CN214896273U - 基于LoRa技术的无线遥控发射、接收装置和传输系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于LoRa技术的无线遥控发射、接收装置和传输系统，属于通信技术领域。发射装置包括第一MCU处理器，遥控按键与第一MCU处理器相连接，第一MCU处理器与第一LoRa模块通过串口相连，第一LoRa模块与发射天线相连，将接收到数据通过无线波发射出去；接收装置包括第二LoRa模块，接收天线与第二LoRa模块相连，第二LoRa模块与第二MCU处理器通过串口相连，第二MCU处理器与驱动继电器单元相连。本实用新型用于需要遥控信号控制，且要求遥控信号安全性、准确性较高的专有设备。

Description

基于LoRa技术的无线遥控发射、接收装置和传输系统

技术领域

本实用新型属于通信技术领域，具体涉及一种基于LoRa技术的无线遥控发射、接收装置和传输系统。

背景技术

无线遥控发射和接收装置现在被广泛使用，目前市场上多采用一对带地址、带数据编码功能的专用无线遥控发射/接收芯片来实现，而芯片所带的地址有限，数据传输没有私有通讯协议进行解析过滤处理。遥控接收装置易接收到其它同类遥控发射装置的串扰，有较大机率接收到带相同地址的数据信号，从而误输出触发信号。误触发信号会令相连接的设备误工作，存在安全风险。因此人们迫切需要一种遥控发射和接收装置，可用于需要遥控信号控制，且要求遥控信号安全性、准确性较高的专有设备。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种基于LoRa技术的无线遥控发射、接收装置和传输系统，用于需要遥控信号控制，且要求遥控信号安全性、准确性较高的专有设备。解决市面上具有私有通讯协议的遥控装置种类少，地址编码数量不够，易接收串扰信号，误触发输出的问题。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的第一个方面，提供一种基于LoRa技术的无线遥控发射装置，包括：

塑料壳体，塑料壳体上设有遥控按键；

第一控制单元，设置于塑料壳体内，第一控制单元包括第一MCU处理器、第一LoRa模块和发射天线，其中遥控按键与第一MCU处理器相连接，第一MCU处理器与第一LoRa模块通过串口相连，第一LoRa模块与发射天线相连。

本实用新型的进一步改进在于：

遥控按键的输出端与第一MCU处理器的中断信号输入管脚相连。

本实用新型的进一步改进在于：

塑料壳体上还设有第一工作指示灯，第一工作指示灯通过第一LoRa模块上的GPIO1接口与第一LoRa模块连接。

本实用新型的进一步改进在于：

第一MCU处理器的管脚TTL-TX与第一LoRa模块的管脚UART_RX相连，第一MCU处理器的管脚TTL-RX与第一LoRa模块的管脚UART_TX相连，第一MCU处理器的管脚VCC与第一LoRa模块的管脚VCC相连。

本实用新型的第二个方面，提供一种基于LoRa技术的无线遥控接收装置，包括：

第二控制单元，包括第二LoRa模块、第二MCU处理器、驱动继电器单元和接收天线，接收天线与第二LoRa模块相连，第二LoRa模块与第二MCU处理器通过串口相连，第二MCU处理器与驱动继电器单元相连。

本实用新型的进一步改进在于：

驱动继电器单元包括驱动电路和与驱动电路连接的多个继电器，驱动电路为ULN2003达林顿驱动芯片。

本实用新型的进一步改进在于：

第二控制单元还包括第二工作指示灯，第二工作指示灯通过第二LoRa模块上GPIO2接口与第二LoRa模块相连。

本实用新型的进一步改进在于：

第二MCU处理器的管脚TTL-TX与第二LoRa模块的管脚UART_RX相连，第二MCU处理器的管脚TTL-RX与第二LoRa模块的管脚UART_TX相连，第二MCU处理器的管脚VCC与第二LoRa模块的管脚VCC相连。

本实用新型的第三个方面，提供一种基于LoRa技术的传输系统，包括所述基于LoRa技术的无线遥控发射装置和所述基于LoRa技术的无线遥控接收装置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型发射装置和接收装置均使用到MCU处理器，可以根据客户需求不同定制不同的私有通讯协议，可以进行数据解析，可以进行数据校验，保证了数据的准确性，不会受到其它信号的串扰；本实用新型发射装置和接收装置均使用到LoRa技术将传输数据进行发送和接收，具有远距离、低功耗、多节点、低成本的特性。

采用本实用新型方案设计的无线遥控传输系统，可以在铁路站台电磁环境复杂的情况下，可靠长时间运行，可以覆盖全站台500米。目前本实用新型传输系统已工作4个月，没有发现串扰误输出的问题，2节七号电池供电，使用4个月未更换电池，使用效果优势明显。

附图说明

图1是实施例中，无线遥控发射装置电路结构示意图；

图2是实施例中，无线遥控发射装置工作流程图；

图3是实施例中，无线遥控发射装置参数(分组)设置流程图；

图4是实施例中，无线遥控接收装置电路结构示意图；

图5是实施例中，无线遥控接收装置工作流程图；

图6是实施例中，无线遥控接收装置参数(分组)设置流程图。

图中，1、遥控按键，2、拨码开关，3、第一工作指示灯，4、第一MCU处理器，5、第一LoRa模块，6、发射天线，7、干电池，8、第二LoRa模块，9、第二MCU处理器，10、接收天线，11、驱动电路，12、继电器，13、第二工作指示灯。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述：

【实施例1】

本实用新型第一个方面，提供一种基于LoRa技术的无线遥控发射装置，主要完成用户手持按下遥控按键时，控制电路检测识别，通过LoRa技术将对应接键功能的加密数据转换成410-525MHz的无线波发送出去。如图1所示，发射装置包括：

塑料壳体，塑料壳体上设有遥控按键1和第一工作指示灯3；

第一控制单元，设置于塑料壳体内，第一控制单元包括第一MCU处理器4、第一LoRa模块5(基于扩频技术超远距离无线传输单元)、发射天线6和干电池7，其中遥控按键1与第一MCU处理器4相连接，第一MCU处理器4与第一LoRa模块5通过串口相连，第一LoRa模块5与发射天线6相连，将接收到数据通过无线波发射出去，干电池7放置在塑料壳体内设置的电池盒内，电池盒为现有产品，其正极均与第一MCU处理器4的VCC管脚和第一LoRa模块5的VCC管脚连接，其负极接地，在电池盒内设置有两节干电池7，第一节干电池的正极与电路板正极弹片相连，负极与短路片弹簧相连，短路片正极与第二节干电池的正极相连，第二节干电池的负极与电路板负极弹簧相连。

塑料壳体内的电路板上设置有拨码开关2，拨码开关2与第一MCU处理器4相连接。

第一工作指示灯3通过第一LoRa模块5上的GPIO1接口与第一LoRa模块5连接，第一工作指示灯3在有数据发送时闪烁，无数据发送时灭。

拨码开关2的输出端与第一MCU处理器4的GPIO输入管脚相连，第一MCU处理器4读取拨码开关2的状态，用于数据传输通讯地址。

遥控按键1的输出端与第一MCU处理器4的中断信号输入管脚相连，第一MCU处理器4一般为睡眠状态，按键触发唤醒第一MCU处理器4工作。

第一MCU处理器4具有GPIO接口、串口，通过Uart通讯方式与第一LoRa模块5进行通讯并唤醒第一LoRa模块5工作。具体的，第一MCU处理器4的管脚TTL-TX与第一LoRa模块5的管脚UART_RX相连，第一MCU处理器4的管脚TTL-RX与第一LoRa模块5的管脚UART_TX相连，第一MCU处理器4的管脚VCC与第一LoRa模块5的管脚VCC相连。第一LoRa模块5一般为睡眠状态，只有接收到串口命令时，才会唤醒工作。

首先利用电脑串口工具发送对应命令，即可设定第一LoRa模块5的不同参数，参数包括：频率、密钥、网络模式、发送频率、发送扩频因子。第一LoRa模块5按照预先设定的参数，将接收到的数据进行加密，通过发射天线6用无线波的方式发射出去。

无线遥控发射装置采用LoRa技术进行无线发射工作，且第一LoRa模块5为模块化芯片，支持星型、点对点、组播、广播的方式组网，支持碰撞检测自动跳频，AES128加密传输。控制板采用低功耗设计，MCU芯片空闲即睡眠，电池更换周期长。所选的MCU芯片为低功耗元件，使用两节7号干电池供电，为节省电池电量，其空闲时MCU芯片进入到睡眠状态，需要工作时先进行唤醒再工作，电池更换周期可达4-5个月。

图2是发射装置的工作整体流程图，其中示出了发射装置收到按键触发后，第一MCU处理器4工作流程、唤醒和休眠之间的切换流程，也标示了第一LoRa模块5接收到第一MCU处理器4发送的Uart数据后进行工作流程、唤醒和休眠之间的切换流程。

发射装置完成按键识别，通过第一LoRa模块5发送无线波的具体实现方式如下：

1、按键识别：遥控按键1包含6个按键，分别与第一MCU处理器4的6个中断管脚相连，分别定义为左上升、左停止、左下降，右上升、右停止、右下降，当有按键按下时，第一MCU处理器4检测到不同的中断信号，第一MCU处理器4从休眠状态被唤醒，进入不同的程序段。

2、Uart操作：第一MCU处理器4启动Uart标准通讯，将按键对应的数据发送给第一LoRa模块5，收到第一LoRa模块5应答正确后，第一MCU处理器4即完成任务，立即进入休眠状态。通讯波特率设置9600bps。

3、第一LoRa模块操作：第一LoRa模块5接收到第一MCU处理器4的数据，第一LoRa模块5从休眠状态被唤醒，将数据加密后，利用发射天线发送出去，然后进入休眠状态。

4、第一LoRa模块参数设定：图3是发射装置的分组参数设定的操作流程图，第一MCU处理器4上电后未检测到遥控按键按下的中断即进入休眠，检测到遥控按键按下的中断后，第一MCU处理器4唤醒进一步判断同时按下键的数量，三键组合按下则进入无线配置模式，二键组合按下则进入串口配置模式，一键按下则进入正常工作模式，否则为无效按键处理，进入MCU休眠。若进入无线或串口配置模式后，第一MCU处理器4接收到的串口数据符合配置协议则设置参数成功，否则持续等待接收串口数据，直到断电后上电重启；若进入正常工作模式，则发送数据到第一LoRa模块5，完成后进行休眠；若进入到无效按键处理，则第一MCU处理器4直接休眠。第一MCU处理器4休眠时保持中断检测。

需要同时按住不同的按键来分别进入串口和无线两种不同设置模式。任选一种模式即可设置第一LoRa模块5的分组参数。在串口设置模式下，需要使用串口线外接电脑，通过电脑串口工具发送命令来修改第一LoRa模块5参数；在无线设置模式下，需要专用LoRa调试下载器，采用无线的方式发送命令来设置第一LoRa模块5参数。

【实施例2】

本实用新型第二个方面提供一种基于LoRa技术的无线遥控接收装置，主要完成第二LoRa模块接收到发射装置发射的数据后，进行解密后发送给第二MCU处理器，第二MCU处理器控制驱动电路驱动继电器闭合或断开，完成继电器干接点信号的输出。如图4所示，接收装置主要包括：

第二控制单元，包括第二LoRa模块8、第二MCU处理器9、驱动继电器单元和接收天线10，接收天线10与第二LoRa模块8相连，第二LoRa模块8与第二MCU处理器9通过串口相连，第二MCU处理器9与驱动继电器单元相连，驱动继电器单元包括驱动电路11和与驱动电路11连接的多个继电器12，继电器干接点输出端与其它需要依赖遥控信号控制的设备相连。驱动电路为ULN2003达林顿驱动芯片。

第二控制单元还包括第二工作指示灯13，第二工作指示灯13通过第二LoRa模块8上GPIO2接口与第二LoRa模块8相连，第二LoRa模块8接收到无线信号时第二工作指示灯13闪烁，没接收到信号时第二工作指示灯13不亮。

第二MCU处理器9，具有GPIO接口、串口，通过Uart通讯方式与第二LoRa模块8进行通讯，第二MCU处理器9的管脚TTL-TX与第二LoRa模块8的管脚UART_RX相连，第二MCU处理器9的管脚TTL-RX与第二LoRa模块8的管脚UART_TX相连，第二MCU处理器9的管脚VCC与第二LoRa模块8的管脚VCC相连。第二LoRa模块8将接收到的无线波数据，解密解析后发送给第二MCU处理器9。

继电器干接点信号输出，适应性强。第二MCU处理器9输出管脚与驱动电路11相连，驱动电路11驱动继电器12的线圈工作，继电器12触点闭合或断开，产生干接点信号通知外部相连设备工作，外部设备输入不同电源，即可回馈相同的电平信号，适应能力强。

无线遥控接收装置，可产生标准Uart通讯输出，接口传输信息丰富。第二MCU处理器9可采用Uart通讯与外部设备相连，Uart接口需采用3.3V的TTL电平接口，第二MCU处理器9可将接收的遥控信息，按照一定通讯协议通知外部设备相连，接口传输信息丰富。

图5是接收装置的工作整体流程图，接收装置完成接收无线波数据，通过第二MCU处理器9驱动继电器的具体实现方式如下：

1、第二LoRa模块操作：接收天线10接收发射天线发出的无线波数据，第二LoRa模块8将接收到的无线波数据进行内部解密解析。

2、Uart操作：第二LoRa模块8启动Uart标准通讯，将解密解析后的数据发送给第二MCU处理器9，无需确认正确，即返回等待接收数据。

3、继电器吸合/松开：第二MCU处理器9接收到第二LoRa模块8发来的数据后，控制ULN2003达林顿驱动芯片11驱动继电器12线圈，从而控制继电器12的触点吸合或松开，控制外部设备联级过来的电平信号线反馈回去高电平或低电平信号。

4、第二LoRa模块8参数和第二MCU处理器9参数设定：图6是接收装置的分组参数设定的操作流程图，第二MCU处理器9上电后未检测到按键中断即进入正常工作模式，检测到按键中断后进入串口配置模式。若进入正常工作模式，第二MCU处理器9等待第二LoRa模块8接收到无线数据并发送数据过来，未接收到数据则循环检测按键，接收到数据后再判断数据通讯地址是否与第二MCU处理器9存储通讯地址参数一致，是一致则并驱动继电器工作，否则返回循环检测按键；若进入串口配置模式后，若第二MCU处理器9接收到的串口数据符合配置协议则设置参数成功，否则持续等待接收串口数据，直到断电后上电初始化。

需要根据按键是否中断触发，来分别进入正常工作模式或串口配置模式。在串口配置模式下，需要使用串口线外接电脑，通过电脑串口工具发送命令来设置或修改第二MCU处理器9的参数和第二LoRa模块8的参数。第二MCU处理器9的参数包括通讯地址，第二LoRa模块8的参数包括频率、密钥、网络模式、发送频率、发送扩频因子。

【实施例3】

本实用新型第三个方面提供一种基于LoRa技术的传输系统，包括上述基于LoRa技术的无线遥控发射装置和上述基于LoRa技术的无线遥控接收装置。

本实用新型一种基于LoRa技术的传输系统的具体传输方法为：

(一)发射：当有按键按下时，第一MCU处理器4检测到不同的中断信号，第一MCU处理器4从休眠状态被唤醒，进入不同的程序段；第一MCU处理器4启动Uart标准通讯，将按键对应的数据发送给第一LoRa模块5，收到第一LoRa模块5应答正确后，第一MCU处理器4即完成任务，立即进入休眠状态，通讯波特率设置9600bps；第一LoRa模块5接收到第一MCU处理器4的数据，第一LoRa模块5从休眠状态被唤醒，将数据加密后，利用发射天线6发送出去；

(二)接收：接收天线10接收发射天线发出的无线波数据，第二LoRa模块8将接收到的无线波数据进行内部解密解析；第二LoRa模块8启动Uart标准通讯，将解密解析后的数据发送给第二MCU处理器9；第二MCU处理器9控制ULN2003达林顿驱动芯片11驱动继电器12线圈，从而控制继电器12的触点吸合或松开，控制外部设备连接过来的电平信号线反馈回去高电平或低电平信号。

本实用新型传输系统使用到MCU处理器，可以根据客户需求不同定制不同的私有通讯协议，可以进行数据加密，可以进行数据校验，保证了数据的准确性，不会受到其它信号的串扰；本实用新型传输系统使用到LoRa技术将传输数据进行发送和接收，具有远距离、低功耗、多节点、低成本的特性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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在本发明中的具体含义。

最后要说明的是，上述技术方案只是本实用新型的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本实用新型公开了原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本实用新型上述具体实施例所描述的结构，因此前面描述的只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (9)

1.一种基于LoRa技术的无线遥控发射装置，其特征在于，所述无线遥控发射装置包括：

塑料壳体，所述塑料壳体上设有遥控按键；

第一控制单元，设置于所述塑料壳体内，所述第一控制单元包括第一MCU处理器、第一LoRa模块和发射天线，其中所述遥控按键与所述第一MCU处理器相连接，所述第一MCU处理器与所述第一LoRa模块通过串口相连，所述第一LoRa模块与所述发射天线相连。

2.根据权利要求1所述的基于LoRa技术的无线遥控发射装置，其特征在于，所述遥控按键的输出端与所述第一MCU处理器的中断信号输入管脚相连。

3.根据权利要求1所述的基于LoRa技术的无线遥控发射装置，其特征在于，所述塑料壳体上还设有第一工作指示灯，所述第一工作指示灯通过所述第一LoRa模块上的GPIO1接口与所述第一LoRa模块连接。

4.根据权利要求1所述的基于LoRa技术的无线遥控发射装置，其特征在于，所述第一MCU处理器的管脚TTL-TX与所述第一LoRa模块的管脚UART_RX相连，所述第一MCU处理器的管脚TTL-RX与所述第一LoRa模块的管脚UART_TX相连，所述第一MCU处理器的管脚VCC与所述第一LoRa模块的管脚VCC相连。

5.一种基于LoRa技术的无线遥控接收装置，其特征在于，所述无线遥控接收装置包括：

第二控制单元，包括第二LoRa模块、第二MCU处理器、驱动继电器单元和接收天线，所述接收天线与所述第二LoRa模块相连，所述第二LoRa模块与所述第二MCU处理器通过串口相连，所述第二MCU处理器与所述驱动继电器单元相连。

6.根据权利要求5所述的基于LoRa技术的无线遥控接收装置，其特征在于，所述驱动继电器单元包括驱动电路和与驱动电路连接的多个继电器，所述驱动电路为ULN2003达林顿驱动芯片。

7.根据权利要求5所述的基于LoRa技术的无线遥控接收装置，其特征在于，所述第二控制单元还包括第二工作指示灯，所述第二工作指示灯通过所述第二LoRa模块上GPIO2接口与所述第二LoRa模块相连。

8.根据权利要求5所述的基于LoRa技术的无线遥控接收装置，其特征在于，所述第二MCU处理器的管脚TTL-TX与所述第二LoRa模块的管脚UART_RX相连，所述第二MCU处理器的管脚TTL-RX与所述第二LoRa模块的管脚UART_TX相连，所述第二MCU处理器的管脚VCC与所述第二LoRa模块的管脚VCC相连。

9.一种基于LoRa技术的传输系统，其特征在于，所述传输系统包括权利要求1-4任一项所述的基于LoRa技术的无线遥控发射装置和权利要求5-8任一项所述的基于LoRa技术的无线遥控接收装置。

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