CN115410356A - 无线开关及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无线开关及控制系统，所述无线开关包括：至少一个按键、电路板以及设于电路板的供电模块、射频发射电路、按键识别模块；供电模块向射频发射电路提供工作电能；按键识别模块电连接射频发射电路，以在被触动时向射频发射电路传递对应的触发信号；所述触发信号用于触发所述射频发射电路根据一存储器中存储的指定编码信息生成并向外广播无线信号，且所述存储器中存储的数据在掉电重启后不改变，使得所述无线开关的静态功耗电流小于等于100nA。

Description

无线开关及控制系统

技术领域

本发明涉及开关领域，尤其涉及一种无线开关及控制系统。

背景技术

无线开关，可理解为配置有无线通信电路的开关，无线通信电路通常采用射频信号实现对外的交互。

现有技术中，对于电池供电的无线开关，在射频信号发射时会消耗掉大量电池电能，有的无线开关甚至在待机时也能造成毫安级的能耗损失，使得用户需要频繁更换电池，造成用户体验不佳，如何在实现射频信号发射的同时延长电池供电无线开关的使用寿命进而改善用户体验，成为急需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种无线开关及控制系统，以解决现有技术中无线开关电池使用寿命较短的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种无线开关，包括：底壳、至少一个按键、至少一个电路板以及设于所述至少一个电路板的供电模块、射频发射电路、按键识别模块；所述底壳的第一侧设有容置空间，所述电路板设于所述容置空间内；所述按键位于所述底壳的第一侧，所述容置空间处于所述底壳与所述至少一个按键之间，所述按键能够朝向所述容置空间运动，也能够远离所述容置空间运动；

所述供电模块电连接所述射频发射电路，以向所述射频发射电路提供工作电能；

所述按键识别模块的位置匹配于对应的按键，以在所述对应的按键朝向所述容置空间运动时被触动，所述按键识别模块电连接所述射频发射电路，以在被触动时向所述射频发射电路传递对应的触发信号；所述触发信号用于触发所述射频发射电路根据一存储器中存储的指定编码信息生成并向外广播无线信号，且所述存储器中存储的数据在掉电重启后不改变，使得所述无线开关的静态功耗电流小于等于100nA。

根据本发明的第二方面，提供了一种控制系统，包括如上所述的无线开关以及智能控制器；所述智能控制器能够接收所述无线开关向外广播的无线信号，并执行所述无线信号对应的控制任务。

本发明提供的无线开关及控制系统，无线开关在对外发送射频信号时，只需由射频发射电路根据其非易失性的存储器中存储的指定编码信息即可实现无线信号的广播，而无需通过RAM进行数据的保持以及MCU进行介入。因此，无线开关的功耗只有射频发射电路的功耗，相比于现有技术减少了MCU的功耗，不仅能简化发射程序，提升发射效率，而且，减少了无线开关待机时MCU带来的静态功耗，使得所述无线开关的静态功耗电流小于等于100nA，有效地降低了无线开关整体的静态功耗，从而提高无线开关中电池的使用寿命，以提升用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中控制系统的构造示意图；

图2是本发明一实施例中无线开关的构造示意图一；

图3是本发明一实施例中无线开关的构造示意图二；

图4是本发明一实施例中无线开关的电路图；

图5是本发明一实施例中无线开关采用1527编码后的数据格式示意图；

图6是本发明一实施例中无线开关调制生成无线电波的示意图；

图7是本发明一实施例中智能控制器的构造示意图；

图8是本发明一实施例中无线开关发送无线数据包以及智能控制器的射频接收模块接收无线数据包的示意图。

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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

请参考图1，本公开提供了一种控制系统，其中可包括无线开关1与智能控制器2，图中示意了一个无线开关1与一个智能控制器2，在实际的控制系统中，无线开关1、智能控制器2的数量均可以为多个。

其中的无线开关1，可以为能够基于无线通信而对外通信的任意开关，其中的无线通信可以是射频、蓝牙、Wifi等任意方式，在后文的部分描述中，主要基于射频433Mhz的通信方式进行描述。

其中的智能控制器2，可以为任意能够受控实现通断控制的设备或设备的组合，且其设有处理模块等具备数据处理能力的电路，还设有无线通信模块等具备无线通信能力的电路，其中一种举例中，其可以为墙壁开关，其他举例中，智能控制器还可能是风扇、灯具、插座、垃圾处理设备等，或者与之连接的设备。智能控制器2对外的通信方式可以包含以下至少之一：射频、蓝牙、Wifi、移动网络等；在后文的部分描述中，主要基于射频433Mhz进行描述。

以下将对本发明实施例部分方案中的无线开关1进行详细介绍，而本发明实施例的范围也可不限于此。

本申请发明人发现现有的无线开关中是由微控制单元(Micro Control Unit，MCU)及射频发射机来实现射频信号的发送的。例如，MCU在识别到触发发送射频信号的指令时，调用预先设定的程序生成对应的射频信号，并控制射频发射机向外发射该射频信号。然而，基于MCU的特性，其中的CPU集成了多种功能，RAM中的数据的保持与刷新等均会带来较高功耗，例如有的MCU即使处于睡眠模式，其中的RAM只保留部分数据，但RAM仍会处于上电工作状态，基于RAM自身的特性，RAM在上电工作时功耗较高，基于RAM的存储器甚至当没有存储器读或者写发生时也耗电，这是因为它不断给内部电容器再充电。因此，现有采用MCU及射频发射机的无线开关功耗过高，尤其是对于电池供电的无线开关，不仅在发射射频信号时需消耗电池电能，MCU的静态功耗也会在无线开关待机时消耗电池电能，使得用户需频繁更换无线开关电池，用户体验不佳。

基于此，本实施例提供一种无线开关1，用于解决上述问题，无线开关1可以包括：供电模块103及射频发射电路。

其中，所述供电模块103电连接所述射频发射电路，以向所述射频发射电路提供工作电能，可选地，供电模块103可供应一种电压，也可供应多种电压。所述供电模块103可包括能够提供电源的任意电路，进一步的举例中，所述供电模块103中的供电电源包括以下至少之一：动能发电机、太阳能电池板、电池；其中的电池可以是可充电电池，也可以是不可充电电池，例如，该电池可以为纽扣电池。此外，所述供电模块103中还可设有其他稳压、滤波、整流等作用的器件或器件的组合。

所述射频发射电路当检测到无线开关1的按键被按下而传递的触发信号时，所述触发信号触发所述射频发射电路根据一存储器中存储的指定编码信息生成并向外广播无线信号。其中，所述存储器中存储的数据在掉电重启后不改变，即所述存储器是非易失性存储器，在按键按下时，所述射频发射电路根据非易失性存储器中存储的指定编码信息即可进行信息编码以及无线信号的广播，而无需通过MCU以及RAM进行信号编码，省去了MCU中软件运行以及RAM刷新保持数据所带来的功耗，能有效降低无线开关的功耗。优选的，所述无线开关的静态功耗电流能够被降低至小于等于100nA。其中，所述无线开关的静态功耗可以是其电路状态稳定时泄漏电流所产生的功耗。例如，包括但不限于所述无线开关处于待机、休眠状态或其按键未被按下时的功耗。

进一步地，在一些实施例中，如图2所示，所述射频发射电路可以包括：非易失性存储器106、数字逻辑模块104、信号配置模块105。

其中，非易失性存储器106，用于存储所述无线开关1的标识信息以及预设的发包参数。所述无线开关的标识信息包括但不限于地址标识、互联网协议地址、设备唯一编号(特定比特位数的数字)、MAC地址等，标识信息可以具有唯一性。所述非易失性存储器106中还存储有与无线开关1中不同按键相对应的键值，当不同按键被按下时，可从所述非易失性存储器106中确定出与被按下按键相对应的键值。此外，所述非易失性存储器106中还存储有预先设定的发包参数，例如，该发包参数包括但不限于射频发射的频率、数据率、发射功率及调制方式；数据包的发包参数配置如1个发射周期内发射的数据包的组数，1组数据包中包含的数据包个数，两个数据包之间的包间隔等；数据包的结构参数配置如数据包格式、标识信息长度、键值格式(如按十六进制或十进制配置显示按键值)、键值位数等。其中一种举例中，所述非易失性存储器106可以是EEPROM(Electrically Erasable Programmableread only memory)，带电可擦可编程只读存储器，是一种掉电后数据不丢失的存储芯片。EEPROM可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程。用户可通过编程、烧录等方式将上述各发包参数按照需求进行定制化设定后固化到所述射频发射电路的EEPROM中，以按照用户在EEPROM中设定的发包参数进行无线数据的编码、发射等，从而实现不用场景下的无线射频应用。

数字逻辑模块104，用于当检测到按键被按下而传递的触发信号时，根据按下的按键对应的键值以及所述标识信息进行编码，生成编码信号。其中，所述数字逻辑模块104在确定有按键被按下时，读取所述非易失性存储器106中被按下的按键对应的键值，以及所述无线开关的标识信息，并基于所述发包参数中设定的数据包的各参数如格式参数、数据率等进行编码得到编码信号。

信号配置模块105，用于根据所述预设的发包参数如调制方式、发射功率、频率、包间隔等对所述编码信号进行配置后，对外发送射频数据。如可基于指定的广播间隔依次对外广播至少两个无线数据包，以使得：至少一能够与所述无线开关进行无线交互的智能控制器接收至少一个所述无线数据包，并执行所述无线数据包对应的控制任务。

本实施例中，无线开关在对外发送射频信号时，只需由射频发射电路根据其非易失性存储器106中存储的标识信息以及预设的发包参数即可实现无线数据包的广播，而无需MCU进行介入。因此，无线开关的功耗只有射频发射电路的功耗，本实施例相比于现有技术减少了MCU的功耗，不仅能简化发射程序，提升发射效率，而且，减少了无线开关待机时MCU带来的静态功耗，有效地降低了无线开关整体的静态功耗，提高了无线开关中电池的使用寿命，进而提升用户体验。

进一步地，在一些实施例中，所述无线开关包括：底壳、至少一个按键、至少一个电路板以及设于所述至少一个电路板的供电模块、射频发射电路、按键识别模块；所述底壳的第一侧设有容置空间，所述电路板设于所述容置空间内；所述按键位于所述底壳的第一侧，所述容置空间处于所述底壳与所述至少一个按键之间，所述按键能够朝向所述容置空间运动，也能够远离所述容置空间运动；所述供电模块电连接所述射频发射电路，以向所述射频发射电路提供工作电能；所述按键识别模块的位置匹配于对应的按键，以在所述对应的按键朝向所述容置空间运动时被触动，所述按键识别模块电连接所述射频发射电路，以在被触动时向所述射频发射电路传递对应的触发信号。具体地，如图2所示，所述无线开关包括至少一个按键101以及对应于每一按键101设置的按键识别模块102，所述按键识别模块102电连接所述数字逻辑模块104；所述按键101能够在被按下时触动对应的按键识别模块102；所述按键识别模块102能够在被触动时向所述数字逻辑模块104传递触动信号。所述数字逻辑模块104根据所述触动信号确定当前被按下的按键101，并读取所述非易失性存储器106中存储的与当前被按下的按键101对应的键值，以及所述无线开关的标识信息，进而进行无线信号的编码，并将编码信号送入信号配置模块105进行配置如混频、放大等处理后向外发射，从而实现无需MCU介入地进行无线信号的编码、发射，进而减少了无线开关MCU带来的功耗。其中，所述无线开关中的按键识别模块102可以为开关器件(例如微动开关)。其中的触动信号，可理解为能够使得所述数字逻辑模块104确定当前哪个按键101被按下的任意信号。该触动信号可以是以下任意之一：高脉冲信号、低脉冲信号、高电平信号、低电平信号。该触动信号也可以是连续或非连续的多个信号。不论采用何种形式，均不脱离以上描述的范围。

进一步地，在一些实施例中，所述射频发射电路在一休眠状态与工作状态之间进行切换，在按键101没有被按下即所述射频发射电路没有收到所述按键识别模块102发送的触动信号时，其处于休眠状态以降低无线开关的功耗。在所述数字逻辑模块104检测到所述按键识别模块102传递的触发信号时，控制所述射频发射电路由休眠状态切换至工作状态；并在所述信号配置模块105发送完无线数据包之后，控制所述射频发射电路由工作状态切换至休眠状态。而由于本实施例中没有MCU的介入，仅由射频发射电路即可实现无线数据包的发射，因此，本实施例的无线开关不存在MCU的功耗(无论是工作时的功耗还是静态功耗)，无线开关的静态功耗仅取决于射频发射电路的静态功耗(如其漏电流带来的功耗)。而一般MCU的最低静态功耗的电流一般为几毫安，即使是采用深度睡眠的MCU其最低静态功耗的电流均会大于100nA，射频发射电路相较于MCU无需集成多种复杂的功能，在一些实施方式中，本实施例中无线开关的静态功耗的电流小于等于100nA，例如，在所述射频发射电路处于所述休眠状态时，所述供电模块103向所述射频发射电路输出的供电电流小于等于100nA。更优选地，本实施例中无线开关的静态功耗的电流小于等于30nA，其中降低无线开关的静态功耗的方法包括但不限于：射频发射电路中采用非易失性存储器106来存储键值、无线开关的标识信息、发包参数等，无线开关中无需RAM，从而减少了如MCU中RAM带来的功耗；优化射频发射电路中数字逻辑模块104、信号配置模块105和/或对应外围电路的电路结构，以减少漏电流带来的静态功耗等。在一些可选的实施方式中，无线开关的整机静态功耗可以降低至25nA以内，优选的，无线开关的整机静态功耗仅20nA。进而相比于现有技术中毫安级别的静态功耗，本实施例能够极大地降低无线开关的静态功耗，同等使用条件下能有效提高无线开关中电池的使用寿命，避免用户频繁地更换无线开关电池。示例性地，本实施例中所述射频发射电路可以被配置为华谱CMT2150L。

进一步地，在现有的无线开关中，按键对应的指示灯一般电连接于MCU，由MCU来控制指示灯的亮灭，进而由MCU来控制指示灯指示对应按键的工作状态，例如，当MCU检测到按键被按下的信号时，由MCU分析并处理该下按信号，并发送相应的控制信号控制与该按键对应的指示灯点亮。然而，在本实施例中，为了减少无线开关的静态功耗，无线开关中没有配置MCU而仅配置有射频发射电路，即没有对信号进行分析及处理的能力，为了实现对指示灯的控制，如图3所示，本实施例中的无线开关通过设置与每一按键101对应的至少一指示模块107(如LED灯等任意能够实现发光指示功能的元件或者元件的组合)，所述指示模块107直接或间接电连接于所述按键识别模块102，并被设置为适于受所述按键识别模块102控制地向外发出指示信号。由于按键识别模块102在按键101按下和释放时会向外发出不同的触动信号如高脉冲信号、低脉冲信号、高电平信号、低电平信号等，本实施例通过将按键101的指示模块107与按键识别模块102进行可操作地连接，以基于按键识别模块102在按键101按下和释放时发出的不同触动信号或不同工作状态来实现对指示模块107的控制，进而实现在无线开关中没有MCU时，亦能实现按键101与指示模块107如指示灯的同步控制，如按键101按下时，该按键101对应的指示灯点亮。

其中，按键识别模块102对指示模块107的控制方式包括但不限于：按键识别模块102对指示灯的亮灭、颜色、亮度等进行直接或间接地控制。例如，在一种可选的实施方式中，按键识别模块102在按键101按下时向外发出第一触动信号，所述第一触动信号使得所述指示灯所在电路控制所述指示灯向外发出第一光信号；按键识别模块102在按键101释放时向外发出第二触动信号，所述第二触动信号使得所述指示灯所在电路控制所述指示灯向外发出第二光信号。其中，所述第一光信号与第二光信号的以下至少之一是有区别的：LED颜色；亮度；持续时间；亮灭状态，等。

在另一种可选的实施方式中，可通过将所述按键识别模块102与所述指示模块107的供电进行关联，以实现所述按键识别模块102与所述指示模块107的关联控制。所述按键识别模块102在按键101按下时，能够控制所述指示模块107的供电状态发生变化，从而控制所述指示模块107发出对应的指示信号。其中，所述指示模块107与所述按键识别模块102可分别受不同供电电源供电，也可受同一供电电源供电，只要所述指示模块107的供电状态能够受所述按键识别模块102随按键101按下或释放地控制，均不脱离本实施例的保护范围。

示例性地，所述指示模块107与所述按键识别模块102可电连接于一供电回路，并于所述供电回路中与所述按键识别模块102形成串联的电路关系。即所述指示模块107与所述按键识别模块102从同一电路中获取电能而工作，所述按键识别模块102的工作状态直接影响所述指示模块107的供电。例如，当所述按键101被按下后，所述按键识别模块102被触动，使得所述供电回路处于第一供电状态(如接通状态)；在第一供电状态下，所述指示模块107发出第一指示信号(如点亮)；当所述按键101被释放后，所述按键识别模块102未被触动，使得所述供电回路处于第二供电状态(如断开状态)；在第二供电状态下，所述指示模块107发出第二指示信号(如熄灭)，从而实现仅通过所述按键识别模块102即可直接控制对应的指示模块107的指示状态，如在按键101按下而触动按键识别模块102时，对应的指示模块107同步发出指示信号(如指示灯点亮)，整个同步过程无需MCU的介入，从而在通过无线开关中去除MCU而大幅降低功耗的同时，还能保持按键101与指示信号的同步，既能有效提高无线开关中电池的使用寿命，又能通过指示信号向用户及时提示当前被按下的按键101，进而提升用户体验。

此外，本实施例中由所述按键识别模块102控制所述指示模块107的供电的方式，使得所述按键识别模块102与所述指示模块107可共用一个IO端口，相比于现有技术中无线开关的按键识别模块102和指示模块107分别通过不同IO端口来控制，本实施例中IO端口的数量可减少一半。例如对于三键无线开关，现有技术中需分配6个IO端口来分别控制3个按键101对应的按键识别模块102以及指示模块107，才能实现按键101识别和指示同步的功能。而本实施例中只需分配3个IO端口即可控制3个按键101的按键识别模块102及对应的指示模块107，而IO端口越多，也会增加无线开关在工作及静态时的功耗，进而本实施例通过减少IO端口数量如所述数字逻辑模块104中IO端口数量能够进一步降低无线开关的功耗，增加无线开关中电池的使用寿命。

具体地，如图4所示，在一种举例中，所述指示模块107包括发光二极管(如图中的LED1-LED5)，所述发光二极管的阳极电连接一直流电源(如电池)，所述发光二极管的阴极电连接于所述按键识别模块102(如图中的S1-S3)的第一端，所述按键识别模块102的第二端接地，所述按键识别模块102的第一端还电连接于所述射频发射电路。优选地，所述指示模块107还包括设置于所述发光二极管的阴极与所述按键识别模块102的第一端之间的第一上拉电阻(如图中的R1-R3)。当按键101按下而触动对应的按键识别模块102时，与该按键识别模块102电连接的发光二极管LED阴极短接至GND，发光二极管形成通路，电流通过该通路的上拉电阻流经发光二极管再通过按下的按键识别模块102流到GND，所以该通路的LED被点亮，其余没有按下的按键101，电流回路没有接通，所以LED没有被点亮。需要说明的是，本实施例中指示模块107的数量及位置匹配于无线开关的PCB布局，具体地，由于无线开关可以包括单键、双键、三键的不同版本，即具有一个按键的无线开关，具有两个按键的无线开关和具有3个按键的无线开关。每个按键101均需对应设置一指示模块107，且指示模块107的位置需与每个按键101相适应，以便于通过按键101显示指示模块107发出的指示信号如光信号。为了使得不同版本的无线开关可以共用同一块PCB，以降低无线开关的生产成本以及提高生产效率，本实施例中PCB上可设置有不同版本按键101对应的指示模块107的预留位，其中，单键与三键版本无线开关的中间位置按键其对应的指示模块的位置相同，因此，单键、双键、三键的不同版本只需在PCB上设置5个预留位即可满足不同版本的无线开关共用同一块PCB的需求。示例性地，生产单键版本无线开关时，PCB上只在预留位中焊接LED3，剩下的LED1、LED2、LED4、LED5不焊；生产双键版本无线开关时，PCB上只在预留位中焊接LED2和LED4，剩下的LED1、LED3、LED5不焊；生产三键版本无线开关时，PCB上只在预留位中焊接LED1、LED3、LED5，剩下的LED2、LED4不焊。

进一步地，如图3所示，在一些实施例中，所述信号配置模块105可以包括：ASK调制单元1051、频率配置单元1052、功率放大单元1053以及天线1054，其中，所示数字逻辑模块104经ASK调制单元1051、频率配置单元1052与功率放大单元1053的输入端连接，所述功率放大单元1053的输出端电连接于所述天线1054。所述ASK调制单元1051根据所述非易失性存储器106中预设的发包参数中指定的调制方式对经所述数字逻辑模块104编码后生成的编码信号进行ASK调制得到ASK调制信号；所述频率配置单元1052根据所述预设的发包参数对所述ASK调制信号进行混频处理，得到指定频率范围的无线信号。所述功率放大单元1053根据所述预设的发包参数中指定的输出功率对所述无线信号进行功率放大处理后输出至所述天线1054进行向外发射。

本实施例中，当无线开关的按键101受力被按下时，对应的按键识别模块102向所述数字逻辑模块104发送触动信号，所述数字逻辑模块104根据所述触动信号读取所述非易失性存储器106中与被按下的按键101相对应的键值，并读取所述非易失性存储器106中存储的标识信息以及发包参数，并根据发包参数如数据率、编码方式等对读取的键值及标识信息进行编码，生成编码信号。其中，所述编码信号可以是与被按下的按键101的键值相对应的低频信号。其中，发包的数据率可以在0.5-40kbps范围内。

所述ASK调制单元1051收到所述数字逻辑模块104发送的编码信号后，基于所述非易失性存储器106中预设的发包参数配置的调制方式对编码信号进行调制，产生调制信号，其中，该调制方式包括但不限于ASK调制。所述调制信号可以是一高频载波信号。

所述频率配置单元1052基于所述非易失性存储器106中预设的发包参数如频率将低频的编码信号与生成的高频载波信号进行混频，得到指定频率范围的无线信号，该无线信号可以是高频或低频的无线信号。其中，所述指定频率范围可以是240MHz-960MHz范围内，更优选地，该无线信号的频率接近433MHz。

所述功率放大单元1053基于所述非易失性存储器106中预设的发包参数如输出功率信息对混频后得到的高频无线信号进行功率放大处理，然后输出至天线1054进行发射。其中，所述射频发射电路中还设置有与所述天线对应的LC阻抗匹配及滤波电路，如图4所示，C1是隔直电容，并且与L2的部分电感在工作频点形成谐振起到谐波抑制作用，L2、C2、L3、C3、L4、C4组成低通滤波匹配网络，天线主要用于射频信号的发送。天线通过连接到功率放大单元的输出端，接收功率放大单元输出的射频信号并向外发射。此外，射频发射电路与输入电源(如电池)之间还设有L1、C5、C6，其中，L1是扼流电感，C5、C6是电源退耦电容，用于减少射频发射电路中功率放大单元的输出对电源的影响。

进一步地，在一些实施例中，所述信号配置模块105在发射完所述预设的发包参数中指定数量的无线数据包后，自动停止发射，以节约所述无线开关的功耗。或者，所述信号配置模块105在向外发射无线数据包时，若确定所述按键处于下按状态，则持续向外发射无线数据包，直至确定所述按键释放，停止发射，以适应于用户的操控进行无线数据包的发送，确保无线开关发送更多的无线数据包以利于智能控制器的接收，提高通过无线开关控制智能控制器的可靠性。

进一步地，在一些实施例中，所述数字逻辑模块104读取键值进行编码时，可基于所述非易失性存储器106中发包参数中预先设定的编码方式进行编码，其中，所述编码方式包括但不限于527、1527编码等。在一种举例中，所述数字逻辑模块104采用1527编码方式进行编码，最终向外发射的无线数据包的数据包括一同步码、一标识信息、一键值信息，其中所述智能控制器通过同步码识别所述无线数据包的数据，进而执行与所述无线数据包的数据相对应的控制。具体地，如图5所示，图5是所述数字逻辑模块104采用1527编码后的数据格式示意图，其中，每帧数据由24个数据位组成，前20位为标识信息如地址码，对于每一个设备来说，地址码的内容是固定的，是出厂前就预制好的，并且理论上每个设备的地址码是唯一的。后面4位D1、D2、D3、D4为键值信息即按键码，对应无线开关上的按键101，按下的按键101不同，编码信号中的按键码就不同。而处于帧头的是同步码，用于滤除白噪声，以将有效的数据信号与无效的噪声信号进行区分，便于接收端(智能控制器)识别出有效数据信号。每一帧数据都是从同步码开始，其中，同步码通过一个符号的高电平加31个符号的低电平来表示。示例性地，本实施例中采用30Ksps的数据率发送数据，即每秒发30K symbol，一个符号(symbol)耗时33us。每一包数据由24bit数据和同步码组成，一个数据(bit0或bit1)由4个symbol组成，如图5中bit0是由一个符号的高电平加3个符号的低电平组成，bit1是由3个符号的高电平加一个符号的低电平组成。因此，本实施例中一个数据帧包含的符号(symbol)总数为：32+(24*4)＝128symbol。而一个符号(symbol)耗时33us，所以发1包数据占用的时间为：128*33us＝4.224ms。

而所述数字逻辑模块104通过1527编码后得到的编码信号是数字编码信号，要想实现无线通信，还得将数字编码信号转换成无线电波才能向空间中发射无线数据包。所述信号配置模块105可根据预设的调制方式例如ASK调制将所述数字逻辑模块104生成的数字编码信号调制成无线数据包向外广播。示例性地，如图6所示，假设所述数字逻辑模块104通过1527编码生成一段编码信号“010011100”，经所述信号配置模块105进行调制后生成无线电波向外发射。

进一步地，在一些实施例中，控制系统中无线开关1能够与至少一智能控制器2进行无线通信，进而实现无线开关1对智能控制器2及其连接的用电器的遥控控制。例如，在无线开关1与智能控制器2配对后，无线开关1可直接将其向外广播的无线数据包发送至智能控制器2，从而使智能控制器2或其所连接的设备执行对应的控制结果。示例性地，无线开关1在其按键受到施控而按下时可向智能控制器2发送无线数据包，智能控制器2根据该无线数据包中的数据而控制一灯具打开或关闭。

所述智能控制器2被串联于一用电器(如灯具)，以控制所述用电器的工作状态；其中，所述智能控制器2包括射频接收模块、处理模块以及执行模块，所述射频接收模块与所述执行模块均电连接于所述处理模块，所述射频接收模块、所述处理模块均能够在休眠状态和唤醒状态之间切换，所述射频接收模块在处于唤醒状态而接收到所述无线开关1发送的至少一个无线数据包后，唤醒所述处理模块，所述处理模块根据所述无线数据包中的数据控制所述执行模块断开或是连接所述用电器的电路中的火线或者零线。

示例性地，如图7所示，所述智能控制器2包括：开关电路、火线输入接线柱P1与火线输出接线柱P2。当然，也不限定所述智能控制器2还包括零线接线柱，即所述智能控制器2可以是由单火线供电，也可以是由零火线供电。在此，以所述智能控制器由单火线供电为例进行说明。

所述开关电路包括取电模块211、处理模块215、射频接收模块212、执行模块，其中，执行模块可以包括驱动模块213和输出通断模块214。所述输出通断模块214的一端直接或间接电连接所述火线输入接线柱，所述输出通断模块214的另一端直接或间接电连接所述火线输出接线柱；所述取电模块211电连接所述接线柱、所述处理模块215、所述射频接收模块212与所述驱动模块213，以将接入的交流电转换为所需的直流电，并将所述所需的直流电输送至所述处理模块215、所述射频接收模块212与所述驱动模块213。

所述射频接收模块212电连接所述处理模块215，以将自所述无线开关1接收到的无线数据包反馈至所述处理模块215；所述处理模块215电连接所述驱动模块213，以根据所接收到的无线数据包发送对应的控制信号至所述驱动模块213；所述驱动模块213电连接所述输出通断模块214的控制端，以响应于所述控制信号，驱动所述输出通断模块214的通断。

所述取电模块211包括交流直流转换器，以及直流电压变换器；所述交流直流转换器分别电连接所述接线柱与所述直流电压变换器，以用于将所述交流电转换为直流电，并将待变换的直流电输送至所述直流电压变换器；所述直流电压变换器电连接所述处理模块215、所述射频接收模块212与所述驱动模块213，以将所述待变换的直流电变换为所需的电压。

所述交流直流转换器包括ON态取电单元与OFF态取电单元；所述火线输入接线柱、所述ON态取电单元、所述输出通断模块214、所述火线输出接线柱直接或间接依次电连接，所述火线输入接线柱、所述OFF态取电单元与所述火线输出接线柱直接或间接依次电连接；所述ON态取电单元的直流电输出端电连接所述直流电压变换器，以在所述输出通断模块214导通时获取所述交流电的电能，并基于所获取的电能向所述直流电压变换器输出所述待变换的直流电；所述OFF态取电单元的直流电输出端电连接所述直流电压变换器，以在所述输出通断模块214断开时获取所述交流电的电能，并基于所获取的电能向所述直流电压变换器输出所述待变换的直流电。

本实施例中，由于所述智能控制器与用电器形成串联的电路关系，如所述智能控制器被串联于所述用电器所在电路中的火线。为了能够及时接收无线开关发送的无线数据包，所述智能控制器被持续供电地保持于工作状态。但若所述智能控制器在该工作状态中的功耗较大，则所述智能控制器所消耗的电流也较大，使得所述智能控制器与用电器形成的串联电路中电流较大，使得在用电器应当处于关闭的状态时仍可能受所述智能控制器引起的较大电流而打开。例如用电器为灯具时，所述智能控制器引起的较大电流可能驱动与之串联的灯具产生亮光或闪烁，导致灯具在应当关闭时仍会产生亮光或闪烁，影响用户体验。

因此，本实施例中为了降低所述智能控制器在被持续供电而保持于工作状态时的功耗，在处于工作状态时，所述智能控制器中的所述射频接收模块、所述处理模块均被配置为在休眠状态和唤醒状态之间切换。而且，通过延长所述智能控制器在工作状态中处于休眠状态的时间，可尽量降低所述智能控制器的功耗。然而，若所述智能控制器的休眠状态时间过长，则在其较短的唤醒时段内有可能会错过无线开关发送的无线数据包，造成控制失效。

此外，考虑到所述智能控制器收到无线开关发送的无线数据包之后，所述智能控制器的处理模块需要将收到的无线数据进行解码、存储以及匹配的一些逻辑处理等操作，然后才能进行下一包的监听。如果无线开关发射无线数据包的包间隔太小，智能控制器在解码和逻辑处理的时候就会错过下一包数据，导致数据丢失。所以对所述智能控制器来说，适当增加无线开关的包间隔有利于提高控制系统的通信可靠性。同时，在尽量延长所述智能控制器的休眠状态时间条件下，还需使得所述智能控制器在其唤醒状态时间内能够接收到足量的无线开关发送的无线数据包，以能够及时响应无线开关受到操控时发出的无线信号，进而实现无线开关对智能控制器的无线控制。

因此，为了实现既能延长所述智能控制器的休眠状态时间以降低其功耗，又能使得所述智能控制器在其唤醒状态时间内能接收到无线数据包，需要将无线开关发射数据包的相关参数与智能控制器的休眠状态和唤醒状态切换的相关参数进行关联配置。其中，无线开关在受到操控而向外发射无线数据包时，为了保证通信的可靠性，一般会向外发射至少两个数据包，各个数据包中包括相同的控制数据。

如图8所示，本实施例中定义所述无线开关在受到操控而依次对外广播至少两个无线数据包的总时长为T，所述智能控制器的射频接收模块的一个唤醒休眠周期(包括一个唤醒时段与一个休眠时段)的时长也为T，即所述无线开关发送至少两个数据包的总时长被设置为与所述智能控制器的射频接收模块的一个唤醒休眠周期相同。

所述无线开关依次对外广播至少两个无线数据包时，定义相邻两个无线数据包的广播间隔为t₁，发送一个无线数据包的发包时长为t₂，所述射频接收模块在一个唤醒休眠周期中的唤醒时段的时长为t₃，则相邻两个数据包的广播间隔以及所述无线开关发送一个数据包的发包时长与所述射频接收模块在一个唤醒休眠周期中唤醒时段的时长满足如下关系：t₃≥n(t₁+t₂)时，既能保证不论无线开关在什么时候发出无线数据包，所述智能控制器的射频接收模块都能在其一个或多个唤醒休眠周期的唤醒时段抓取到至少n个无线数据包，又能使得所述射频接收模块在一个唤醒休眠周期中处于休眠状态的时间最长，进而降低所述智能控制器的功耗。其中n是所述射频接收模块在一个唤醒休眠周期内能够接收到的无线数据包的最小数量，n≥1。

在一种举例中，无线开关的按键每动作一次，无线开关向外发送10个相应键值的无线数据包，无线开关发射无线数据包的速率为30Ksps，包间隔t₁约为256*33.3us＝8.5ms,一包数据的发包时长t₂为4.32ms，则无线开关发送10个数据包的总发包时长：130ms。相应地，智能控制器的速率设置为与无线开关相同，均为30Ksps。智能控制器中所述射频接收模块的一个唤醒休眠周期与无线开关发送10个数据包的总发包时长相同，也为130ms。本实施例中，无线开关发送10个无线数据包时，所述智能控制器的射频接收模块需要至少接收2个无线数据包，以便于所述智能控制器根据接收到的无线数据包进行准确地控制。则所述射频接收模块在一个唤醒休眠周期中唤醒时段的时长t₃≥n(t₁+t₂)，即所述射频接收模块在一个唤醒休眠周期中唤醒时段的时长t₃可以设置为2*(8.5ms+4.32ms)约等于26ms，对应的所述射频接收模块在一个唤醒休眠周期中休眠时段的时长为130ms-26ms＝104ms，这样，既能保证不论无线开关在什么时候发出无线数据包，所述智能控制器的射频接收模块都能在其唤醒休眠周期的唤醒时段抓取到至少2个无线数据包，又能使得所述射频接收模块在一个唤醒休眠周期中处于休眠状态的时间最长，进而降低所述智能控制器的功耗。例如，所述射频接收模块在休眠状态下消耗电流为440nA,在唤醒状态下消耗电流为3.8mA,则通过配置所述射频接收模块的休眠时间为104ms,唤醒时间为26ms,其功耗能够降低至正常接收功能的1/5*3.8mA＝0.76mA，从而降低智能控制器的功耗。

进一步地，在一些实施例中，所述智能控制器中的射频接收模块和处理模块(如MCU)均通过间歇式工作方式，达到低功耗的要求。即射频接收模块和处理模块均在唤醒状态和休眠状态之间切换，以降低所述智能控制器的功耗。其区别在于，所述射频接收模块周期性地在一休眠状态和唤醒状态之间切换。而处理模块在空闲模式下，进入休眠状态。当所述射频接收模块接收到无线开关发送的无线数据包后，唤醒处理模块，处理模块根据该无线数据包进行控制操作后，并不马上进入其休眠状态，而是判断射频接收模块是否输出预设休眠信号，若是，则进入处理模块的休眠状态。示例性地，该预设休眠信号可以是持续5ms的低电平信号。由于射频接收模块在正常接收射频信号时，也会向处理模块输出低电平信号，这属于正常信号，但不会有超过持续5ms的低电平信号。因此，通过持续5ms的低电平信号来判断射频接收模块是否已进入休眠状态，若是，处理模块才进入休眠，避免误判重复唤醒处理模块，进而降低功耗。

经实验测试发现，在射频接收模块一个周期中唤醒时长为26ms,休眠时长为104ms时，测得处理模块的唤醒时长为33.6ms，休眠时长为96.8ms。射频接收模块的工作占空比约为20％，处理模块的工作占空比约为25％，能有效降低所述智能控制器的功耗。示例性地，本实施例中所述射频接收模块可以被配置为华谱CMT2210LB，所述处理模块可以被配置为科视连KSL8M163/辉芒CM8M02单片机。

进一步地，在一些实施例中，处理模块在进入休眠状态前需要关闭相关的定时器电路(如WDT)，同时开启端口电平变化中断，只有按键信号和射频信号(如射频接收模块接收到无线开关发送的无线数据包)能使处理模块中断唤醒。唤醒后，开启WDT，处理完任务后再次进入休眠状态。本实施例中通过在处理模块休眠时关闭WDT，能防止处理模块被WDT误唤醒，同时，关闭WDT也能降低部分功耗。例如，经实验测试得到处理模块在关闭WDT进入休眠状态下，消耗的电流仅约为0.8uA。

进一步地，在一些实施例中，所述智能控制器包括电路板；所述射频接收模块和所述处理模块均设置于所述电路板；其中，所述射频接收模块和/或所述处理模块具有X个引脚端口；所述电路板上设置有Y个用于电连接所述引脚端口的焊接点位；且X≤Y。需要说明的是，本实施例中智能控制器的所述射频接收模块和处理模块可以是分立的，也可以是集成在一起的。由于本实施例中的智能控制器可以具有单键、双键或三键的版本，不同版本智能控制器其射频接收模块、处理模块或集成在一起的射频接收模块与处理模块具有不同数量的引脚端口，例如，单键、双键版本智能控制器的所述射频接收模块和/或所述处理模块具有14个引脚端口，三键版本智能控制器的所述射频接收模块和/或所述处理模块具有16个引脚端口。

为了使得不同版本的智能控制器可以共用同一块电路板，以降低智能控制器的生产成本以及提高生产效率，所述电路板上设置的用于电连接所述引脚端口的焊接点位数量Y大于等于各个版本的智能控制器中所述射频接收模块和/或所述处理模块的引脚端口数量X。例如，所述电路板上设置的用于电连接所述引脚端口的焊接点位数量为16个，则其能适应于单键、双键或三键版本的智能控制器。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现以上所涉及的方法。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种无线开关，其特征在于，包括：底壳、至少一个按键、至少一个电路板以及设于所述至少一个电路板的供电模块、射频发射电路、按键识别模块；所述底壳的第一侧设有容置空间，所述至少一个电路板设于所述容置空间内；所述按键位于所述底壳的第一侧，所述容置空间处于所述底壳与所述至少一个按键之间，所述按键能够朝向所述容置空间运动，也能够远离所述容置空间运动；

所述供电模块电连接所述射频发射电路，以向所述射频发射电路提供工作电能；

所述按键识别模块的位置匹配于对应的按键，以在所述对应的按键朝向所述容置空间运动时被触动，所述按键识别模块电连接所述射频发射电路，以在被触动时向所述射频发射电路传递对应的触发信号；所述触发信号用于触发所述射频发射电路根据一存储器中存储的指定编码信息生成并向外广播无线信号，且所述存储器中存储的数据在掉电重启后不改变，使得所述无线开关的静态功耗电流小于等于100nA。

2.根据权利要求1所述的无线开关，其特征在于，所述指定编码信息包括所述无线开关的标识信息以及预设的发包参数；所述射频发射电路包括：

数字逻辑模块，用于当检测到按键被按下而传递的触发信号时，根据按下的按键对应的键值以及所述标识信息进行编码，生成编码信号；

信号配置模块，用于根据所述预设的发包参数对所述编码信号进行配置后基于指定的广播间隔依次对外广播至少两个无线数据包，以使得：至少一能够与所述无线开关进行无线交互的智能控制器接收至少一个所述无线数据包，并执行所述无线数据包对应的控制任务。

3.根据权利要求1所述的无线开关，其特征在于，所述无线开关还包括：

设于所述至少一个电路板的指示模块，用于在所述按键运动而触动对应的按键识别模块时，向外指示所述按键的工作状态；

所述指示模块直接或间接电连接于所述按键识别模块，并被设置为适于受所述按键识别模块控制地向外发出指示信号。

4.根据权利要求1所述的无线开关，其特征在于，所述无线开关还包括：

设于所述至少一个电路板的指示模块，用于在所述按键运动而触动对应的按键识别模块时，向外指示所述按键的工作状态；

所述指示模块与所述按键识别模块电连接于一供电回路，并于所述供电回路中与所述按键识别模块形成串联的电路关系，所述按键识别模块用于在未被触发时断开所述指示模块的供电回路。

5.根据权利要求4所述的无线开关，其特征在于，所述按键识别模块能够根据对应按键的下按或者释放动作变化触发状态，其中，所述按键识别模块能够响应按键的下按动作被触发，使得所述供电回路处于第一供电状态；在第一供电状态下，所述指示模块发出第一指示信号；

所述按键识别模块能够响应对应按键的释放动作解除触发状态，使得所述供电回路处于第二供电状态；在第二供电状态下，所述指示模块发出第二指示信号；

所述第一指示信号与第二指示信号不同。

6.根据权利要求5所述的无线开关，其特征在于，所述指示模块包括至少一个发光二极管，所述发光二极管的阳极电连接一直流电源，所述发光二极管的阴极电连接于所述按键识别模块的第一端，所述按键识别模块的第二端接地，所述按键识别模块的第一端还电连接于所述射频发射电路。

7.根据权利要求2所述的无线开关，其特征在于，所述射频发射电路还被配置为：

在所述数字逻辑模块检测到所述按键识别模块传递的触发信号时，控制所述射频发射电路由休眠状态切换至工作状态；并在所述信号配置模块发送完无线数据包之后，控制所述射频发射电路由工作状态切换至休眠状态；所述射频发射电路处于所述休眠状态时的电流小于等于30nA。

8.根据权利要求2所述的无线开关，其特征在于，所述信号配置模块根据所述预设的发包参数对所述编码信号进行配置后基于指定的广播间隔依次对外广播至少两个无线数据包，被配置为：

所述信号配置模块发送至少两个数据包的总时长与所述智能控制器的一个唤醒休眠周期相匹配；其中，所述智能控制器在唤醒休眠周期内的唤醒时段接收无线数据包。

9.根据权利要求2或8所述的无线开关，其特征在于，所述信号配置模块根据所述预设的发包参数对所述编码信号进行配置后基于指定的广播间隔依次对外广播至少两个无线数据包，被配置为：

所述信号配置模块依次对外广播至少两个无线数据包，定义相邻两个数据包的广播间隔为t₁，所述信号配置模块发送一个数据包的发包时长为t₂，所述智能控制器在一个唤醒休眠周期中的唤醒时段的时长为t₃，则相邻两个数据包的广播间隔以及所述信号配置模块发送一个数据包的发包时长与所述智能控制器在一个唤醒休眠周期中唤醒时段的时长满足如下关系：t₃≥n(t₁+t₂)，其中n是所述智能控制器在一个唤醒休眠周期内能够接收到的无线数据包的最小数量；以使得：所述智能控制器在唤醒休眠周期的唤醒时段抓取到至少n个无线数据包，其中，所述唤醒休眠周期包括交替的唤醒时段与休眠时段。

10.根据权利要求2所述的无线开关，其特征在于，所述信号配置模块根据所述预设的发包参数对所述编码信号进行配置后基于指定的广播间隔依次对外广播至少两个无线数据包，被配置为：

所述信号配置模块在发射完所述预设的发包参数中指定数量的无线数据包后，自动停止发射；

或者，

所述信号配置模块在向外发射无线数据包时，若确定所述按键处于下按状态，则持续向外发射无线数据包，直至确定所述按键释放，停止发射。

11.一种控制系统，其特征在于，包括：如权利要求1-10中任一项所述的无线开关以及智能控制器；所述智能控制器能够接收所述无线开关向外广播的无线信号，并执行所述无线信号对应的控制任务。

12.根据权利要求11所述的控制系统，其特征在于，所述智能控制器被串联于一用电器，以控制所述用电器的工作状态；其中，所述智能控制器包括射频接收模块、处理模块以及执行模块，所述射频接收模块与所述执行模块均电连接于所述处理模块，所述射频接收模块、所述处理模块均能够在休眠状态和唤醒状态之间切换，所述射频接收模块在处于唤醒状态而接收到所述无线开关发送的至少一个无线数据包后，唤醒所述处理模块，所述处理模块根据所述无线数据包中的数据控制所述执行模块断开或是连接所述用电器的电路中的火线或者零线。

13.根据权利要求12所述的控制系统，其特征在于，所述射频接收模块周期性地在一休眠状态和唤醒状态之间切换，所述无线开关的信号配置模块发送至少两个数据包的总时长被设置为与所述智能控制器的射频接收模块的一个唤醒休眠周期相同；

所述信号配置模块依次对外广播至少两个无线数据包，定义相邻两个数据包的广播间隔为t₁，所述信号配置模块发送一个数据包的发包时长为t₂，所述射频接收模块在一个唤醒休眠周期中的唤醒时段的时长为t₃，则相邻两个数据包的广播间隔以及所述信号配置模块发送一个数据包的发包时长与所述射频接收模块在一个唤醒休眠周期中唤醒时段的时长满足如下关系：t₃≥n(t₁+t₂)，其中n是所述射频接收模块在一个唤醒休眠周期内能够接收到的无线数据包的最小数量；以使得：所述射频接收模块在唤醒休眠周期的唤醒时段抓取到至少n个无线数据包，其中，所述唤醒休眠周期包括交替的唤醒时段与休眠时段。

14.根据权利要求12所述的控制系统，其特征在于，所述智能控制器包括电路板；所述射频接收模块和所述处理模块均设置于所述电路板；其中，所述射频接收模块和/或所述处理模块具有X个引脚端口；所述电路板上设置有Y个用于电连接所述引脚端口的焊接点位；且X≤Y。

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