CN202042050U - 基于物联网技术的遥控节点装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于物联网技术的遥控节点装置。本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、操作方便的基于物联网技术的遥控节点装置，将现有的家电遥控器的遥控距离通过网络延伸到任何有网络接入的地方，以达到最大限度地保留原有操作模式、降低成本、缩短响应时间的目的。解决该问题的技术方案是：基于物联网技术的遥控节点装置，其特征在于：它包括主控制器，以及分别与该主控制器电连接的红外遥控输入模块、液晶显示模块、红外遥控输出模块、网络接口模块和电源模块。本实用新型主要适用于各种家用电器中。

Description

基于物联网技术的遥控节点装置

技术领域

本实用新型涉及一种网络化的电子控制装置，特别是基于物联网技术的遥控节点装置，主要用于各种家用电器中。

背景技术

1999年MIT（麻省理工学院）提出物联网（The Internet of Things）概念。2009年，欧洲物联网研究项目工作组（CERP－IoT）在欧盟资助下制定了《物联网战略研究路线图》，同年日本制定i－Japan计划。同年，我国温总理指出要建立“感知中国”中心，美国总统奥巴马也对“智慧地球”设想积极表态（凌志浩. 物联网技术综述[J]. 自动化博览. 2010.10第S1期）。目前，物联网概念还没有统一的精确定义，其内涵仍在不断发展中，它的应用模式被称为M2M模式（娄华东, 崔小永.李伯虎院士谈物联网：前景光明 任重道远[J].中国航天. 2010.11 第11期.）。物联网的内在矛盾是客体多样性和主体有限性。从技术层面讲是M2M模式下，物联网中计算机系统（包括大量嵌入式系统）总体处理能力有限和联网的物的信息多样化、丰富化的矛盾。因此在运行时候需要将物的信息简化、标准化。人作为物联网的信息的使用主体，参与的时候也要有适当的信息翻译工具，以融入物联网。

关于空调等家电的遥控所涉及的技术文献的情况如下：

（1）基于固定电话方式的网络遥控技术。

文献1（高宏平.单片机远程控制空调系统中温度检测装置的应用[J].机械管理开发.2009, 24(5)）设计了一种通过DTMF解码电路将固定电话线路接收到的遥控指令解码，然后通过无线收发装置控制空调电源开关的装置。同时利用语音提示操作步骤和当前环境温度。

（2）基于GSM的短信模块的网络遥控技术。

文献2（高强,秦伟,倪知丰等.基于GSM的家用电器及家居环境监控系统的设计[J].浙江理工大学学报2009,26(3)）设计了一种基于GSM模块TC35i、红外接收头HS0038B、51系列单片机、温度传感器DS18B20的远程监控系统。通过手动编写包含控制命令的短信来控制接收端发出相应的红外遥控指令。

（3）基于短距离无线通信网络的网络遥控技术。

文献3（严辉,赵彦强,丁刚.基于无线网络的空调控制系统设计[J].自动化与仪器仪表.2007,132(4)）设计了一种基于单片机MSP430F123、温湿度传感器SHT11、无线芯片nRF401、以及红外收发模块的无线短距离联网的红外监控系统，通过一台计算机对多个处在短距离无线通信范围内的空调进行集中式管理。

（4）基于嵌入式WEB服务器的智能家电电源开关控制技术。

文献4（孙静.基于以太网智能家居控制器的研究及实现[D]. 西安：西安科技大学，2006）设计了一种嵌入式WEB服务器，通过IE浏览器来实现远程控制信息的交互。系统采用符合IrDA协议的芯片NB9148实现遥控器的PWM形式红外编码的生成和发射，采用SJ1838和W78E58B单片机实现信号接收和解码，并控制继电器实现家电的电源开关控制。

（5）基于自学习方式的家电红外遥控技术。

文献5（刘冠军.自学习遥控嵌入式系统平台设计[D].天津:天津大学，2006）设计了一种基于MPCS23微处理器的PDA（个人数字助理），采用TSOP2138作为红外信号接收器，红外管CQY36N作为红外发射器。通过学习多种红外家电遥控器的指令，将红外家电遥控器集中在一个PDA上，实现自学习和多功能。类似方式的装置还有文献6（冯琳,刘国田.学习型红外遥控器的设计与实现[J].工业控制计算机.2008 21(12)），文献7（郑伟,谢利理,张震.一种具有自学习功能的智能红外遥控器设计[J].计算机测量与控制.2007.15(12)），文献8（芦健.彭军.颜自勇.等自学习型智能红外遥控器设计[J].国外电子测量技术.2006. 2(8）等。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种结构简单、操作方便的基于物联网技术的遥控节点装置，将现有的家电遥控器的遥控距离通过网络延伸到任何有网络接入的地方，以达到最大限度地保留原有操作模式、降低成本、缩短响应时间的目的。

本实用新型所采用的技术方案是：基于物联网技术的遥控节点装置，其特征在于：它包括主控制器，以及分别与该主控制器电连接的红外遥控输入模块、液晶显示模块、红外遥控输出模块、网络接口模块和电源模块，其中：

红外遥控输入模块，为一片一体化红外接收解码芯片，用于将接收的红外遥控信号解码后，传输给主控制器；

液晶显示模块，采用串行的接口方式与主控制器进行数据传输，用于操作提示以及当前状态的显示；

红外遥控输出模块，用于将红外调制信号发射到被控装置的遥控接收器上；

网络接口模块，采用端口模拟直接并行总线的方式与主控制器进行网络数据的交互，网络接口模块用于将该节点装置连接至网络；

电源模块，用于给该节点装置的各电路供电。

所述主控制器还接有数码管显示接口模块，用于外接LED数码管显示器件，作为该节点装置的备用显示接口。

所述网络为因特网、以太网络、无线局域网或者上述网络的组合。

本实用新型的有益效果是：1、本实用新型在实际使用中仍然保留了原遥控器作为控制信号的输入设备，最大限度地保留了原有的操作模式和使用习惯，使用者不需要另外学习使用方法，可以在不改动任何现有的带红外遥控功能的家电内部电路、外观、机械结构等前提下，实现“同样的遥控器，不同的遥控地”的远程、透明的操作方式，避免了潜在的保修纠纷和改装引起的故障，保护了用户的设备投资，也使得家电生产厂家在不需要改动生产线的情况下，可以为空调增加功能，提高产品附加值。2、执行遥控命令的过程耗时短，从接收端接收指令到远端完成控制操作，在目前宽带网络的条件下，延时只有几百毫秒，克服了电话线语音操作时间过长的弊端。3、遥控功能一一对应，没有按键的功能损失，且按键操作功能一目了然，相对于现有技术中采用GSM短信编写指令代码进行控制的方式，不仅操作更加方便直接，而且降低了费用。4、采用网络传输数据，使用费用低，在普遍存在有线和无线网络的城市中，本遥控装置所消耗的流量非常少，单次操作开销小，克服了短距离无线通讯距离短和长距离无线通信功率超标的弊端。5、仅在初始设置的时候需要用到计算机进行相关参数的设置，使用过程中，无论是控制端还是接收端都不需要计算机参与，减少了购置计算机的费用，降低了成本。6、经过设置，遥控器可以遥控多台同型号的家电同步动作，实现一对多的灵活控制方式。

附图说明

图1是本实用新型的电路框图。

图2是本实用新型中主控制器、红外遥控输入模块和数码管显示接口模块的电路原理图。

图3是本实用新型中液晶显示输出模块、红外遥控输出模块、网络接口模块和电源模块的电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例包括主控制器1，以及分别与该主控制器电连接的红外遥控输入模块2、液晶显示模块4、红外遥控输出模块5、网络接口模块6和电源模块7。

如图2所示，所述主控制器1由一片超低功耗单片机U3（采用美国TI公司MSP430系列16位单片机，其型号为MSP430F5438）及其外围必要的复位、仿真器接口及晶振等电路构成，用于处理所有的数字信号。

所述红外遥控输入模块2主要由一片红外遥控芯片U7（型号为IRM3638）实现38KHz载波的红外遥控信号的解调，其脚1与单片机U3的脚19连接。用于接收包含了经由遥控器（由使用者控制）转换的，表达了操作者明确意愿的标准化的红外信号，并将该红外信号解调后产生的数字信号输出至单片机U3的P1.2引脚（即脚19），即片上的定时器A（指的是MSP430单片机芯片内部集成的定时器A模块，在硅片上，封装在芯片的内部。）的CCI1A（捕获/比较输入1）的输入端。当单片机U3检测到边沿跳变的时候，接下来软件对红外信号进行解码。

如图3所示，所述液晶显示输出模块4包括一自带中文字库的液晶显示模块U6，其型号为MS12232，用作节点装置的操作提示以及当前状态等的信息显示。该液晶显示模块采用串行的接口方式与单片机U3进行数据传输，即U6的脚20、21、22（依次为LCD CLK——时钟、LCDSDI——显示数据串行输入、LCDCS——片选，三个引脚）分别连接单片机U3的脚84、83、82，U6的脚24依次通过三极管Q1和电阻R22与单片机U3的脚86连接，用于控制液晶显示输出模块4的背光是否点亮。

所述红外遥控输出模块5包括两个砷化镓（GaAs）红外发射管，其型号为CQY36N，且分别与单片机U3的脚70和脚69连接，用于将单片机U3软件模拟的38KHz红外调制信号发射到被控家电（包括空调、电视机等）的遥控接收器上，实现远距离遥控。

所述网络接口模块6由嵌入式网络芯片U4（型号为W5100）及外围器件（主要包括与U4配套、且内置有网络变压器的RJ-45接头U5，其型号为13F-60FGYDPNW2）构成。嵌入式网络芯片U4是一种内部集成了10M/100M以太网控制器的嵌入式网络接口芯片，片上包含了TCP/IP协议栈、以太网介质传输层（MAC）和物理层（PHY）接口模块，支持的协议有TCP、UDP、IPv4、ICMP、ARP、IGMP和PPPoE。单片机U3采用端口模拟直接并行总线的方式与W5100网络芯片U4进行网络数据的交互。其中：U3的脚33、34、35、36、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、57、58、59、60、61、65、66、67分别连接U4的脚54、53、52、51、50、49、48、47、46、45、44、43、42、41、40、39、38、26、25、24、23、22、21、20、19；U3的脚28、29、30、31、32分别连接U4的脚59、58、57、56、55；同时U4的脚5、6、8、9、66分别连接U5的脚7、8、1、2、10；U4的脚67、70、71分别连接三个发光二极管D5、D6、D7。单片机U3通过软件实现了网络接口模块6的驱动，并在此基础上实现应用层的功能。

所述电源模块7包括串联的开关稳压芯片U1（型号LM2596）和低压差稳压芯片U2（型号SPX5205）。工作时，首先通过开关稳压芯片U1将输入的12V直流电压转变为稳定的5V电压，给节点装置中工作电压为5V的电路供电，然后再以串接的方式通过一个低压差稳压芯片U2将外部5V电压转换成3.3V电压，给节点装置中工作电压为3.3V的电路供电。

所述主控制器1还接有数码管显示接口模块3（JP2），用于外接LED数码管显示器件，作为该节点装置的备用显示接口。JP2的脚4、6、8、10分别连接单片机U3的脚20、21、22、23。

所述主控制器1还接有四个按键（SW2、SW3、SW4、SW5），分别连接单片机U3的脚24、25、26、27。

现以远程遥控空调为例来说明本实用新型的工作原理：实际使用中需要设置至少两个本实用新型所述的节点装置，其中一个安装于被控空调附近，另一个安装于使用者附近。然后对其进行相应的设置：1、通过内置的设置页面在计算机上设置好相应的IP地址、子网掩码等网络参数（通过IE浏览器设置，先登录设置页面，然后进行相关设置，其设置方法类似于路由器设置方法）；2、在备选的空调类型中设置好被控空调的型号参数；3、将位于使用者附近的节点装置设置成控制端模式，同时将位于被控空调附近的节点装置设置成接收端模式；4、设置配对的密码和管理员登录密码。设置完成后即可按照遥控器的对应按钮进行远程控制，控制端节点装置的红外遥控输入模块2接收包含了经由遥控器转换的，表达了操作者明确意愿的标准化的红外信号，解调后输出至单片机U3进行处理，然后通过Internet因特网、以太网络或者无线局域网及上述网络组合，将信号数据传输到对应的接收端节点装置，使其还原出原始红外信号，发出标准化的红外控制信息控制空调的运行；同时，网络接收端节点装置内部集成的温湿度传感器将室内温湿度信息定时地返还回控制端，让使用者能够即时了解空调附近状况。

Claims (3)

1.一种基于物联网技术的遥控节点装置，其特征在于：它包括主控制器（1），以及分别与该主控制器电连接的红外遥控输入模块（2）、液晶显示模块（4）、红外遥控输出模块（5）、网络接口模块（6）和电源模块（7），其中：

红外遥控输入模块（2），为一片一体化红外接收解码芯片，用于将接收的红外遥控信号解码后，传输给主控制器（1）；

液晶显示模块（4），采用串行的接口方式与主控制器（1）进行数据传输，用于操作提示以及当前状态的显示；

红外遥控输出模块（5），用于将红外调制信号发射到被控装置的遥控接收器上；

网络接口模块（6），采用端口模拟直接并行总线的方式与主控制器（1）进行网络数据的交互，网络接口模块（6）用于将该节点装置连接至网络；

电源模块（7），用于给该节点装置的各电路供电。

2.根据权利要求1所述的基于物联网技术的遥控节点装置，其特征在于：所述主控制器（1）还接有数码管显示接口模块（3），用于外接LED数码管显示器件，作为该节点装置的备用显示接口。

3.根据权利要求1所述的基于物联网技术的遥控节点装置，其特征在于：所述网络为因特网、以太网络、无线局域网或者上述网络的组合。

Images