專利名稱：基于blc2200的智能家居控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能家居控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于BLC2200的智能家居控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化控制技術(shù)的發(fā)展在提高人們物質(zhì)生活水平，改變?nèi)藗兩罘绞脚c工作習(xí)慣的同時，也對傳統(tǒng)的住宅提出了挑戰(zhàn)，社會、技術(shù)以及經(jīng)濟的進步更使人們對家庭居室環(huán)境的觀念隨之巨變。人們對家具的要求早已不只是物理空間，更為關(guān)注的是一個高度安全性、方便、舒適的居家環(huán)境。隨著消費電子、計算機、通訊一體化趨勢日益明顯，現(xiàn)代智能家居由于其安全、高效、舒適、便利、智能化等特點在21世紀(jì)將成為現(xiàn)代社會和家庭的必然選擇。自從19世紀(jì)70年代起，紅外遙控技術(shù)(IR) —直盛行，其能簡單控制很多設(shè)備，但是隨著廣泛的應(yīng)用，紅外遙控技術(shù)的局限性和缺點逐漸顯現(xiàn)出來，因為屏幕發(fā)出的高強度光線，在大屏幕高清電視上使用紅外遙控技術(shù)就比較困難，其次還有可視距離限制和單向通信。隨著消費電子日趨復(fù)雜，設(shè)備存儲能力的新趨勢，IR技術(shù)逐漸被新技術(shù)取代，如射頻控制技術(shù)。射頻控制技術(shù)使得用戶能更準(zhǔn)確和簡單的控制娛樂設(shè)備。設(shè)備只需要通過一次按鈕，不需要多次按鈕才能執(zhí)行命令，雙向通信方式為消費電子產(chǎn)業(yè)提供一個新的平臺，射頻控制技術(shù)能更好地適應(yīng)設(shè)備控制方式的發(fā)展。因此，新的功能推動了自動化設(shè)備的發(fā)展和集成。所謂智能家居系統(tǒng)，是以住宅為平臺，兼?zhèn)浣ㄖO(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信、信息家電和設(shè)備自動化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、控制為一體的高效、安全、舒適和便利的居住環(huán)境。目前國內(nèi)市場上出現(xiàn)的智能家居的產(chǎn)品基本上都是幾個獨立的子系統(tǒng)拼湊起來的系統(tǒng)組合，并不是真正意義上的智能家居系統(tǒng)。智能家居系統(tǒng)應(yīng)該是采用統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)家庭中各監(jiān)測設(shè)備之間的連接和通信的系統(tǒng)。能夠?qū)崿F(xiàn)對多個子系統(tǒng)的統(tǒng)一控制，如照明系統(tǒng)、安防系統(tǒng)
坐寸ο因此尋求一種通過無線通訊技術(shù)，實現(xiàn)對由多個子系統(tǒng)組成的智能家居系統(tǒng)的統(tǒng)一控制，是從事通訊技術(shù)應(yīng)用研究的技術(shù)人員當(dāng)前一個重要的課題方向和研究目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種基于BLC2200的智能家居控制系統(tǒng)及其控制方法，其解決了對家庭中多種設(shè)備統(tǒng)一射頻遙控控制問題，可很好地提高用戶的生活水平。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的這些問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:
一種基于BLC2200的智能家居控制系統(tǒng)，其特征在于，所述智能家居管理系統(tǒng)包括用戶端、智能家居控制器以及智能家居設(shè)備，其中用戶端，用于向智能家居控制器發(fā)送操作命令； 智能家居控制器，用于接收用戶端發(fā)出的操作命令，并向智能家居設(shè)備發(fā)送控制命
令；
智能家居設(shè)備，用于接收智能家居控制器發(fā)出的操作命令，并響應(yīng)該操作命令，同時智能家居設(shè)備也能夠向智能家居控制器發(fā)送反饋命令。對于上述技術(shù)方案，發(fā)明人還有進一步的優(yōu)化實施方案。作為優(yōu)化，所述智能家居設(shè)備裝配在家電設(shè)備上，包括第一外置處理單元和通過RS-232串口進行連接的第一無線單元，所述第一外置處理單元用于響應(yīng)智能家居控制器所發(fā)出的命令并采集家電信息和外界環(huán)境信息，所述第一無線單元用于從RS-232接收、處理、保存并從射頻端發(fā)送家電信息和外界環(huán)境信息。作為優(yōu)化，所述智能家居控制器是手持設(shè)備，包括第二外置處理單元和通過RS-232串口進行連接的第二無線單元，所述第二外置處理單元具有超時設(shè)定/響應(yīng)用戶端發(fā)出的命令并向智能家居設(shè)備模塊發(fā)送命令的功能，所述第二無線單元用于從RS-232接收、處理、保存并從射頻端發(fā)送家電信息和外界環(huán)境信息。更進一步，所述智能家居控制器和智能家居設(shè)備均配置有用于無線通信的三種頻率，所述智能家居設(shè)備的第一外置處理單元內(nèi)設(shè)有用于頻率切換和關(guān)閉射頻接收的頻率控制裝置。作為優(yōu)化，智能家居控制器模塊和智能家居設(shè)備模塊的硬件平臺為集成有微處理器和2.4GHz無線收發(fā)單元的芯片器件BLC2200。本發(fā)明還提供了一種與上述基于BLC2200的智能家居控制系統(tǒng)相適用的控制方法，控制方法具體包括以下控制步驟:
1、智能家居設(shè)備模塊分別裝配在各家電設(shè)備上，第一外置處理單元響應(yīng)控制和采集家電信息和外界環(huán)境信息，第一無線單元從RS-232接收經(jīng)處理、保存的家電信息和外界環(huán)境信息，并配置三種頻率進行家電信息和外界環(huán)境信息的廣播發(fā)送；
I1、智能家居設(shè)備模塊接收到廣播信號后，并結(jié)合自身獨有的地址信息對家電信息和外界環(huán)境信息進行處理；
II1、智能家居控制器模塊與智能家居設(shè)備模塊通過各自的無線單元進行通信自檢，智能家居設(shè)備模塊向智能家居控制器模塊發(fā)送一通信等待信號或無反饋；
IV、當(dāng)智能家居設(shè)備模塊接收到來自智能家居控制器模塊的請求控制信號后，智能家居設(shè)備模塊將采集的家電信息和外界環(huán)境信息發(fā)送給智能家居控制器模塊，智能家居控制器模塊根據(jù)家電信息和外界環(huán)境信息處理結(jié)果，向智能家居設(shè)備模塊發(fā)送控制信號；
V、智能家居設(shè)備模塊接收到控制信號，指定地址的智能家居設(shè)備模塊響應(yīng)相應(yīng)的控制并將反饋信號發(fā)送給智能家居控制器模塊；當(dāng)指定地址的智能家居設(shè)備模塊沒有響應(yīng)相應(yīng)的控制或者響應(yīng)控制之后沒有將反饋信號發(fā)送給智能家居控制器模塊，智能家居控制器模塊將重新向智能家居設(shè)備模塊發(fā)送控制信號。作為優(yōu)化，步驟I中所述第一無線單元進行射頻信號廣播發(fā)送時，關(guān)閉射頻接收。步驟I中所述家電信息和外界環(huán)境信息包括家電的ID信息、環(huán)境溫度以及光照強度信息。作為優(yōu)化，步驟II1、IV和V中，所述的智能家居控制器模塊和智能家居設(shè)備模塊之間為點對多無線數(shù)據(jù)通信。相對于現(xiàn)有技術(shù)中的方案，本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明描述了一種基于BLC2200的智能家居控制系統(tǒng)及其控制方法，本發(fā)明采用射頻控制技術(shù)取代紅外遙控技術(shù)，解決了可視距離限制問題和單向通信問題，為控制各類家電設(shè)備提供了很大的便利性，另外，智能家居控制系統(tǒng)采用低功耗技術(shù)，延長了遙控器的使用壽命。


下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述:
圖1為本發(fā)明實施例中智能家居控制器和智能家居設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意框 圖2為本發(fā)明實施例中智能家居控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框 圖3為本發(fā)明實施例中智能家居設(shè)備的工作流程 圖4為本發(fā)明實施例中智能家居控制器的工作流程圖。
具體實施例方式以下結(jié)合具體實施例對上述方案做進一步說明。應(yīng)理解，這些實施例是用于說明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明 的范圍。實施例中采用的實施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進一步調(diào)整，未注明的實施條件通常為常規(guī)實驗中的條件。實施例:
本實施例描述了一種基于BLC2200的智能家居控制系統(tǒng)，本實施例通過對家電信息和外界環(huán)境信息的無線射頻通訊技術(shù)控制家庭中的多種設(shè)備，實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制多種家電設(shè)備的效果，該通過無線信道通信的實體包括智能家居控制器和智能家居設(shè)備兩個模塊，兩類模塊分別包含各自的無線單元和外置處理單元，且每類模塊中的無線單元和外置處理單元通過RS-232串口連接相連接，如圖1所示。為了表述的清楚、簡潔，對各功能模塊及無線通信的數(shù)據(jù)作如下定義，并在后續(xù)的描述中均以該定義指代:智能家居控制器模塊為A類模塊、智能家居設(shè)備模塊為B類模塊。該兩類模塊每個都可以看作是一個通信終端，負(fù)責(zé)實現(xiàn)RS-232串行端口與無線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)和傳輸。另把每個模塊的無線單元網(wǎng)絡(luò)通信端口定義為‘R’端，而RS-232通信端口定義為‘M’端。如果從‘R’端或‘M’端接收到某類數(shù)據(jù)幀是需要進行處理的，則稱該類數(shù)據(jù)幀適應(yīng)‘R’或‘M’端；如果某類模塊能識別并處理某種幀數(shù)據(jù)幀，則稱該數(shù)據(jù)幀適應(yīng)某類模塊，可以記述為:A-表示該數(shù)種據(jù)幀適應(yīng)A類模塊的R端和M端；BR-表示該種數(shù)據(jù)幀只適應(yīng)B類模塊的R端……以此類推。對A和B類模塊而言，A類模塊是手持設(shè)備。在信道15，20，25接收B類模塊的反饋信號，和向B類模塊發(fā)送射頻控制信號出類模塊分別設(shè)置于家電設(shè)備上，接收A類模塊的射頻控制信號，和向A類模塊發(fā)送反饋信號。如圖2所示的基于BLC2200的智能家居控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。當(dāng)安裝在家電設(shè)備上的B類模塊采集家電信息和外界環(huán)境信息的數(shù)據(jù)，并經(jīng)過初步處理向A類模塊發(fā)送數(shù)據(jù)和準(zhǔn)備就緒的信息，A類模塊接收到B類模塊的信息，A類模塊響應(yīng)并向B類模塊發(fā)送控制信號。B類模塊接收A類模塊的廣播信息含有目標(biāo)設(shè)備地址，A類模塊和B類模塊需要經(jīng)過配對機制，指定地址的B類模塊才能響應(yīng)A類模塊的控制，而且B類模塊響應(yīng)控制時啟動一個超時機制，當(dāng)在規(guī)定時間內(nèi)B類模塊沒有響應(yīng)A類模塊的控制，則放棄本次操作，A類模塊重新向B類模塊發(fā)送控制命令。這些超時機制的處理都是由外置處理單元完成的，因為這是一個與具體應(yīng)用相關(guān)的數(shù)據(jù)處理。本發(fā)明實施例中中A和B模塊結(jié)構(gòu)相一致，其中外置處理單元(MCU單元)與無線收發(fā)單元通過總線連接，二者構(gòu)成能夠?qū)崿F(xiàn)各種功能的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊。本實施例采用了一款SoC芯片BLC2200，該芯片集成了 MCU微處理器單元和2.4GHz的無線收發(fā)單元。MCU微處理器單元是一個MCS-51內(nèi)核的處理器，其集成了通用串口和定時/計時器等一系列功能。無線收發(fā)單元的頻段選擇的是2.4GHz的ISM頻段，其物理層是按照IEEE802.15.4的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計的，它的數(shù)據(jù)傳輸速率為250kbps，該頻帶劃分為16個信道，每個信道占5MHz的帶寬。采用直接序列擴頻(DSSS)和O — QPSK的調(diào)試方式，提高了無線信號的抗干擾能力。用戶端通過RS-232通用串口通信總線電路，給系統(tǒng)無線數(shù)據(jù)傳輸模塊的MCU單元傳送數(shù)據(jù)，MCU單元將數(shù)據(jù)進行組包處理后再通過無線天線和匹配電路送給無線收發(fā)單元。關(guān)于該基于BLC2200的智能家居控制系統(tǒng)中所涉及的幀格式說明，定義如下三種幀類型:
(1)用戶按下控制命令幀
(2)用戶重復(fù)控制命令幀
(3)用戶釋放控制命令幀
在該公交優(yōu)先無線傳輸系統(tǒng)中各模塊的功能及工作流程可以總結(jié)為:
A類模塊
A類模塊只負(fù)責(zé)把從M端接收到的數(shù)據(jù)幀以固定的周期和通信頻率從R端發(fā)送出去，由于從M端接收到的數(shù)據(jù)非常簡單，只是家電的ID信息，具體實現(xiàn)時可把這些ID信息直接配置到A類模塊內(nèi)，模塊運行時只需發(fā)送這些ID數(shù)據(jù)即可。為了防止相鄰距離較近的路口發(fā)生干擾，A類模塊可配置三種頻率進行ID信息的廣播發(fā)送。具體通信過程包括:
(I)WM端接收到家電設(shè)備編號等配置消息時，進行響應(yīng)并處理。(2)從M端接收到家電設(shè)備編號等配置消息時，則以三種頻率從R端發(fā)射消息。B類模塊 具體通信過程包括:
(I)從R端接收到A類模塊發(fā)送的用戶按下控制命令幀時，從M端口發(fā)送出去，并向A類模塊發(fā)送反饋信息，同時進行響應(yīng)處理。(2)從R端沒有接收到A類模塊發(fā)送的用戶按下控制命令幀時，向A類模塊發(fā)送反饋信息，請求A類模塊發(fā)送用戶重復(fù)控制命令幀。(3)從R端接收到A類模塊發(fā)送的用戶釋放控制命令幀時，從M端口發(fā)送出去。并進行響應(yīng)處理。以上是對各類模塊間無線信號傳輸?shù)慕榻B，接著將結(jié)合圖3和圖4所示的兩類模塊工作流程圖，說明各功能模塊是如何實現(xiàn)其智能家居控制的。如圖3所示的是智能家居設(shè)備模塊的工作流程圖。該模塊經(jīng)初始化后進入循環(huán)檢測狀態(tài)，首先檢測串口處是否有數(shù)據(jù)，如果無數(shù)據(jù)則查詢設(shè)備中斷情況，如果已中斷，則射頻端在信道15，20，25分別發(fā)送家電ID信息，如果沒有中斷，則返回繼續(xù)檢測串口處是否有數(shù)據(jù)。而當(dāng)檢測到串口處確實有數(shù)據(jù)時，則對其進行完整性檢測，對于非完整的情況，則采取丟棄該數(shù)據(jù)包，并返回繼續(xù)檢測串口處是否有數(shù)據(jù)，對于數(shù)據(jù)包完整的情況，根據(jù)包類型的差別，對應(yīng)地在閃存中寫入并對模塊設(shè)置，或者讀取指定幀并將其從串口發(fā)送出去。如圖4所示的是智能家居控制器模塊的工作流程圖。圖中，智能家居控制器模塊的工作流程與前述智能家居設(shè)備模塊的工作流程大致相同，其差別僅在于對串口端所接收到的完整的命令幀包類型后，對其進行簡單處理后從射頻端發(fā)送出去以及對射頻端數(shù)據(jù)有無的檢測上，故相同部分不再贅述。特別地，當(dāng)射頻端檢測確實有并且為完整的數(shù)據(jù)幀時，對應(yīng)各種情況，射頻端將有如下反饋動作:
如果是A類模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，解包后從串口發(fā)送出去，并直接射頻端發(fā)送給B類模塊；如果是B類模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，解包后從串口發(fā)送出去，執(zhí)行操作。完成后的各種情況下將丟棄所用到的數(shù)據(jù)，并重新返回對串口數(shù)據(jù)的查看。經(jīng)實驗室模擬:本發(fā)明所設(shè)計的基于BLC2200智能家居控制系統(tǒng)用射頻控制技術(shù)取代紅外遙控技術(shù)，解決了可視距離限制問題和單向通信問題，為控制各類家電設(shè)備提供了很大的便利性；智能家居控制系統(tǒng)采用低功耗技術(shù)，延長了遙控器的使用壽命。上述實例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人是能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于BLC2200的智能家居控制系統(tǒng)，其特征在于，所述智能家居管理系統(tǒng)包括用戶端、智能家居控制器以及智能家居設(shè)備，其中 用戶端，用于向智能家居控制器發(fā)送操作命令； 智能家居控制器，用于接收用戶端發(fā)出的操作命令，并向智能家居設(shè)備發(fā)送控制命令； 智能家居設(shè)備，用于接收智能家居控制器發(fā)出的操作命令，并響應(yīng)該操作命令，同時智能家居設(shè)備也能夠向智能家居控制器發(fā)送反饋命令。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于BLC2200的智能家居控制系統(tǒng)，其特征在于，所述智能家居設(shè)備裝配在家電設(shè)備上，包括第一外置處理單元和通過RS-232串口進行連接的第一無線單元，所述第一外置處理單元用于響應(yīng)智能家居控制器所發(fā)出的命令并采集家電信息和外界環(huán)境信息，所述第一無線單元用于從RS-232接收、處理、保存并從射頻端發(fā)送家電信息和外界環(huán)境信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于BLC2200的智能家居控制系統(tǒng)，其特征在于，所述智能家居控制器是手持設(shè)備，包括第二外置處理單元和通過RS-232串口進行連接的第二無線單元，所述第二外置處理單元具有超時設(shè)定/響應(yīng)用戶端發(fā)出的命令并向智能家居設(shè)備模塊發(fā)送命令的功能，所述第 二無線單元用于從RS-232接收、處理、保存并從射頻端發(fā)送家電信息和外界環(huán)境信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于BLC2200的智能家居控制系統(tǒng)，其特征在于，所述智能家居控制器和智能家居設(shè)備均配置有用于無線通信的三種頻率，所述智能家居設(shè)備的第一外置處理單元內(nèi)設(shè)有用于頻率切換和關(guān)閉射頻接收的頻率控制裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于BLC2200的智能家居控制系統(tǒng)，其特征在于，智能家居控制器模塊和智能家居設(shè)備模塊的硬件平臺為集成有微處理器和2.4GHz無線收發(fā)單元的芯片器件BLC2200。
6.一種基于BLC2200的智能家居控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，控制方法具體包括以下控制步驟: I、智能家居設(shè)備模塊分別裝配在各家電設(shè)備上，第一外置處理單元響應(yīng)控制和采集家電信息和外界環(huán)境信息，第一無線單元從RS-232接收經(jīng)處理、保存的家電信息和外界環(huán)境信息，并配置三種頻率進行家電信息和外界環(huán)境信息的廣播發(fā)送； I1、智能家居設(shè)備模塊接收到廣播信號后，并結(jié)合自身獨有的地址信息對家電信息和外界環(huán)境信息進行處理； II1、智能家居控制器模塊與智能家居設(shè)備模塊通過各自的無線單元進行通信自檢，智能家居設(shè)備模塊向智能家居控制器模塊發(fā)送一通信等待信號或無反饋； IV、當(dāng)智能家居設(shè)備模塊接收到來自智能家居控制器模塊的請求控制信號后，智能家居設(shè)備模塊將采集的家電信息和外界環(huán)境信息發(fā)送給智能家居控制器模塊，智能家居控制器模塊根據(jù)家電信息和外界環(huán)境信息處理結(jié)果，向智能家居設(shè)備模塊發(fā)送控制信號； V、智能家居設(shè)備模塊接收到控制信號，指定地址的智能家居設(shè)備模塊響應(yīng)相應(yīng)的控制并將反饋信號發(fā)送給智能家居控制器模塊；當(dāng)指定地址的智能家居設(shè)備模塊沒有響應(yīng)相應(yīng)的控制或者響應(yīng)控制之后沒有將反饋信號發(fā)送給智能家居控制器模塊，智能家居控制器模塊將重新向智能家居設(shè)備模塊發(fā)送控制信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于BLC2200的智能家居控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，步驟I中所述第一無線單元進行射頻信號廣播發(fā)送時，關(guān)閉射頻接收。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于BLC2200的智能家居控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，步驟I中所述家電信息和外界環(huán)境信息包括家電的ID信息、環(huán)境溫度以及光照強度信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于BLC2200的智能家居控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，步驟II1、IV和V中，所述的智能家居控制器模塊和智能家居設(shè)備模塊之間為點對多無線數(shù)據(jù)通 信。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于BLC2200的智能家居控制系統(tǒng)及其控制方法，其包括用戶端，用于向智能家居控制器發(fā)送操作命令；智能家居控制器，用于接收用戶端發(fā)出的操作命令，并向智能家居設(shè)備發(fā)送控制命令；智能家居設(shè)備，用于接收智能家居控制器發(fā)出的操作命令，并響應(yīng)該操作命令，同時智能家居設(shè)備也能夠向智能家居控制器發(fā)送反饋命令。采用射頻控制技術(shù)取代紅外遙控技術(shù)，解決了可視距離限制問題和單向通信問題，為控制各類家電設(shè)備提供了很大的便利性，另外，智能家居控制系統(tǒng)采用低功耗技術(shù)，延長了遙控器的使用壽命。
文檔編號G05B19/418GK103176445SQ20121056038
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者黃成 , 劉昊, 王薇, 江川, 喬磊, 任亮, 關(guān)曉龍, 胡慧 申請人:東南大學(xué)