CN2620455Y

CN2620455Y - 网络型住宅照明和家电控制装置

Info

Publication number: CN2620455Y
Application number: CN 03226380
Authority: CN
Inventors: 沈卫民; 刘祖芳; 孔令国
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2004-06-09
Anticipated expiration: 2013-05-20

Abstract

一种网络型住宅照明和家电控制装置，包括至少一个无线接收模块、红外遥控模块、至少一个智能插座模块、至少一个灯光控制模块、无线遥控器以及电源，除无线遥控器外，所述各模块均接于通信总线上。当有一个控制命令在网络上传输时，连接在网络上的所有模块都会接收到该命令，各模块根据其E2 PROM的内容判断该条命令对自己是否有效，如有效，则从其E2 PROM找出该命令对应的动作解释，再去执行该动作。本装置可以实现多点控制，各种场景控制，用户可以通过电话远程开启家中电器；连接到Internet网络，通过Web网页直观的对家中灯光和电器进行控制，家中灯光和电器的运行状态也可通过Web网页显示出来。

Description

网络型住宅照明和家电控制装置

技术领域

本实用新型涉及用无线遥控对照明及家电系统进行控制的装置，特别是一种基于分布式网络的对灯光和家电进行控制的装置。

背景技术

传统的照明和家电控制一般是现场式的。对于灯光控制，传统的方法是利用墙壁开光，在不使用双联开关的情况下，将无法开关另一场所的灯光。即使使用了双联开关，对于有“在任意位置开关灯光”要求的用户，这种解决方案也是无法满足要求的。

目前市出售的无线灯光控制器，由于无线接收部分和灯光控制器是一起的，只能控制单个灯光，无法实现灯光和电器的组合控制、场景控制。同时无线灯光控制器无法构成网络，也就无法构成无线接收网络，这样对于较大的场所，这种方式的无线遥控器由于其本身的发送功率的限制，他们对较远位置的灯光将无法实现控制功能。而对于DVD、音响、电视机等家电产品，目前市场上的产品仍以红外遥控为主，要想在家中任意位置对它们进行控制，显然也是不可能的。

随着网络技术的迅速发展，通过Internet(国际互联网)对住宅灯光和家电进行控制也出现了多种方案，但多数系统比较复杂，成本高，有的抗干扰性能不理想，不易被普通用户接受。

发明内容

鉴于现有产品的上述不足，本实用新型提供一种网络型住宅照明和家电控制装置，以方便用户对各种灯光和电器的控制。

本网络型住宅照明和家电控制装置包括至少一个无线接收模块、红外遥控模块、至少一个智能插座模块、至少一个灯光控制模块、无线遥控器以及电源，除无线遥控器外，所述各模块均接于通信总线上。

其中，所述无线接收模块含CPU、电源电路以及接于CPU相应端口的E²PROM、无线接收电路、通信接口电路，CPU的输入接口接按键，输出接口接状态指示灯。

红外遥控模块含CPU、电源电路以及接于CPU相应接口的E²PROM、RAM、红外发送电路、红外接收电路、通信接口电路，CPU的输入接口接按键、输出接口接状态指示灯。

智能插座模块含CPU、电源电路以及接于CPU相应接口的E²PROM、通信接口电路和继电器，市电通过继电器的输出回路接插孔，CPU的输入接口接按键、输出接口接状态指示灯。

灯光控制模块含CPU1、CPU2、电源电路，CPU1与CPU2通过总线相连，CPU1的相应接口接有按键、E²PROM、通信接口电路和状态指示灯，CPU2的输出接口接继电器1、继电器2和可控硅调光电路的输入端，可控硅调光电路的另一输入端接继电器1的输出端，市电分别通过可控硅调光电路和继电器2的输出回路接两个灯座。所述通信总线采用CanBus的接口芯片82C250，解决了分布式网络中多个终端抢用总线的问题，同时解决了完全采用CanBus总线需要高成本的问题。当有一个控制命令在网络上传输时，连接在网络上的所有模块都会接收到该命令，各模块根据其E²PROM的内容判断该条命令对自己是否有效，如有效，则从其内部的E²PROM找出该命令对应的动作解释，再去执行该动作。

采用本网络型住宅照明和家电控制装置，用户可以实现多点控制，即可以在家中的任意位置对各种灯光和电器进行控制；可以实现各种场景控制，用户只需轻轻按下一个按键，系统将自动打开多组灯光或关闭多组灯光，同时将各灯光置于预设的亮度。

用户可以通过电话远程开启家中空调(或其他电器)，达到一进家门就可享受空调机的目的，出门时，还可对忘关闭的空调机进行关闭控制。

系统如通过TCP/IP模块连接到Internet网络，用户还可以通过Web网页直观的对家中的灯光和电器进行控制，家中的灯光和电器的运行状态也可通过Web网页直观的显示出来。

附图说明

图1是本实用新型控制装置的结构图；

图2是其无线接收模块电路方框图；

图3是图2无线接收模块实施例电路图

图4是其红外控制模块电路框图；

图5是其智能插座模块电路框图；

图6是其灯光控制模块电路框图；

图7是其电话模块电路方框图；

图8是其TCP/IP接口模块电路方框图；

具体实施方式

以下结合附图进一步说明。

如结构图1所示，本控制装置包括无线接收模块、红外遥控模块、智能插座模块、灯光控制模块、无线遥控器及电源，除无线遥控器外，所述各模块均接于CAN总线上。在实际的控制过程中，往往存在多点同时控制以及各模块同时向总线反馈其状态，这样就存在对总线的竞争使用问题，传统的485网络是无法实现的。正是考虑到这些情况，本控制装置是建立在分布式网络基础上的，其分布式网络采用的是CAN总线(CAN总线是由德国Bosch公司开发的一种串行数据通信协议，它是一种多主总线)技术。由于CAN总线可以解决数据在传输过程中的数据冲撞问题，实现分布式网络。如使用其全套解决方案，则成本又太高，因此本实用新型提出了一种全新的解决方案，即仅仅使用了CAN总线的物理接口芯片82C250，总线通讯控制器的功能则完全由单片机实现，这样整个系统的成本大为降低，与普通的485网络的成本接近。

传统的控制技术中，一个命令包括控制对象和控制行为，即一条命令往往要说明要控制谁以及让他干什么。本控制装置提出了一种新的控制方法，即一个特定的控制命令只是一串特殊的数据，这串数据和其他控制命令决不雷同。连接在网络上的其他控制模块受到该串数据后，将检索其内部的E²PROM的内容，找出相应命令对应的动作解释，再去执行该动作。这样，对于一个命令要求实现多个动作的操作就很简单了。当有一个控制命令在网络上传输时，连接在网络上的所有模块都会接收到该命令，各模块根据其E²PROM的内容自己判断该条命令对自己是否有效，如有效则执行相应动作。

各模块E²PROM中命令的解释是通过编程接口模块由特定的编程软件下载下去的。在编程软件中，可以方便、直观的建立系统中各模块的控制与被控制关系。例如，它可以方便的定义当无线遥控器上的某一个按键被按下时，客厅的射灯关闭，客厅的灯光调到30％的亮度，客厅的电视机打开。计算机通过串口和编程接口连接，而编程接口的另外一个端口与分布式网络连接，这样，上述的控制与被控制关系就可以下载到特定模块的E²PROM中了。

由于该总线仅仅用于灯光和电器的控制，因此在实际实用过程中对CanBus总线协议进行了一些简化。总线中仅仅保留了两种消息包：数据消息包和RTR消息包。消息包中数据部分被划分为三种数据类型：控制数据、直接控制数据、状态反馈数据以及编程数据。网络上传输的特定的按键信息属控制数据类型；远程通过电话和Internet网络控制时在网络上传输的数据就是直接控制数据，而远程通过电话和Internet网络查询设备状态时在网络上传输的数据就是状态反馈数据；编程数据类型是在对各种控制模块的E²PROM下载程序时在网络上传输的数据。

其无线接收模块电路结构见图2和图3。无线接收模块含CPU、电源电路以及接于CPU相应接口的E²PROM、无线接收电路、通信接口电路，CPU的输入接口接按键，输出接口接状态指示灯。

电源为通用电路，由整流桥U5，稳压电路U9，与U9的1、3脚连接的二极管D2，以及滤波电容C9、C10、C11组成。压敏元件DS5起保护作用，F2(自恢复保险丝)的作用是当模块内部短路时切断电源的输入。无线接收电路由接收芯片UI，输入线圈L2、L3，UI的若干外围元件C1、R5、R8、R9、R10、R11、R1、Z1组成。该电路简单，外围器件较少，接收灵敏度高，其接受频率为433MHz。U7是中央处理器(CPU)，可采用89C2051芯片等。U10为非易失型存储器(E²PROM)，采用25045芯片，U10接在CPU的P1.2-1.5端。双路发光二极管D3、R12、R14构成状态指示接口电路，接在CPU的P1.0-1.1脚。K1是按键。通信接口电路由U11和R13构成，U11为82C350芯片，82C350的1、4脚分别接CPU的T1和INT1端，82C350的6、7脚接通信总线。

由于82C250(U11)容许两个或两个以上的节点同时发送数据，但总线的状态是确定的，即为各个节点发出状态“线与”的状态。如果总线的状态与节点发出的状态一致，说明该节点正在有效的占据总线；反之说明已经失去对总线的控制，应当立即从发送数据的状态返回接收数据的状态。正是利用了82C250这个特性，在参考了CanBus总线接口规范的基础上，本实用新型利用单片机买现了分布式网络。

在实际使用中，由于存在多个用户同时使用的情况，为了避免彼此之间的相互干扰，每个无线遥控器的发送的信息包的内容包含了三个字节的ID。此ID的描述范围有一千六百多万种，几个相邻用户使用的无线遥控器ID相同的概念基本为零。每个无线遥控器要想在某个系统中使用，都需要和系统中的无线接收模块进行“对码”，即让该接收模块认识这个无线遥控器所发送的ID，并将该ID存入其E²PROM中。当无线接收模块下次接收到同样的ID时，他将会把附在ID后面的命令发送到总线上，其他模块收到该命令后将会执行相应的动作。

无线接收模块的对码区域有五个。当无线接收模块在转发无线信号时，会根据所接收的无线ID位于哪一个对码区域在网络控制命令前加不同的标识字节。通过以上描述可知，本实用新型容许在一个系统中可以有五种同型号但有着不同控制功能的无线遥控器。同时，每个无线接收模块的对码区域可以接收8个不同的无线遥控器的对码。

由于无线发送和无线接收的距离都是有限的，在较大的场所单靠一个无线接收模块要想实现无线控制，其可靠性就会得不到保证。本装置中可以配置多个无线接收模块，任一无线接收模块收到无线信号，都会将该信号在无线网络上传输，保证了在大型场所远距离进行控制的可靠性。同时，为了避免多个无线模块重复转发同样的无线控制信号，无线模块在程序设计时规定：如无线模块在500ms内没有收到即将要转发无线控制信号，他将转发这个无线控制信号，否则放弃转发这个无线控制信号，保证了控制信号的准确性。

参照图4，红外控制模块含CPU、电源电路以及接于CPU相应接口的E²PROM、RAM、红外发送电路、红外接收电路、通信接口电路，CPU的输入接口接按键、输出接口接状态指示灯。红外控制模块的通信部分和无线接收模块的通信部分相同。红外控制模块具有自学习功能，同时可学习空调机的四个动作、电视机的七个动作、VCD/DVD的七个动作，一个模块可同时控制上述的三种设备。红外控制模块学习到的数据存放在E²PROM中，当需要对某种设备执行某个操作时，模块会自动根据存放在E²PROM中的相关数据发送红外信号，从而实现控制功能。

参照图5，智能插座模块含CPU、电源电路以及接于CPU相应接口的E²PROM、通信接口电路和继电器，市电通过继电器的输出回路接插孔，CPU的输入接口接按键、输出接口接状态指示灯。由于智能插座模块有相线和零线的输入，因此继电器控制线圈所用的驱动电压是由220V交流通过RC电路降压、整流、稳压提供的。

参照图6，灯光控制模块含CPU1、CPU2、电源电路，CPU1与CPU2通过总线相连，CPU1的相应接口接有按键、E²PROM、通信接口电路和状态指示灯，CPU2的输出接口接继电器1、继电器2和可控硅调光电路的输入端，可控硅调光电路的另一输入端接继电器1的输出端，市电分别通过可控硅调光电路和继电器2的输出回路接两个灯座，其中CPU1主要负责通信的处理，CPU2主要负责灯光的亮度调节。本模块具有一路调光输出和一路开关输出，调光回路采用可控硅调光，开关输出采用的是继电器。同时，为了提高可靠性，调光回路的220AV电源是通过继电器提供的。这样，当可控硅击穿时还可有效的对灯光实现开关控制。

本控制装置的通信总线采用CanBus的接口芯片82C250，解决了分布式网络中多个终端抢用总线的问题，同时解决了完全采用CanBus总线成本高的问题。

如图7所示，本控制装置的通信总线上接有电话接口模块，电话接口模块含CPU、电源电路以及接于CPU相应接口的E²PROM、RAM、通信接口电路、语音电路、双音频收发器和振铃检测电路，语音电路和双音频收发器通过音响变压器接PSTN网络，振铃检测电路的输入端接PSTN网络，CPU的输入接口接按键、输出接口接状态指示灯，电话接口模块中采用了DMTF接收电路和语音芯片，在通过电话远程控制时会有全程的语音提示。本实用新型中的电话模块的通信部分和无线接收模块的通信部分相同。

如图8所示，本控制装置的通信总线上接有TCP/IP接口模块，TCP/IP接口模块含CPU1、CPU2、电源电路，CPU1与CPU2通过总线相连，CPU1的相应接口接有按键、E²PROM、通信接口电路和状态指示灯，CPU2的相应接口通过网络滤波器接Internet网络，其中CPU1采用89C52，主要负责与CanBus总线通信的处理，CPU2采用CS6208，主要负责与Internet网络的连接。CS6208采用的51系列的内核，其内部集成了Flash Rom、RAM、A/D、D/A和多个I/O接口，只要加一个网络滤波器就可以实现TCP/IP的功能。

本装置中，除无线遥控器外，其它各模块均分别安装于加深的86*86底盒内。

本网络型住宅照明和家电控制装置的工作原理如下：

本控制装置可通过手动控制、无线遥控器控制，也可通过电话或Internet网络进行远程控制。

通过无线遥控器控制前，都需要和系统中的无线接收模块进行“对码”，即让该接收模块认识这个无线遥控器所发送的ID，并将该ID存入其E²PROM中，当无线接收模块下次接收到同样的ID时，它将会把附在ID后面的命令发送到总线上，其它模块收到该命令后将会执行相应的动作。

通过电话控制时，只要输入特定的控制代码就可以远程控制灯光和电器，例如“ill##”代表将客厅的调光灯1打开，“351##”代表将卧室的空调机1打开，“351”代表将卧室的空调机1关闭……

如通过Internet网络远程控制，其控制原理和电话类似，但其操作界面要比电话远程控制直观、方便的多，可以通过网页测览、控制家中的灯光和电器的运行状态。

无论采用哪种控制方法，当有一个控制命令在网络上传输时，连接在网络上的所有模块都会接收到该命令，各模块根据其E²PROM的内容判断该条命令对自己是否有效，如有效，则从其内部的E²PROM找出该命令对应的动作解释，再去执行该动作。

Claims

1、一种网络型住宅照明和家电控制装置，包括无线遥控器和电源，其特征在于：还包括至少一个无线接收模块、红外遥控模块、至少一个智能插座模块以及至少一个灯光控制模块，所述各模块均接于通信总线上；

所述无线接收模块含CPU、电源电路以及接于CPU相应端口的E²PROM、无线接收电路、通信接口电路，CPU的输入接口接按键、输出接口接状态指示灯；

所述红外遥控模块含CPU、电源电路以及接于CPU相应接口的E²PROM、RAM、红外发送电路、红外接收电路、通信接口电路，CPU的输入接口接按键、输出接口接状态指示灯；

所述智能插座模块含CPU、电源电路以及接于CPU相应接口的E²PROM、通信接口电路和继电器，市电通过继电器的输出回路接插孔，CPU的输入接口接按键、输出接口接状态指示灯；

所述灯光控制模块含CPU1、CPU2、电源电路，CPU1与CPU2通过总线相连，CPU1的相应接口接有按键、E²PROM、通信接口电路和状态指示灯，CPU2的相应输出接口接继电器1、继电器2和可控硅调光电路的输入端，可控硅调光电路的另一输入端接继电器1的输出端，市电分别通过可控硅调光电路和继电器2的输出回路接两个灯座。

2、根据权利要求1所述网络型住宅照明和家电控制装置，其特征在于：所述通信总线为CanBus总线，所有模块的通信接口电路均采用82C250接口芯片。

3、根据权利要求1所述网络型住宅照明和家电控制装置，其特征在于：所述通信总线上接有电话接口模块，电话接口模块含CPU、电源电路以及接于CPU相应接口的E²PROM、RAM、通信接口电路、语音电路、双音频收发器和振铃检测电路，语音电路和双音频收发器通过音响变压器接PSTN网络，振铃检测电路的输入端接PSTN网络，CPU的输入接口接按键、输出接口接状态指示灯。

4、根据权利要求1所述网络型住宅照明和家电控制装置，其特征在于：所述通信总线上接有TCP/IP接口模块，TCP/IP接口模块含CPU1、CPU2、电源电路，CPU1与CPU2通过总线相连，CPU1的相应接口接有按键、E²PROM、通信接口电路和状态指示灯，CPU2的相应接口通过网络滤波器接Internet网络。

5、根据权利要求1、2、3所述网络型住宅照明和家电控制装置，其特征在于：无线接收模块、红外遥控模块、智能插座模块以及灯光控制模块分别安装于加深的86×86底盒内。