一種基于移動(dòng)端光控智能控制家居系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于移動(dòng)端光控智能控制家居系統(tǒng)，包括、中央處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路、電源電路、光電檢測(cè)模塊、開(kāi)關(guān)電路、前置放大器、主放大器、濾波電容、反相器；所述電源電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路；所述電源電路內(nèi)設(shè)置有太陽(yáng)能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路?？梢?jiàn)光通信是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸模式，具有保密性好的優(yōu)點(diǎn)。光鑰匙和智能移動(dòng)終端相結(jié)合，可以很好的運(yùn)用Android系統(tǒng)開(kāi)發(fā)手機(jī)AAP光密鑰軟件，Android系統(tǒng)是基于 Linux 的一個(gè)開(kāi)源的操作系統(tǒng)，主要是使用在移動(dòng)終端（手機(jī)和平板）中。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種基于移動(dòng)端光控智能控制家居系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及智能家居技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于移動(dòng)端光控智能控制家居系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]智能家居是在物聯(lián)網(wǎng)的影響之下物聯(lián)化體現(xiàn)。智能家居通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將家中的各種設(shè)備(如音視頻設(shè)備、照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調(diào)控制、安防系統(tǒng)、數(shù)字影院系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)家電以及三表抄送等)連接到一起，提供家電控制、照明控制、窗簾控制、電話遠(yuǎn)程控制、室內(nèi)外遙控、防盜報(bào)警、環(huán)境監(jiān)測(cè)、暖通控制、紅外轉(zhuǎn)發(fā)以及可編程定時(shí)控制等多種功能和手段。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，兼?zhèn)浣ㄖ⒕W(wǎng)絡(luò)通信、信息家電、設(shè)備自動(dòng)化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境，提供全方位的信息交互功能，幫助家庭與外部保持信息交流暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時(shí)間，增強(qiáng)家居生活的安全性，甚至為各種能源費(fèi)用節(jié)約資金。
[0003]智能管理(Intelligent Management,簡(jiǎn)稱(chēng)IM)是人工智能與管理科學(xué)、知識(shí)工程與系統(tǒng)工程、計(jì)算技術(shù)與通信技術(shù)、軟件工程與信息工程等多學(xué)科、多技術(shù)相互結(jié)合、相互滲透而產(chǎn)生的一門(mén)新技術(shù)、新學(xué)科。它研究如何提高計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)的智能水平，以及智能管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論、方法與實(shí)現(xiàn)技術(shù)。智能管理是現(xiàn)代管理科學(xué)技術(shù)發(fā)展的新動(dòng)向。智能管理系統(tǒng)是在管理信息系統(tǒng)(Management Informat1n System,簡(jiǎn)稱(chēng)MIS)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)(Offece Au-tomat1n System簡(jiǎn)稱(chēng)0AS)、決策支持系統(tǒng)(Decis1n Support System,簡(jiǎn)稱(chēng)DSS)的功能集成、技術(shù)集成的基礎(chǔ)上，應(yīng)用人工智能專(zhuān)家系統(tǒng)、知識(shí)工程、模式識(shí)別、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法和技術(shù)，進(jìn)行智能化、集成化、協(xié)調(diào)化、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的新一代的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。WIFI容易被電磁干擾，傳輸?shù)姆较虿豢煽兀艽a容易被截獲。然而可見(jiàn)光通信是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸模式，具有保密性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0004]可見(jiàn)光通信技術(shù)，是利用熒光燈或發(fā)光二極管等發(fā)出的肉眼看不到的高速明暗閃爍信號(hào)來(lái)傳輸信息的，將高速因特網(wǎng)的電線裝置連接在照明裝置上，插入電源插頭即可使用。利用這種技術(shù)做成的系統(tǒng)能夠覆蓋室內(nèi)燈光達(dá)到的范圍，電腦不需要電線連接，因而具有廣泛的開(kāi)發(fā)前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的發(fā)明目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)方法的不足，提供了一種將可見(jiàn)光通信技術(shù)運(yùn)用到智能家居系統(tǒng)控制中，將智能家居控制系統(tǒng)與照明系統(tǒng)融為一體，通過(guò)控制LED照明燈的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的LED照明智能控制系統(tǒng)的光接收裝置。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，提出了如下技術(shù)方案:
一種基于移動(dòng)端光控智能控制家居系統(tǒng)，包括光電檢測(cè)模塊、開(kāi)關(guān)電路、前置放大器、主放大器、濾波電容、反相器、中央處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路、電源電路;所述手中央處理器連接光鑰匙模塊;所述光鑰匙模塊內(nèi)設(shè)置有智能移動(dòng)終端，基于智能移動(dòng)終端操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動(dòng)終端的軟件模塊，通過(guò)智能移動(dòng)終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動(dòng)終端的min-USB 口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動(dòng)終端OTG功能，經(jīng)過(guò)外部驅(qū)動(dòng)模塊加載到LED燈上，通過(guò)LED來(lái)完成秘鑰信息的傳送;所述電源電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路;所述電源電路內(nèi)設(shè)置有太陽(yáng)能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路;LED燈根據(jù)信號(hào)指令快速通斷，所述光電檢測(cè)模塊快速響應(yīng)，對(duì)每一次接通都接收并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，即為高電平，而每次斷開(kāi)即為低電平，然后由后端的開(kāi)關(guān)電路、前置放大器、主放大器、濾波電容、反相器處理，輸出穩(wěn)定的方波信號(hào)用于控制家用電器。
[0007]
所述的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB、輸入輸出模塊1B和內(nèi)部連線三個(gè)部分;FPGA利用小型查找表(16 X 1RAM)來(lái)實(shí)現(xiàn)組合邏輯，每個(gè)查找表連接到一個(gè)D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器再來(lái)驅(qū)動(dòng)其他邏輯電路或驅(qū)動(dòng)1/0，由此構(gòu)成了既可實(shí)現(xiàn)組合邏輯功能又可實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊;FPGA的邏輯是通過(guò)向內(nèi)部靜態(tài)存儲(chǔ)單元加載編程數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯(lián)接方式，并最終決定了 FPGA所能實(shí)現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA允許無(wú)限次的編程。
[0008]所述光電檢測(cè)模塊為利用井屏蔽襯底載流子的雙光電二極管DPD結(jié)構(gòu)；CMOS工藝中用來(lái)實(shí)現(xiàn)源漏區(qū)的離子注入被用來(lái)形成的Dro陰陽(yáng)極;制作方法為在N井內(nèi)制作P+叉指排列電極，并利用N+擴(kuò)散引出井電極，N井周?chē)籔+保護(hù)環(huán)包圍。P+叉指結(jié)構(gòu)排列是為了增加耗盡區(qū)寬度且使耗盡區(qū)電場(chǎng)更加均勻，以利于更多的光生載流子做快速漂移運(yùn)動(dòng)。
[0009]所述光電檢測(cè)模塊輸出電流在1.5μΑ至3.5μΑ之間，而在關(guān)閉頂棚光源且窗簾打開(kāi)的自然光照射下有約0.2μΑ的輸出。所發(fā)送密鑰為T(mén)TL電平信號(hào)，S卩+5V表示高電平“I”，OV表示低電平“O”；基于TTL信號(hào)電平特點(diǎn)，選用低成本、小體積PNP型貼片三極管S8550及其相關(guān)外圍器件，構(gòu)成了LED驅(qū)動(dòng)電路;光鑰匙是基于單片機(jī)STC12C2052AD設(shè)計(jì)的一種發(fā)送端;光鑰匙可以發(fā)送不同的密鑰，所述光鑰匙模塊不是一個(gè)簡(jiǎn)單的一對(duì)一的裝置，而是一個(gè)一對(duì)多的裝置。
[0010]在所述光電檢測(cè)模塊與放大電路之間加入了一個(gè)開(kāi)關(guān)電路。
[0011]所述開(kāi)關(guān)電路包括P溝道增強(qiáng)型MOS管Ml與N溝道增強(qiáng)型MOS管M2組成第一反相器；P溝道增強(qiáng)型MOS管M3與N溝道增強(qiáng)型MOS管Μ4組成第二反相器;N溝道增強(qiáng)型MOS管115與卩溝道增強(qiáng)型MOS管Μ6組成CMOS傳輸門(mén)；a端連接光電檢測(cè)模塊輸出、b端連接后端放大電路輸入。
在可見(jiàn)光接收機(jī)中，探測(cè)器感應(yīng)光信號(hào)，輸出量級(jí)的電流脈沖信號(hào)。而前置放大器，用于將此電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，并進(jìn)行放大;所述前置放大器是跨阻放大器，所述跨阻放大器通過(guò)跨接在輸入端和輸出端的反饋電阻構(gòu)成電壓并聯(lián)負(fù)反饋結(jié)構(gòu)。其具有輸入電阻小、引入噪聲小、波形失真小、帶寬較大、動(dòng)態(tài)范圍較大和穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)且不需要均衡電路。
[0012]所述跨阻放大器由Ml、M2、R1、R2、R3構(gòu)成了 RGC結(jié)構(gòu)，然后為三級(jí)共源放大器級(jí)聯(lián)，最后輸出使用了一級(jí)共漏級(jí)放大器(源跟隨器)作為緩沖級(jí);跨阻Rf連接于LINEl與LINE2之間。
[0013]在跨阻放大電路上串上跨阻R與開(kāi)關(guān)電路，其中的開(kāi)關(guān)電路與跨阻放大器前的開(kāi)關(guān)電路一樣。而為了滿足穩(wěn)定的電壓輸出，同時(shí)設(shè)計(jì)有六組不同阻值R與所述開(kāi)關(guān)電路并聯(lián)，它們分別為I ΚΩ、5ΚΩ、10ΚΩ、20ΚΩ、50ΚΩ、100 K Ω ;當(dāng)要選用其中一個(gè)跨阻時(shí)，將這個(gè)電阻開(kāi)關(guān)電路的SEL接電源，其余5組開(kāi)關(guān)電路都接地即可實(shí)現(xiàn)。所述六個(gè)跨阻能保證跨阻放大器在IyA至20μΑ的寬輸入范圍內(nèi)皆可獲得理想的輸出。
[0014]所述主放大器由4個(gè)基本差分單元直接耦合組成，并在輸出至輸入端連接有失調(diào)補(bǔ)償回路，以彌補(bǔ)CMOS器件之間和電阻器件之間的不匹配，保證電路的正常工作。
[0015]所述主放大器還包括一差分單元，所述差分單元，為雙端輸入雙端輸出。由于集成電路的元器件對(duì)稱(chēng)性相對(duì)較好，所以雙端輸出的信號(hào)近似于大小相等反向相反的理想差模信號(hào)，對(duì)下一級(jí)放大器的是理想旳輸入。但是對(duì)于第一級(jí)放大器而言，之前跨阻放大器是單端輸出，在兩極連接時(shí)采用了簡(jiǎn)單的高通濾波電路，一是為了濾除直流分量，二是將跨阻放大器與主放大器獨(dú)立開(kāi)來(lái)，使一些在跨阻放大器中引入的低頻噪聲分量不會(huì)在主放大器中被放大。而濾波后的交流分量接入差分單元的其中一端輸入，另一端提供相同的直流偏置，使兩個(gè)管子達(dá)到對(duì)稱(chēng)，并同時(shí)開(kāi)啟，因?yàn)椴顒?dòng)放大器在雙端輸入的情況下放大器的輸出只與兩個(gè)輸入信號(hào)的差值成正比，而與輸入電壓本身大小無(wú)關(guān)，所以這樣就將跨阻放大器的單端輸出經(jīng)一級(jí)差分后轉(zhuǎn)為了一組較好的差動(dòng)信號(hào)供后端差分單元繼續(xù)放大。
[0016]所述光接收裝置還包括失調(diào)補(bǔ)償回路，所述失調(diào)補(bǔ)償回路是RC低通濾波負(fù)反饋，在輸出與輸入端接入RC低通濾波負(fù)反饋，消除交流信號(hào)，同時(shí)利用負(fù)反饋對(duì)輸入進(jìn)行補(bǔ)償，盡量減小電路對(duì)工藝偏差及環(huán)境變化的敏感度。
[0017]所述輸出端還包括一個(gè)反相器，首先信號(hào)經(jīng)主放大器放大后，最終為雙端輸出，選擇其中一端輸出連接一耦合電容將直流分量濾出，保留放大后的高頻信號(hào)，然后將此信號(hào)連接一反相器再進(jìn)行輸出。
[0018]—種利用上述光接收裝置的LED照明智能家居網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括一個(gè)接入控制器，連接于外部網(wǎng)絡(luò)；多個(gè)白光LED照明光源連接于接入控制器;多個(gè)光學(xué)探測(cè)器，連接于接入控制器;個(gè)適配器；以及多個(gè)用戶設(shè)備，連接于多個(gè)適配器，并通過(guò)所述多個(gè)適配器進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。所述接入控制器和適配器中均包含有一個(gè)光學(xué)無(wú)線通信協(xié)議模塊，該光學(xué)無(wú)線通信協(xié)議模塊控制數(shù)據(jù)幀在自白光LED照明光源到適配器的下行鏈路以及自適配器到光學(xué)探測(cè)器的上行鏈路中進(jìn)行傳輸。所述接入控制器用于驅(qū)動(dòng)白光LED照明光源和光學(xué)探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)電學(xué)信號(hào)與光學(xué)信號(hào)相互轉(zhuǎn)換，且所述接入控制器具備與外部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信接口，執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸控制協(xié)議。所述適配器具有發(fā)射光源和光學(xué)探測(cè)器，且能夠驅(qū)動(dòng)自身具有的發(fā)射光源和光學(xué)探測(cè)器，具備與不同用戶設(shè)備交換數(shù)據(jù)的接口，執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸控制協(xié)議。所述適配器具有的發(fā)射光源是符合人眼安全標(biāo)準(zhǔn)的LED或激光器。所述適配器具有的發(fā)射光源，其發(fā)射的光學(xué)信號(hào)至少覆蓋到一個(gè)與接入控制器連接的光學(xué)探測(cè)器。所述適配器具有的光學(xué)探測(cè)器至少在一個(gè)白光LED照明光源光學(xué)信號(hào)的覆蓋范圍內(nèi)。
[0019]在下行鏈路中，接入控制器通過(guò)外部網(wǎng)絡(luò)接收遠(yuǎn)端用戶的指令，并根據(jù)指令產(chǎn)控制信號(hào)。控制信號(hào)編碼后經(jīng)由USB-RS485轉(zhuǎn)換模塊得到RS-485信號(hào)，再通過(guò)調(diào)制電路將信號(hào)加載到照明光源上實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光廣播。在接收解調(diào)端，由適配器光電探測(cè)器實(shí)現(xiàn)光電信號(hào)轉(zhuǎn)換，光電信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)的放大、濾波、整形、解調(diào)再生還原為信號(hào)，該信號(hào)可以直接被單片機(jī)讀取，還原成控制信號(hào)，完成對(duì)各種電器的控制。而在上行鏈路中，當(dāng)設(shè)備有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，其數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)連接的適配器處理，按照一定規(guī)則，在某一時(shí)間通過(guò)適配器的光源發(fā)射出去。受限于功耗及人眼安全性問(wèn)題，適配器的光源功率較小、方向性較強(qiáng)。設(shè)備的發(fā)射不能被設(shè)備和感知監(jiān)聽(tīng)，只能被接入控制器連接的光學(xué)探測(cè)器接收到。接入控制器捕獲到信號(hào)后，立即將數(shù)據(jù)通過(guò)其連接的白光照明光源轉(zhuǎn)發(fā)，這時(shí)設(shè)備和收到該轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)，于是知道上行信道被占用。接入控制器連接的照明光源和光學(xué)探測(cè)器有較大的覆蓋范圍，和接入控制器的接收轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制保證了網(wǎng)內(nèi)各接入用戶設(shè)備的信道監(jiān)聽(tīng)。
[0020]該發(fā)明的有益效果:
在半導(dǎo)體照明智能家居系統(tǒng)中，光接收機(jī)是一個(gè)不可或缺并會(huì)大量使用的模塊。
[0021]應(yīng)用人工智能專(zhuān)家系統(tǒng)、知識(shí)工程、模式識(shí)別、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法和技術(shù)，進(jìn)行智能化、集成化、協(xié)調(diào)化、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的新一代的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。WIFI容易被電磁干擾，傳輸?shù)姆较虿豢煽?，密碼容易被截獲。然而可見(jiàn)光通信是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸模式，具有保密性好的優(yōu)點(diǎn)。
[0022]光鑰匙和智能移動(dòng)終端相結(jié)合，可以很好的運(yùn)用Android系統(tǒng)開(kāi)發(fā)手機(jī)AAP光密鑰軟件，Android系統(tǒng)是基于Linux的一個(gè)開(kāi)源的操作系統(tǒng)，主要是使用在移動(dòng)終端(手機(jī)和平板)中。Android系統(tǒng)和其他的系統(tǒng)平臺(tái)相比，有很大的優(yōu)勢(shì)。它的優(yōu)勢(shì)最主要的體現(xiàn)在它的開(kāi)放性。Android系統(tǒng)是完全開(kāi)源的系統(tǒng)，所有的愛(ài)好者和廠商都可以參與到Android系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中來(lái)，這就為Android系統(tǒng)的發(fā)展打下了很好基礎(chǔ)。Android系統(tǒng)已經(jīng)成為了全球裝機(jī)量第一大的系統(tǒng)。Android系統(tǒng)的另一大優(yōu)勢(shì)就是基于谷歌公司的平臺(tái)，谷歌公司的地圖、搜索、郵箱等服務(wù)產(chǎn)品，能夠無(wú)縫的應(yīng)用到Andr1d系統(tǒng)中去。
[0023]所述的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB、輸入輸出模塊1B和內(nèi)部連線三個(gè)部分;FPGA利用小型查找表(16 X 1RAM)來(lái)實(shí)現(xiàn)組合邏輯，每個(gè)查找表連接到一個(gè)D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器再來(lái)驅(qū)動(dòng)其他邏輯電路或驅(qū)動(dòng)1/0，由此構(gòu)成了既可實(shí)現(xiàn)組合邏輯功能又可實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到1/0模塊;FPGA的邏輯是通過(guò)向內(nèi)部靜態(tài)存儲(chǔ)單元加載編程數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與1/0間的聯(lián)接方式，并最終決定了 FPGA所能實(shí)現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA允許無(wú)限次的編程;為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，能夠滿足在光照度不夠使太陽(yáng)能進(jìn)行發(fā)電或夜間時(shí)候依然滿足對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電
在使用時(shí)，多余的電能將被存儲(chǔ)在蓄電池組內(nèi)，而出現(xiàn)太陽(yáng)能光照不夠或陰雨天氣或夜間時(shí)，蓄電池組將進(jìn)行釋電，并通過(guò)電源控制器的輸出電路輸送至直流供電電路內(nèi)，對(duì)中央處理器及現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路進(jìn)行供電，達(dá)到24小時(shí)全天候的使整個(gè)系統(tǒng)工作。
[0024]現(xiàn)有的探測(cè)器以及放大電路足以構(gòu)成簡(jiǎn)單的光接收機(jī)并支撐智能家居系統(tǒng)的運(yùn)行，但由于多個(gè)模塊組裝的體積較大，且穩(wěn)定性較差，會(huì)導(dǎo)致安裝時(shí)的不便以及信號(hào)傳輸時(shí)的高誤碼率，導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性大大降低。本發(fā)明的光接收裝置釆用了0.1SlImCMOS工藝，將光電檢測(cè)模塊、跨阻放大器、主放大器集成于一片芯片;并且為了適應(yīng)不同高度的用電器可能接收到的不同強(qiáng)度的光，將跨阻放大器設(shè)計(jì)為擁有6種不同跨阻的可變?cè)鲆娣糯笃?。針?duì)智能家居系統(tǒng)特殊的要求，電路設(shè)計(jì)中在整個(gè)光接收機(jī)的輸出端大膽的采用了反相器輸出，大大降低了放大電路需要放大的倍數(shù)，使電路的復(fù)雜程度大大減小。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是光接收裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是開(kāi)關(guān)電路結(jié)構(gòu)不意圖；
圖3是跨阻放大電路圖；
圖4是RGC電路結(jié)構(gòu)圖；
圖5是跨阻連接電路圖；
圖6是主放大器結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7是差分單元電路圖；
圖8是反相器電路圖；
圖9是LED照明智能家居網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種基于移動(dòng)端光控智能控制家居系統(tǒng)作進(jìn)一步詳盡描述:
如圖1所示，一種基于移動(dòng)端光控智能控制家居系統(tǒng)，包括光電檢測(cè)模塊、開(kāi)關(guān)電路、前置放大器、主放大器、濾波電容、反相器、中央處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路、電源電路；所述手中央處理器連接光鑰匙模塊;所述光鑰匙模塊內(nèi)設(shè)置有智能移動(dòng)終端，基于智能移動(dòng)終端操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動(dòng)終端的軟件模塊，通過(guò)智能移動(dòng)終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動(dòng)終端的min-USB 口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動(dòng)終端OTG功能，經(jīng)過(guò)外部驅(qū)動(dòng)模塊加載到LED燈上，通過(guò)LED來(lái)完成秘鑰信息的傳送;所述電源電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路;所述電源電路內(nèi)設(shè)置有太陽(yáng)能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路;LED燈根據(jù)信號(hào)指令快速通斷，所述光電檢測(cè)模塊快速響應(yīng)，對(duì)每一次接通都接收并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，即為高電平，而每次斷開(kāi)即為低電平，然后由后端的開(kāi)關(guān)電路、前置放大器、主放大器、濾波電容、反相器處理，輸出穩(wěn)定的方波信號(hào)用于控制家用電器。
[0027]所述的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB、輸入輸出模塊1B和內(nèi)部連線三個(gè)部分;FPGA利用小型查找表(16 X 1RAM)來(lái)實(shí)現(xiàn)組合邏輯，每個(gè)查找表連接到一個(gè)D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器再來(lái)驅(qū)動(dòng)其他邏輯電路或驅(qū)動(dòng)1/0，由此構(gòu)成了既可實(shí)現(xiàn)組合邏輯功能又可實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊;FPGA的邏輯是通過(guò)向內(nèi)部靜態(tài)存儲(chǔ)單元加載編程數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯(lián)接方式，并最終決定了 FPGA所能實(shí)現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA允許無(wú)限次的編程;為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，能夠滿足在光照度不夠使太陽(yáng)能進(jìn)行發(fā)電或夜間時(shí)候依然滿足對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電
在使用時(shí)，多余的電能將被存儲(chǔ)在蓄電池組內(nèi)，而出現(xiàn)太陽(yáng)能光照不夠或陰雨天氣或夜間時(shí)，蓄電池組將進(jìn)行釋電，并通過(guò)電源控制器的輸出電路輸送至直流供電電路內(nèi)，對(duì)中央處理器及現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路進(jìn)行供電，達(dá)到24小時(shí)全天候的使整個(gè)系統(tǒng)工作。
[0028]優(yōu)選地，所述光電檢測(cè)模塊為利用井屏蔽襯底載流子的雙光電二極管DPD結(jié)構(gòu)；CMOS工藝中用來(lái)實(shí)現(xiàn)源漏區(qū)的離子注入被用來(lái)形成的DH)陰陽(yáng)極;制作方法為在N井內(nèi)制作P+叉指排列電極，并利用N+擴(kuò)散引出井電極，N井周?chē)籔+保護(hù)環(huán)包圍。P+叉指結(jié)構(gòu)排列是為了增加耗盡區(qū)寬度且使耗盡區(qū)電場(chǎng)更加均勻，以利于更多的光生載流子做快速漂移運(yùn)動(dòng)。
[0029]所述光電檢測(cè)模塊至光源距離不同，必然導(dǎo)致輸出電流不同。從最低的網(wǎng)絡(luò)媒體播放器到最高的臺(tái)式空調(diào)頂部，所述光電檢測(cè)模塊輸出電流在1.5μΑ至3.5μΑ之間，而在關(guān)閉頂棚光源且窗簾打開(kāi)的自然光照射下有約0.2μΑ的輸出。
[0030]由于光電檢測(cè)模塊在只要有光的環(huán)境下，都會(huì)有光生電流輸出，本技術(shù)方案是采用的單片集成的，若將探測(cè)器直接與后端放大電路連接，則將始終有電流輸出至后端電路，雖然沒(méi)有直流電源的連接管不會(huì)工作，但長(zhǎng)時(shí)間且不均勻的小電流難免會(huì)對(duì)管的參數(shù)產(chǎn)生影響，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)管參數(shù)發(fā)生微小變化，經(jīng)過(guò)后端電路放大產(chǎn)生的誤差可能是巨大的;所以為了避免這種情況的發(fā)生，在所述光電檢測(cè)模塊與放大電路之間加入了一個(gè)開(kāi)關(guān)電路。
[0031]如圖2所示，所述開(kāi)關(guān)電路包括P溝道增強(qiáng)型MOS管Ml與N溝道增強(qiáng)型MOS管M2組成第一反相器;P溝道增強(qiáng)型MOS管M3與N溝道增強(qiáng)型MOS管Μ4組成第二反相器;N溝道增強(qiáng)型MOS管Μ5與P溝道增強(qiáng)型MOS管Μ6組成CMOS傳輸門(mén)；a端連接光電檢測(cè)模塊輸出、b端連接后端放大電路輸入。
當(dāng)SEL接一低電平，經(jīng)反相器I后會(huì)變?yōu)殡娫措妷篤DD并直接連接到M6管的基極，同時(shí)該高平再經(jīng)過(guò)反相器2變?yōu)榈碗娖浇尤隡5管的基極。只要a端輸入在O-VDD間變化，則M5、M6都截止，傳輸門(mén)關(guān)閉，即幵關(guān)電路斷開(kāi)，無(wú)電流流入后端放大電路。而當(dāng)SEL接一高電平，經(jīng)反相器I后會(huì)變?yōu)榈碗娖讲⒅苯舆B接到M6管的基極，同時(shí)該低電平再經(jīng)過(guò)反相器2變?yōu)殡娫措妷篤DD接入M5管的基極。此時(shí)設(shè)a端的輸入電壓為Vl，M5的開(kāi)啟電壓為Vn的開(kāi)啟電壓為M6。當(dāng)0〈V1〈VDD-Vn時(shí)，將M5導(dǎo)通;而當(dāng)\Vp\〈Vl〈VDD時(shí)，M6導(dǎo)通。因此，當(dāng)Vl在O-VDD之間變化時(shí)，M5、M6至少有一個(gè)是導(dǎo)通的，使a與b之間呈現(xiàn)為低阻態(tài)，傳輸門(mén)導(dǎo)通，即開(kāi)關(guān)電路開(kāi)啟。
[0032]所述開(kāi)關(guān)電路目的是防止電流源源不斷的沖擊后端放大電路，但對(duì)于高速通信電路，每一個(gè)小模塊的加入都必須考慮他對(duì)整體電路的影響。由于CMOS的導(dǎo)通電阻本就不大(通常小于1ΚΩ，加之M5、M6的對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，會(huì)進(jìn)一步降低傳輸門(mén)的導(dǎo)通電阻，所以傳輸門(mén)對(duì)電路的傳輸特性不會(huì)有大的影響，而無(wú)論是傳輸門(mén)還是反相器的頻域特性較之后端的放大電路都要好的多，所以也不必?fù)?dān)心開(kāi)關(guān)電路的加入影響電路的整體速度。
[0033]由于一般居室內(nèi)不可避免的會(huì)有一定自然光的存在，所以在光源發(fā)送信號(hào)時(shí)斷開(kāi)的瞬間也會(huì)有微弱的電流輸出，所以必須嚴(yán)格控制放大器的放大倍數(shù)于合理的范圍，既要滿足高電平的放大足以驅(qū)動(dòng)外部電路對(duì)家用電器的控制，也要避免低電平放大后同樣在輸出端達(dá)到開(kāi)啟電壓而使信號(hào)錯(cuò)亂。
[0034]在可見(jiàn)光接收機(jī)中，探測(cè)器感應(yīng)光信號(hào)，輸出量級(jí)的電流脈沖信號(hào)。而前置放大器，用于將此電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，并進(jìn)行放大;如圖3所示，所述前置放大器是跨阻放大器，所述跨阻放大器通過(guò)跨接在輸入端和輸出端的反饋電阻構(gòu)成電壓并聯(lián)負(fù)反饋結(jié)構(gòu)。其具有輸入電阻小、引入噪聲小、波形失真小、帶寬較大、動(dòng)態(tài)范圍較大和穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)且不需要均衡電路。
[0035]如圖4所示，所述跨阻放大器由肌、12、1?1、1?2、1?3構(gòu)成了1^(:結(jié)構(gòu)，然后為三級(jí)共源放大器級(jí)聯(lián)，最后輸出使用了一級(jí)共漏級(jí)放大器(源跟隨器)作為緩沖級(jí)；跨阻Rf連接于LINEl 與 LINE2 之間。
[0036]因?yàn)楝F(xiàn)在的可見(jiàn)光傳輸速率還比較低，遠(yuǎn)不如運(yùn)用激光的光纖傳輸?shù)绕渌馔ㄐ诺乃俾?，而在單片集成及可變?cè)鲆?，并非高速通道所述跨阻放大器的主要放大單元是最?jiǎn)單最直接的共源級(jí)放大器的級(jí)聯(lián)。
[0037]如圖5所示，在跨阻放大電路上串上跨阻R與開(kāi)關(guān)電路，其中的開(kāi)關(guān)電路與跨阻放大器前的開(kāi)關(guān)電路一樣。而為了滿足穩(wěn)定的電壓輸出，同時(shí)設(shè)計(jì)有六組不同阻值R與所述開(kāi)關(guān)電路并聯(lián)，它們分別為I ΚΩ、5ΚΩ、10ΚΩ、20ΚΩ、50ΚΩ、100 ΚΩ;當(dāng)要選用其中一個(gè)跨阻時(shí)，將這個(gè)電阻開(kāi)關(guān)電路的SEL接電源，其余5組開(kāi)關(guān)電路都接地即可實(shí)現(xiàn)。所述六個(gè)跨阻能保證跨阻放大器在IyA至20μΑ的寬輸入范圍內(nèi)皆可獲得理想的輸出。
[0038]接收機(jī)的前置放大器雖然已經(jīng)起到了放大電壓的作用，但其主要功能是將電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，放大倍數(shù)相對(duì)還是較小，輸出電壓還遠(yuǎn)不能滿足驅(qū)動(dòng)終端負(fù)載。所以這時(shí)就要有專(zhuān)門(mén)用于放大的主放大器來(lái)進(jìn)一步對(duì)電壓進(jìn)行放大，以達(dá)到輸出要求。
[0039]如圖6所示，所述主放大器由4個(gè)基本差分單元直接耦合組成，并在輸出至輸入端連接有失調(diào)補(bǔ)償回路，以彌補(bǔ)CMOS器件之間和電阻器件之間的不匹配，保證電路的正常工作。
[0040]在這種各級(jí)之間直接耦合的放大方式中，各級(jí)放大器的狀態(tài)不是相互獨(dú)立互不影響的，而是相互牽制的，這不僅使各級(jí)的狀態(tài)難以調(diào)整，也存在級(jí)間電子配置的問(wèn)題。但這個(gè)問(wèn)題一般來(lái)說(shuō)還是比較好解決的，而難解決的問(wèn)題是零點(diǎn)漂移問(wèn)題。所謂零點(diǎn)漂移，是指在輸入端不加信號(hào)的時(shí)候，由于溫度、電源電壓等外界因素的影響，使輸出電壓不為零，而是在零值上下漂移的現(xiàn)象。在零點(diǎn)漂移中，尤以溫度引起的漂移現(xiàn)象最為嚴(yán)重，被稱(chēng)為溫漂。溫漂在這種直接稱(chēng)合放大器中，前一級(jí)產(chǎn)生的漂移會(huì)被帶入下一級(jí)中并被放大，特別是第一級(jí)放大器所產(chǎn)生的溫漂對(duì)電路的影響最大，而且放大器的增益越大的話，影響將會(huì)越大。尤其在低電壓環(huán)境下，信號(hào)強(qiáng)度本身就不大，零點(diǎn)漂移的影響就更加明顯。所以減小零點(diǎn)漂移是為了保證設(shè)計(jì)電路輸出的正常而必須要考慮的問(wèn)題。而差動(dòng)放大器正是解決零點(diǎn)漂移問(wèn)題最有效的方案。特別是由于集成電路中元器件的匹配性相當(dāng)好，更適用于這種電路形式。
[0041]如圖8所示，所述基本差分單元，為雙端輸入雙端輸出。由于集成電路的元器件對(duì)稱(chēng)性相對(duì)較好，所以雙端輸出的信號(hào)近似于大小相等反向相反的理想差模信號(hào)，對(duì)下一級(jí)放大器的是理想旳輸入。但是對(duì)于第一級(jí)放大器而言，之前跨阻放大器是單端輸出，在兩極連接時(shí)采用了簡(jiǎn)單的高通濾波電路，一是為了濾除直流分量，二是將跨阻放大器與主放大器獨(dú)立開(kāi)來(lái)，使一些在跨阻放大器中引入的低頻噪聲分量不會(huì)在主放大器中被放大。而濾波后的交流分量接入差分單元的其中一端輸入，另一端提供相同的直流偏置，使兩個(gè)管子達(dá)到對(duì)稱(chēng)，并同時(shí)開(kāi)啟，因?yàn)椴顒?dòng)放大器在雙端輸入的情況下放大器的輸出只與兩個(gè)輸入信號(hào)的差值成正比，而與輸入電壓本身大小無(wú)關(guān)，所以這樣就將跨阻放大器的單端輸出經(jīng)一級(jí)差分后轉(zhuǎn)為了一組較好的差動(dòng)信號(hào)供后端差分單元繼續(xù)放大。
[0042]而M3管的存在是作為固定偏壓的電流源，為差動(dòng)放大器提供比較恒定的電流，因?yàn)镃MOS作為電流源穩(wěn)定性很好，能使差動(dòng)放大器有更高的共模抑制比，更好的抑制共模信號(hào)。
[0043]由于溫漂，以及工藝產(chǎn)生的誤差、環(huán)境等諸多因素的存在，會(huì)使電路的直流電壓產(chǎn)生偏移，經(jīng)過(guò)逐級(jí)放大之后，很可能使后端差動(dòng)放大電路的管子進(jìn)入截止區(qū)或者飽和區(qū)，使整個(gè)主放大器乃至整個(gè)光接收機(jī)無(wú)法正常工作。所以對(duì)失調(diào)電壓的補(bǔ)償十分的重要。失調(diào)補(bǔ)償回路是利用簡(jiǎn)單RC低通濾波負(fù)反饋。其原理是在輸出與輸入端接入RC低通濾波負(fù)反饋，消除交流信號(hào)，同時(shí)利用負(fù)反饋對(duì)輸入進(jìn)行補(bǔ)償，盡量減小電路對(duì)工藝偏差及環(huán)境變化的敏感度。
[0044]所述輸出端還包括一個(gè)反相器，首先信號(hào)經(jīng)主放大器放大后，最終為雙端輸出，選擇其中一端輸出連接一耦合電容將直流分量濾出，保留放大后的高頻信號(hào)，然后將此信號(hào)連接一反相器再進(jìn)行輸出。
[0045]在雙端輸出中選擇正確的一端，不是任意一端都可以，因?yàn)閮蓚€(gè)輸出信號(hào)是大小相等方向相反的信號(hào)，也就是相位差為180°，后端反相器會(huì)額外提供180°的相位差，所以這里選擇的輸出端口應(yīng)與最開(kāi)始光電檢測(cè)模塊感應(yīng)的信號(hào)相位相一致，否則反相信號(hào)輸出到終端電器，可能會(huì)完成不同的指令或者根本毫無(wú)反應(yīng)。
[0046]其中Ml為P溝道增強(qiáng)型MOS管，M2為N溝道增強(qiáng)型MOS管。當(dāng)輸入為高電平時(shí)，Ml截止，M2導(dǎo)通，輸出近似為O;當(dāng)輸入為低電平時(shí)，M2截止，Ml導(dǎo)通，輸出近似為VDD，但是當(dāng)輸入電平為VDD\2上下一定范圍時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致兩管都開(kāi)啟，輸出電壓為介于O與VDD之間的一個(gè)值，這是不利的，所以在前端的電路的設(shè)計(jì)上必須保證合理的放大倍數(shù)，既不能讓自然光等因素在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生的電流經(jīng)放大后達(dá)到M2的開(kāi)啟電壓，也不能讓傳輸數(shù)據(jù)O時(shí)的信號(hào)經(jīng)放大后達(dá)不到一定值使得I開(kāi)啟。因此，最后設(shè)置了一反相器。
[0047]當(dāng)接入反相器后，可以對(duì)前端電路放大倍數(shù)的要求大大降低，只要高電平放大到約1.3V以上，即可以保證反相器工作在理想狀態(tài)，可以輸出理想的低電平。而放大倍數(shù)的降低也使低電平經(jīng)放大后會(huì)比較小，不會(huì)使管M2開(kāi)啟，經(jīng)反相器后輸出較為理想的接近電源電壓的高電平。反相器的接入使得電路不需要很大的放大倍數(shù)，就能輸出比較平滑的接近于0V、1.8V的方波，使電路的設(shè)計(jì)復(fù)雜程度大大降低。
[0048]如圖9所示，一種利用上述光接收裝置的LED照明智能家居網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括一個(gè)接入控制器I，連接于外部網(wǎng)絡(luò)6;多個(gè)白光LED照明光源2連接于接入控制器I;多個(gè)光學(xué)探測(cè)器3，連接于接入控制器I;以及多個(gè)用戶設(shè)備5，連接于多個(gè)適配器4，并通過(guò)所述多個(gè)適配器進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。所述接入控制器和適配器中均包含有一個(gè)光學(xué)無(wú)線通信協(xié)議模塊，該光學(xué)無(wú)線通信協(xié)議模塊控制數(shù)據(jù)幀在自白光LED照明光源到適配器的下行鏈路以及自適配器到光學(xué)探測(cè)器的上行鏈路中進(jìn)行傳輸。所述接入控制器用于驅(qū)動(dòng)白光LED照明光源和光學(xué)探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)電學(xué)信號(hào)與光學(xué)信號(hào)相互轉(zhuǎn)換，且所述接入控制器具備與外部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信接口，執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸控制協(xié)議。所述適配器具有發(fā)射光源和光學(xué)探測(cè)器，且能夠驅(qū)動(dòng)自身具有的發(fā)射光源和光學(xué)探測(cè)器，具備與不同用戶設(shè)備交換數(shù)據(jù)的接口，執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸控制協(xié)議。所述適配器具有的發(fā)射光源是符合人眼安全標(biāo)準(zhǔn)的LED或激光器。所述適配器具有的發(fā)射光源，其發(fā)射的光學(xué)信號(hào)至少覆蓋到一個(gè)與接入控制器連接的光學(xué)探測(cè)器。所述適配器具有的光學(xué)探測(cè)器至少在一個(gè)白光LED照明光源光學(xué)信號(hào)的覆蓋范圍內(nèi)。
[0049]在下行鏈路中，接入控制器通過(guò)外部網(wǎng)絡(luò)接收遠(yuǎn)端用戶的指令，并根據(jù)指令產(chǎn)控制信號(hào)。控制信號(hào)編碼后經(jīng)由USB-RS485轉(zhuǎn)換模塊得到RS-485信號(hào)，再通過(guò)調(diào)制電路將信號(hào)加載到照明光源上實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)光廣播。在接收解調(diào)端，由適配器光電探測(cè)器實(shí)現(xiàn)光電信號(hào)轉(zhuǎn)換，光電信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)的放大、濾波、整形、解調(diào)再生還原為信號(hào)，該信號(hào)可以直接被單片機(jī)讀取，還原成控制信號(hào)，完成對(duì)各種電器的控制。而在上行鏈路中，當(dāng)設(shè)備有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，其數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)連接的適配器處理，按照一定規(guī)則，在某一時(shí)間通過(guò)適配器的光源發(fā)射出去。受限于功耗及人眼安全性問(wèn)題，適配器的光源功率較小、方向性較強(qiáng)。設(shè)備的發(fā)射不能被設(shè)備和感知監(jiān)聽(tīng)，只能被接入控制器連接的光學(xué)探測(cè)器接收到。接入控制器捕獲到信號(hào)后，立即將數(shù)據(jù)通過(guò)其連接的白光照明光源轉(zhuǎn)發(fā)，這時(shí)設(shè)備和收到該轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)，于是知道上行信道被占用。接入控制器連接的照明光源和光學(xué)探測(cè)器有較大的覆蓋范圍，和接入控制器的接收轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制保證了網(wǎng)內(nèi)各接入用戶設(shè)備的信道監(jiān)聽(tīng)。光鑰匙和智能移動(dòng)終端相結(jié)合，可以很好的運(yùn)用Android系統(tǒng)開(kāi)發(fā)手機(jī)AAP光密鑰軟件，Android系統(tǒng)是基于Linux的一個(gè)開(kāi)源的操作系統(tǒng)，主要是使用在移動(dòng)終端(手機(jī)和平板)中。Android系統(tǒng)和其他的系統(tǒng)平臺(tái)相比，有很大的優(yōu)勢(shì)。它的優(yōu)勢(shì)最主要的體現(xiàn)在它的開(kāi)放性。Android系統(tǒng)是完全開(kāi)源的系統(tǒng)，所有的愛(ài)好者和廠商都可以參與到Android系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中來(lái)，這就為Android系統(tǒng)的發(fā)展打下了很好基礎(chǔ)。Android系統(tǒng)已經(jīng)成為了全球裝機(jī)量第一大的系統(tǒng)。Android系統(tǒng)的另一大優(yōu)勢(shì)就是基于谷歌公司的平臺(tái)，谷歌公司的地圖、搜索、郵箱等服務(wù)產(chǎn)品，能夠無(wú)縫的應(yīng)用到Andr1d系統(tǒng)中去。
[0050]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于移動(dòng)端光控智能控制家居系統(tǒng)，其特征在于，包括中央處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路、電源電路、光電檢測(cè)模塊、開(kāi)關(guān)電路、前置放大器、主放大器、濾波電容、反相器;所述手中央處理器連接光鑰匙模塊;所述光鑰匙模塊內(nèi)設(shè)置有智能移動(dòng)終端，基于智能移動(dòng)終端操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動(dòng)終端的軟件模塊，通過(guò)智能移動(dòng)終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動(dòng)終端的min-USB 口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動(dòng)終端OTG功能，經(jīng)過(guò)外部驅(qū)動(dòng)模塊加載到LED燈上，通過(guò)LED來(lái)完成秘鑰信息的傳送;所述電源電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路;所述電源電路內(nèi)設(shè)置有太陽(yáng)能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路;LED燈根據(jù)信號(hào)指令快速通斷，所述光電檢測(cè)模塊快速響應(yīng)，對(duì)每一次接通都接收并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，即為高電平，而每次斷開(kāi)即為低電平，然后由后端的開(kāi)關(guān)電路、前置放大器、主放大器、濾波電容、反相器處理，輸出穩(wěn)定的方波信號(hào)用于控制家用電器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于移動(dòng)端光控智能控制家居系統(tǒng)，其特征在于，所述的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB、輸入輸出模塊1B和內(nèi)部連線三個(gè)部分;FPGA利用小型查找表(16 X 1RAM)來(lái)實(shí)現(xiàn)組合邏輯，每個(gè)查找表連接到一個(gè)D觸發(fā)器的輸入端，觸發(fā)器再來(lái)驅(qū)動(dòng)其他邏輯電路或驅(qū)動(dòng)1/0，由此構(gòu)成了既可實(shí)現(xiàn)組合邏輯功能又可實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊;FPGA的邏輯是通過(guò)向內(nèi)部靜態(tài)存儲(chǔ)單元加載編程數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯(lián)接方式，并最終決定了FPGA所能實(shí)現(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA允許無(wú)限次的編程。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于移動(dòng)端光控智能控制家居系統(tǒng)，其特征在于，所述光電檢測(cè)模塊輸出電流在1.5μΑ至3.5μΑ之間，而在關(guān)閉頂棚光源且窗簾打開(kāi)的自然光照射下有約0.2μΑ的輸出；所發(fā)送密鑰為T(mén)TL電平信號(hào)，S卩+5V表示高電平“1”，0V表示低電平“O”；基于TTL信號(hào)電平特點(diǎn)，選用低成本、小體積PNP型貼片三極管S8550及其相關(guān)外圍器件，構(gòu)成了LED驅(qū)動(dòng)電路;光鑰匙是基于單片機(jī)STC12C2052AD設(shè)計(jì)的一種發(fā)送端;光鑰匙可以發(fā)送不同的密鑰，所述光鑰匙模塊不是一個(gè)簡(jiǎn)單的一對(duì)一的裝置，而是一個(gè)一對(duì)多的裝置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于移動(dòng)端光控智能控制家居系統(tǒng)，其特征在于，所述開(kāi)關(guān)電路包括P溝道增強(qiáng)型MOS管Ml與N溝道增強(qiáng)型MOS管M2組成第一反相器;P溝道增強(qiáng)型MOS管M3與N溝道增強(qiáng)型MOS管M4組成第二反相器;N溝道增強(qiáng)型MOS管M5與P溝道增強(qiáng)型MOS管M6組成CMOS傳輸門(mén);a端連接光電檢測(cè)模塊輸出、b端連接后端放大電路輸入。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于移動(dòng)端光控智能控制家居系統(tǒng)，其特征在于，所述前置放大器是跨阻放大器，所述跨阻放大器通過(guò)跨接在輸入端和輸出端的反饋電阻構(gòu)成電壓并聯(lián)負(fù)反饋結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于移動(dòng)端光控智能控制家居系統(tǒng)，其特征在于，在跨阻放大電路上設(shè)置有六組不同阻值R與所述開(kāi)關(guān)電路并聯(lián)，分別為I ΚΩ、5ΚΩ、10ΚΩ、20KΩ、50ΚΩ、100 ΚΩ ;當(dāng)要選用其中一個(gè)跨阻時(shí)，將這個(gè)電阻開(kāi)關(guān)電路的SEL接電源，其余5組開(kāi)關(guān)電路都接地即可實(shí)現(xiàn);所述六個(gè)跨阻能保證跨阻放大器在ΙμΑ至20μΑ的寬輸入范圍內(nèi)皆可獲得理想的輸出。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于移動(dòng)端光控智能控制家居系統(tǒng)，其特征在于，所述主放大器由四個(gè)基本差分單元直接耦合組成，并在輸出至輸入端連接有失調(diào)補(bǔ)償回路。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于移動(dòng)端光控智能控制家居系統(tǒng)，其特征在于，所述主放大器還包括一差分單元，所述差分單元，為雙端輸入雙端輸出。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于移動(dòng)端光控智能控制家居系統(tǒng)，其特征在于，所述失調(diào)補(bǔ)償回路是RC低通濾波負(fù)反饋，在輸出與輸入端接入RC低通濾波負(fù)反饋，消除交流信號(hào);所述輸出端還包括一個(gè)反相。10.—種利用上述1-9任一項(xiàng)所述的LED照明智能控制系統(tǒng)的光接收裝置的LED照明智能家居網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其特征在于，包括一個(gè)接入控制器，連接于外部網(wǎng)絡(luò);多個(gè)白光LED照明光源連接于接入控制器;多個(gè)光學(xué)探測(cè)器，連接于接入控制器;個(gè)適配器；以及多個(gè)用戶設(shè)備，連接于多個(gè)適配器，并通過(guò)所述多個(gè)適配器進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收;所述接入控制器和適配器中均包含有一個(gè)光學(xué)無(wú)線通信協(xié)議模塊，該光學(xué)無(wú)線通信協(xié)議模塊控制數(shù)據(jù)幀在自白光LED照明光源到適配器的下行鏈路以及自適配器到光學(xué)探測(cè)器的上行鏈路中進(jìn)行傳輸；所述接入控制器用于驅(qū)動(dòng)白光LED照明光源和光學(xué)探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)電學(xué)信號(hào)與光學(xué)信號(hào)相互轉(zhuǎn)換，且所述接入控制器具備與外部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信接口，執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸控制協(xié)議;所述適配器具有發(fā)射光源和光學(xué)探測(cè)器，且能夠驅(qū)動(dòng)自身具有的發(fā)射光源和光學(xué)探測(cè)器，具備與不同用戶設(shè)備交換數(shù)據(jù)的接口，執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸控制協(xié)議;所述適配器具有的發(fā)射光源是符合人眼安全標(biāo)準(zhǔn)的LED或激光器;所述適配器具有的發(fā)射光源，其發(fā)射的光學(xué)信號(hào)至少覆蓋到一個(gè)與接入控制器連接的光學(xué)探測(cè)器;所述適配器具有的光學(xué)探測(cè)器至少在一個(gè)白光LED照明光源光學(xué)信號(hào)的覆蓋范圍內(nèi)。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK106054628SQ201610413657
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年6月14日
【發(fā)明人】楊定寬
【申請(qǐng)人】蘇州邁奇杰智能技術(shù)有限公司