CN1319982A - 智能家电控制系统及其实现方法 - Google Patents

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本发明涉及一种智能家电控制系统,即人们不在现场却可以实现对现场家电进行操控的系统。这种系统一般具有远程遥控、远程查询、集中控制管理等功能。本发明包括控制中心部分和智能家电部分,其特征在于:控制中心设有PSTN接口模块、微控制器、无线收发模块和天线;智能家电设有天线、无线收发模块和微控制器。这种结构实现简单,只需家中有一根电话线,添加一个控制中心,就可以对一定范围内的各个智能家电进行全面控制和查询而无需布线。

Description

智能家电控制系统及其实现方法
本发明涉及一种智能家电控制系统及其实现方法，即人们不在现场却可以实现对现场家电进行操控的系统和方法。这种系统一般具有远程遥控、远程查询、集中控制管理等功能。
现有的家电控制系统是基于个人计算机(Personal Computer，简称PC)和网络的所谓网络家电系统，它通过网线将家电与互联网连接起来，然后用远端的PC上的专用软件进行控制，家电本身也有上网等功能。这种方式的控制系统需要布线，而且所控制家电本身相当于一台计算机，存在控制部分复杂、造价高、用户需要网络知识等缺点。也有的系统将电话与一台计算机相连，在远端拨通电话，通过计算机用红外方式控制家电。这种方式存在需要计算机支持，红外控制距离短、只能直线控制等缺点。
本发明的目的是给出一种基于无线方式的智能家电控制系统及其实现方法，它在现场无需布线的情况下，通过公众电话网(Public Switched TelephoneNetwork，简称PSTN)对符合一定标准的智能家电进行远程控制，这种标准的智能家电在普通家电的基础上加装天线、无线收发模块、微控制器即可实现。
为实现上述目的，本发明系统包括控制中心部分和智能家电部分，其特征在于：控制中心设有PSTN接口模块、微控制器、无线收发模块和天线；智能家电设有天线、无线收发模块、微控制器。本发明PSTN接口模块包括摘机检测模块、摘机控制模块、消侧音模块、语音提示合成模块、双音频解调模块和振铃检测模块。
本发明的方法，其特征在于控制中心接受来自公众电话网(PSTN)或网络(如Internet)的控制命令，并用无线方式将命令传送给相应的智能家电，智能家电接收到命令，进行功能控制或查询，控制或查询结果可以以相反的路径传送给发送命令者。
本发明方法进一步特征在于控制中心在连接PSTN时，如果来电未接听，自动转入智能服务，用语音提示用户操作，识别双音频命令，把命令以一定格式组合，以无线方式传送出去并接收回应信息，回应信息以语音提示的方式返回给发送命令者。控制中心在连接网络时，识别来自网络的信息包，并把包命令以一定格式组合，以无线方式传送出去并接收回应信息，回应信息以信息包的形式返回给发送命令者。控制中心能通过本地的电话进入智能服务，用语音提示用户操作，识别命令，把命令以一定格式组合，以无线方式传送出去并接收回应信息。智能家电能识别来自控制中心的无线命令，并根据命令作出控制或查询，并对结果以同于控制中心的方式传送回控制中心。智能家电是能接收识别控制中心无线命令的单元，该单元自己完成控制与查询，或把命令传送给其它单元进行控制。
这种结构实现简单，只需家中有一根电话线，添加一个控制中心，就可以对一定范围内的各个智能家电进行全面控制和查询而无需布线。对于可遥控类家电，添加一个无线接收和发射单元，在微控制器中加入相应的控制代码使微控制器能收发控制中心的命令并完成原家电的控制和查询，就成为智能家电，成本增加小；对于非遥控类家电，也可以使用智能开关设备，实现家电的开关控制和查询。整个系统的造价低，实现快而容易；基于PSTN的控制中心适合于中国网络慢、电话分布广的国情，而且操作配置简单，会用电话的用户就会使用。
下面主要结合附图详细介绍基于PSTN的控制中心以及智能家电所需添加的功能模块的实现方案。
图1为本发明智能家电控制系统示意图。
图2为本发明控制中心嵌入模块的实现框图。
图3为本发明智能家电嵌入模块的实现框图。
图4为本发明所用MSP50C32芯片的内部功能图。
图5为本发明微控制器和MSP50C32芯片之间的连接图。
图6为本发明所用TRF6900芯片内部功能图。
图7为本发明微控制器和TRF6900芯片之间的连接图。
图8为本发明智能家电中微控制器的系统流程图。
图9为本发明控制中心微控制器操作的流程图。
图10为本发明摘机检测电路图。
图11为本发明振铃检测电路图。
图12为本发明消侧音电路图。
图13为本发明双音频检侧电路图。
图14为本发明控制中心电路图。
图15为本发明网络型智能家电控制系统示意图。
如图1所示结构组成的智能家电控制系统的工作过程是：固定用户或移动用户拨叫控制中心的电话号码，若此时有人接听则控制中心作普通电话使用。在无人接听情况下，控制中心的振铃检测单元检测到振铃信号，若干次后控制中心自动接听，并用语音提示用户进入智能家电控制系统。用户通过电话机上的按键键入数字及‘*’‘#’进行功能选择，用户键入内容通过PSTN到达控制中心的双音频解调电路，解调结果送入微控制器进行处理。微控制器根据用户命令产生控制命令字符串，命令字符串中包括了识别头、被控制智能电器的身份确认码(ID码)、密码、控制字长、控制命令、发射命令的中心控制器的ID码、校验码等，加密后通过其RS232口送到无线收发模块，从无线频道发射出去。智能电器通过无线收发模块随时监听该无线频道，接收到控制命令字符串，在微控制器中解密后进行判断：被控制智能电器的ID码是否和自己的相符、呼叫密码是否正确、校验码是否正确等。若命令正确，则根据命令内容对家电作相应控制或查询，命令执行结果或查询结果等信息也被组成字符串，以同样的方式再由无线收发单元发送回控制中心。送回控制中心的信息通过语音提示合成模块以音频方式返回给用户。
摘机控制模块实现系统与PSTN网的接通和挂断。它是通过微控制器给出的控制信号，即高低电平，对一个继电器的操作来实现的：当微控制器发出低电平信号时，继电器接通，实现摘机。
摘机检测、振铃检测的作用是将当前的系统状态转换成数字信号送给微控制器，以便微控制器做出判断和处理。它们的实现电路图分别见附图10、附图11。
消侧音模块的功能是为了从电话线路中的混合信号中提取出收到的音频信号。附图12给出了其具体的实现电路图。
双音频解调模块的作用是将从电话线接收到的双音频信号转换为微控制器可辨识的数字信号，以提取出用户按键的内容，并送给微控制器进行处理。具体的实现电路见附图13。
附图14给出了微控制器与以上各模块以及这些模块之间的连接线路图。
语音提示合成模块的作用是将预先存储好的语音提示数据还原成声音，并连续地播放出去。语音提示合成模块一般采用现有的语音芯片来实现。本方案采用TI公司的MSP50C3x系列芯片中的MSP50C32芯片。该芯片的内部掩膜支持多种语音算法，能够存储长达1小时的语音信息，只需微控制器按要求送入数据，它就能够完成语音提示合成模块所需要的功能。
图4给出了MSP50C32芯片的内部结构图。它的内部包括：单片机、双路语音合成器、ALU算术逻辑处理单元、RAM和振荡器。单片机内部的I/O口用来和微控制器进行通信；双语音合成器的DAC转换器的DAC-和DAC+输出经缓冲后传送出去。MSP50C32芯片和微控制器的连接见图5。其中Host_Rdy和Syn_Rdy为微控制器和MSP50C32芯片之间的握手信号，D0-D3为所传输的数据。
控制中心和智能家电中的无线收发模块具有相同的功能，均是将微控制器RS232口出来的数据调制后发射和将接收到的信号解调后送回RS232口。它可以采用实现收发功能的芯片完成。本方案采用TRF6900芯片，其内部功能图如图6中的虚线框内所示。它可以完成信号的FM/FSK解调和调制。它与微控制器的连接图见图7。
微控制器是本系统的中心部件，它是通过软件编程实现对系统中其它功能模块的控制。图8和图9分别给出了智能家电和控制中心的微控制器的软件流程。
另外，本发明给出的这种基于无线方式的智能家电控制系统，也可以通过网络来对符合标准的智能家电进行远程控制。
图15给出了基于网络的智能家电控制系统的结构图。从图中可以看出它的主要构成与基于PSTN的智能家电控制系统基本相同，主要模块的实现方法也基本相同。不同的是这种基于网络的智能家电控制系统中远端用户同控制中心的连接是通过网络和网络适配器实现的。网络用户在远端的PC机上通过专用软件发送命令和接收返回信息。用户的命令由专用软件处理后，通过网络到达控制中心的网络适配器，还原为原始命令送入中央控制器，再通过同于PSTN型智能家电控制系统的方式和智能家电交互。同样，返回信息也通过网络适配器和网络到达专用软件显示给用户。网络型控制中心无需语音提示单元。另外很重要的一点是：网络型的智能家电控制系统因为通过PC机操作，能送入更复杂的命令和数据等，不同于PSTN型仅通过有限的按键进行选择，所以能完成诸如家电网上升级、家电远程故障反馈及维护等高级功能。

Claims (9)

1、一种智能家电控制系统，包括控制中心部分和智能家电部分，其特征在于：控制中心设有PSTN接口模块、微控制器、无线收发模块和天线；智能家电设有天线、无线收发模块和微控制器。
2、根据权利要求1所述的系统，其特征在于PSTN接口模块包括摘机检测模块、摘机控制模块、消侧音模块、语音提示合成模块、双音频解调模块和振铃检测模块。
3、一种智能家电控制系统的实现方法，其特征在于控制中心接受来自公众电话网或网络的控制命令，并用无线方式将命令传送给相应的智能家电，智能家电接收到命令，进行功能控制或查询，控制或查询结果可以以相反的路径传送给发送命令者，回应信息以信息包的形式返回给发送命令者。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：控制中心在连接公众电话网时，如果来电未接听，自动转入智能服务，用语音提示用户操作，识别双音频命令，把命令以一定格式组合，以无线方式传送出去并接收回应信息，回应信息以语音提示的方式返回给发送命令者。
5、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：控制中心在连接网络时，识别来自网络的信息包，并把包命令以一定格式组合，以无线方式传送出去并接收回应信息。
6、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：控制中心能通过本地的电话进入智能服务，用语音提示用户操作，识别命令，把命令以一定格式组合，以无线方式传送出去并接收回应信息。
7、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：智能家电是识别来自控制中心的无线命令，并根据命令作出控制或查询，并对结果以同于控制中心的方式传送回控制中心。
8、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：智能家电能接收识别控制中心无线命令的单元，该单元自己完成控制或查询，或把命令传送给其它单元进行控制。
9、根据权利要求3所述的方法，其特征在于：控制中心的振铃检测单元检测到振铃信号，若干次后控制中心自动接听，并用语音提示进入智能家电控制系统，控制命令通过电话机上的按键键入数字及‘*’‘#’进行功能选择确定，控制命令内容通过公众电话网到达控制中心的双音频解调电路，解调结果送入微控制器进行处理，微控制器根据用户命令产生控制命令字符串，命令字符串中包括了识别头、被控制智能电器的身份确认码(ID码)、密码、控制字长、控制命令、发射命令的中心控制器的ID码、校验码等，加密后通过其RS232口送到无线收发模块，从无线频道发射出去，智能电器通过无线收发模块随时监听该无线频道，接收到控制命令字符串，在微控制器中解密后进行判断：被控制智能电器的ID码是否和自己的相符、呼叫密码是否正确、校验码是否正确等，若命令正确，则根据命令内容对家电作相应控制或查询，命令执行结果或查询结果等信息也被组成字符串，以同样的方式再由无线收发单元发送回控制中心，送回控制中心的信息通过语音提示合成模块以音频方式返回给用户。
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