外发射电路，所述第二红外发射电路使用与所述第一红外发射电路相同的电路结构。
进一步地，所述物联网水表还包括与所述第一电压输入端连接的第一滤波电路；所述手持设备还包括与所述第二电压输入端连接的第二滤波电路。
进一步地，所述物联网水表还包括与所述第一单片机连接的指示灯模块。
进一步地，所述物联网水表还包括与所述第一单片机连接的蜂鸣器。
进一步地，所述手持设备还包括与所述第二单片机连接的语音提示模块。
进一步地，所述手持设备还包括与所述第二单片机连接的显示器。
第二方面，本发明提供了一种物联网水表的高速率红外通讯方法，应用于上述的高速率红外通讯系统，包括：所述第一单片机根据需要发送的第一数据对第一三极管的电平进行控制，从而控制所述红外发射二极管的通断；所述红外接收管根据所述红外发射二极管的通断情况进行同步变化，从而对所述第二三极管的电平进行控制；所述第二单片机根据所述第二三极管集电极的电压获取所述第一数据。
本发明能够实现的有益效果是：本发明提供的高速率红外通讯系统使用通用的红外发射二极管和红外接收管，通过红外发射电路和红外接收电路完成了数字电路中高、低电平的同步传输，电路不需要进行编、解码操作，提高了红外通讯的速率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种高速率红外通讯系统的原理图；
图2为本发明实施例提供的一种高速率红外通讯系统的拓扑结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种高速率红外通讯方法流程示意图。
图标：10-高速率红外通讯系统；100-物联网水表；110-第一单片机；120-第一红外发射电路；121-第一滤波电路；130-第二红外接收电路；140-指示灯模块；150-蜂鸣器；200-手持设备；210-第二单片机；220-第一红外接收电路；221-第二滤波电路；230-第二红外发射电路；240-语音提示模块；250-显示器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参看图1和图2，图1为本发明实施例提供的一种高速率红外通讯系统的原理图；图2为本发明实施例提供的一种高速率红外通讯系统的拓扑结构示意图。
在一种实施方式中，本发明实施例提供的物联网水表的高速率红外通讯系统10包括物联网水表100和手持设备200；物联网水表100包括第一单片机110和与第一单片机110连接的第一红外发射电路120；手持设备200包括第二单片机210和与第二单片机210连接的第一红外接收电路220。第一红外发射电路120包括第一电压输入端VCC1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一三极管Q1和红外发射二极管D1；第一电阻R1的第一端与第一单片机110连接；第一电阻R1的第二端与第一三极管Q1的基极连接；第一三极管Q1的发射极与第一电压输入端VCC1连接；第一三极管Q1的集电极与第二电阻R2的第一端连接；第三电阻R3的第一端和红外发射二极管D1的正极均与第二电阻R2的第二端连接；第三电阻R3的第二端和红外发射二极管D1的负极均接地。第一红外接收电路220包括第二电压输入端VCC2、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二三极管Q2和红外接收管D2；红外接收管D2的正极和第四电阻R4的第一端均与第二电压输入端VCC2连接；第五电阻R5的第一端与红外接收管D2的负极连接；第六电阻R6的第一端和第七电阻R7的第一端均与第五电阻R5的第二端连接；第六电阻R6的第二端与第二三极管Q2的基极连接；第七电阻R7的第二端和第二三极管Q2的发射极均接地；第二三极管Q2的集电极和第四电阻R4的第二端均与第二单片机210连接。
通过上述方式，红外发射电路和红外接收电路完成了数字电路中高、低电平的同步传输，电路不需要进行编、解码操作，提高了物联网水表100数据发送给手持设备200的速率。
在一种实施方式中，为了方便对物联网水表100的程序进行更新升级，物联网水表100还包括与第一单片机110连接的第二红外接收电路130，第二红外接收电路130使用与第一红外接收电路220相同的电路结构；手持设备200还包括与第二单片机210连接的第二红外发射电路230，第二红外发射电路230使用与第一红外发射电路120相同的电路结构。通过第二红外接收电路130和第二红外发射电路230，用户可以使用手持设备200对物联网水表100的程序进行更新升级。
在一种实施方式中，物联网水表100还包括与第一电压输入端VCC1连接的第一滤波电路121；手持设备200还包括与第二电压输入端VCC2连接的第二滤波电路221。通过第一滤波电路121和第二滤波电路221对输入进行滤波处理，可以使控制流程更加稳定。示例性地，第一滤波电路121包括第一电容C1；该第一电容C1的第一端与第一电压输入端VCC1连接，该第一电容C1的第二端接地。第二滤波电路221包括第二电容C2；该第二电容C2的第一端与第二电压输入端VCC2连接，该第二电容C2的第二端接地。需要说明的是，第一滤波电路121和第二滤波电路221也可以选用RC滤波电路或者LC滤波电路，可以根据实际使用需求进行选择。
在一种实施方式中，物联网水表100还包括与第一单片机110连接的指示灯模块140，通过指示灯模块140可以对通讯过程进行亮灯提示。示例性地，指示灯模块140可以包括发送指示灯和接收指示灯。当物联网水表100向手持设备200发送数据的过程中，发送指示灯亮，数据传输完成后指示灯熄灭。当手持设备200向物联网水表100发送数据时接收指示灯亮，数据传输完成后指示灯熄灭。
在一种实施方式中，物联网水表100还包括与第一单片机110连接的蜂鸣器150。当第一单片机110检测到物联网水表100的运行参数异常时，可以通过蜂鸣器150进行提示，便于维护人员及时进行维护。
在一种实施方式中，手持设备200还包括与第二单片机210连接的语音提示模块240，当用户使用手持设备200对物联网水表100的程序进行更新升级时，若遇到异常终止的情况，可以通过语音提示模块240进行相应的语音提示。当程序更新升级完成时，也可以通过语音提示模块240进行语音提示。
在一种实施方式中，手持设备200还包括与第二单片机210连接的显示器250，物联网水表100向手持设备200发送完数据后，第二单片机210可以在通过显示器250进行显示。
请查看图3，图3为本发明实施例提供的一种高速率红外通讯方法流程示意图。
在一种实施方式中，为了理解本发明实施例所提供的高速率红外通讯系统，本发明实施例还提供了一种高速率红外通讯方法，具体流程如下所述。
步骤S101，所述第一单片机根据需要发送的第一数据对第一三极管的电平进行控制，从而控制所述红外发射二极管的通断。
步骤S102，所述红外接收管根据所述红外发射二极管的通断情况进行同步变化，从而对所述第二三极管的电平进行控制。
具体地，当第一单片机110的发射端U1_TXD端为低电平时，第一三极管Q1导通为红外发射管D1供电，D1发射红外线。红外接收管D2接收到红外信号，产生光电流信号，经过第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第二三极管Q2组成的偏置放大电路，使得第二三极管Q2导通到低电平GND，此时第二单片机210的红外接收端U2_RXD也为被驱动到低电平；即，发射端U1_TXD为低电平时，接收端U2_RXD也为低电平。
当第一单片机110的发射端U1_TXD端为高电平时，第一三极管Q1截至断开，红外发射管D1不发射红外线。红外接收管D2不能接收到红外信号，不能产生光电流信号，等同于红外接收管D2断开，第二三极管Q2不能导通到低电平，此时红外接收端U2_RXD被第四电阻R4上拉到VCC2高电平；即，发射端U1_TXD为高电平时，接收端U2_RXD也为高电平。
步骤S103，所述第二单片机根据所述第二三极管集电极的电压获取所述第一数据。
在上述过程中，红外发射电路和红外接收电路完成了数字电路中高、低电平的同步传输，电路不需要进行编、解码操作，提高了物联网水表数据发送给手持设备的速率。
综上所述，本发明实施例提供一种物联网水表的高速率红外通讯系统，包括物联网水表和手持设备；物联网水表包括第一单片机和与第一单片机连接的第一红外发射电路；手持设备包括第二单片机和与第二单片机连接的第一红外接收电路；第一红外发射电路包括第一电压输入端、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一三极管和红外发射二极管；第一电阻的第一端与第一单片机连接；第一电阻的第二端与第一三极管的基极连接；第一三极管的发射极与第一电压输入端连接；第一三极管的集电极与第二电阻的第一端连接；第三电阻的第一端和红外发射二极管的正极均与第二电阻的第二端连接；第三电阻的第二端和红外发射二极管的负极均接地；第一红外接收电路包括第二电压输入端、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二三极管和红外接收管；红外接收管的正极和第四电阻的第一端均与第二电压输入端连接；第五电阻的第一端与红外接收管的负极连接；第六电阻的第一端和第七电阻的第一端均与第五电阻的第二端连接；第六电阻的第二端与第二三极管的基极连接；第七电阻的第二端和第二三极管的发射极均接地；第二三极管的集电极和第四电阻的第二端均与第二单片机连接。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种物联网水表的高速率红外通讯系统，其特征在于，包括物联网水表和手持设备；所述物联网水表包括第一单片机和与所述第一单片机连接的第一红外发射电路；所述手持设备包括第二单片机和与所述第二单片机连接的第一红外接收电路；
所述第一红外发射电路包括第一电压输入端、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一三极管和红外发射二极管；所述第一电阻的第一端与所述第一单片机连接；所述第一电阻的第二端与所述第一三极管的基极连接；所述第一三极管的发射极与所述第一电压输入端连接；所述第一三极管的集电极与所述第二电阻的第一端连接；所述第三电阻的第一端和所述红外发射二极管的正极均与所述第二电阻的第二端连接；所述第三电阻的第二端和所述红外发射二极管的负极均接地；
所述第一红外接收电路包括第二电压输入端、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二三极管和红外接收管；所述红外接收管的正极和所述第四电阻的第一端均与所述第二电压输入端连接；所述第五电阻的第一端与所述红外接收管的负极连接；所述第六电阻的第一端和所述第七电阻的第一端均与所述第五电阻的第二端连接；所述第六电阻的第二端与所述第二三极管的基极连接；所述第七电阻的第二端和所述第二三极管的发射极均接地；所述第二三极管的集电极和所述第四电阻的第二端均与所述第二单片机连接。
2.根据权利要求1所述的高速率红外通讯系统，其特征在于，所述物联网水表还包括与所述第一单片机连接的第二红外接收电路，所述第二红外接收电路使用与所述第一红外接收电路相同的电路结构；所述手持设备还包括与所述第二单片机连接的第二红外发射电路，所述第二红外发射电路使用与所述第一红外发射电路相同的电路结构。
3.根据权利要求1所述的高速率红外通讯系统，其特征在于，所述物联网水表还包括与所述第一电压输入端连接的第一滤波电路；所述手持设备还包括与所述第二电压输入端连接的第二滤波电路。
4.根据权利要求1所述的高速率红外通讯系统，其特征在于，所述物联网水表还包括与所述第一单片机连接的指示灯模块。
5.根据权利要求1所述的高速率红外通讯系统，其特征在于，所述物联网水表还包括与所述第一单片机连接的蜂鸣器。
6.根据权利要求1所述的高速率红外通讯系统，其特征在于，所述手持设备还包括与所述第二单片机连接的语音提示模块。
7.根据权利要求1所述的高速率红外通讯系统，其特征在于，所述手持设备还包括与所述第二单片机连接的显示器。
8.一种物联网水表的高速率红外通讯方法，应用于权利要求1-7任一项所述的高速率红外通讯系统，其特征在于，包括：
所述第一单片机根据需要发送的第一数据对第一三极管的电平进行控制，从而控制所述红外发射二极管的通断；
所述红外接收管根据所述红外发射二极管的通断情况进行同步变化，从而对所述第二三极管的电平进行控制；
所述第二单片机根据所述第二三极管集电极的电压获取所述第一数据。
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