本申請涉及一種自動家居門，更具體地涉及一種具有更低功耗及安全性的家居門系統(tǒng)。

背景技術：

隨著自動控制技術的發(fā)展，具有自動解鎖功能的家居用門具有越來越廣泛的應用。通常，家居門的自動解鎖功能是借助能夠發(fā)出與設置于門扇結構中的門鎖控制裝置匹配的射頻信號的門禁卡來實現(xiàn)的。然而，這種自動解鎖機制下，門禁卡的射頻信息容易被復制，安全性不夠，且門禁卡由于需要持續(xù)或定時發(fā)出射頻信號而具有較大的功耗，導致其使用壽命不足。

技術實現(xiàn)要素：

基于上述缺陷，本發(fā)明提供了一種自動家居門，其包括門禁卡和門扇機構。所述門扇結構包括門鎖、門鎖驅動電機、射頻定位模塊和語音控制模塊；所述門禁卡上設置有彼此間隔一定距離的兩個射頻天線k1和k2、射頻信號收發(fā)電路、射頻信號-直流電壓轉換電路、微控制器及電源。其中，所述射頻定位模塊包括兩個彼此間隔一定距離設置的射頻天線m1和m2、以及射頻信號收發(fā)電路；所述語音控制模塊包括麥克風、聲音識別單元、開關單元、模數(shù)轉換單元及語音控制單元。

所述門扇結構的射頻定位模塊通過所述兩個射頻天線m1、m2發(fā)射射頻信號，所述射頻天線m1、m2發(fā)射的射頻信號的強度被選擇成在僅可第一預定范圍內被檢測到。所述門禁卡上的微處理器被設置成，當所述門禁卡位于所述第一預定范圍之外，射頻天線k1和k2未接收到來自所述射頻天線m1和m2的射頻信號時，處于休眠狀態(tài)，所述射頻天線k1和k2不發(fā)射射頻信號；當所述門禁卡進入所述第一預定范圍內，所述射頻天線k1和k2接收到來自所述射頻天線m1和m2的射頻信號時，所述門禁卡的射頻信號收發(fā)電路將接收到的射頻信號傳遞給所述射頻信號-直流電壓轉換電路。所述射頻信號-直流電壓轉換電路將所述接收到的射頻信號轉換為適于激活所述微控制器使其進入工作狀態(tài)的直流電壓信號。所述微控制器在進入工作狀態(tài)后，控制所述兩個射頻天線k1和k2發(fā)射射頻信號，所述兩個射頻天線k1和k2所發(fā)出的射頻信號由所述兩個射頻天線m1、m2接收，從而形成四路射頻信號傳輸路徑；所述射頻定位模塊基于所述四路射頻信號傳輸路徑上的射頻信號強度變化確定所述門禁卡與所述門扇結構的相對方位關系。當所述射頻定位模塊確定所述門禁卡相對于所述門扇結構處于第二預定方位時，所述語音控制模塊的麥克風采集聲音指令，并將所述聲音指令傳送給所述聲音識別單元；所述聲音識別單元將所述聲音指令直接與預設音頻信號進行比較，如果比較結果相符，則激活所述語音控制單元，同時通過所述切換開關單元將所述聲音指令傳送給所述模數(shù)轉換單元以將所述聲音指令變換成數(shù)字語音信號；所述語音控制單元從所述數(shù)字語音信號中提取特定的語音特征信號，并將其與預設的語音特征信號進行比對，如果比對結果相符，則繼續(xù)執(zhí)行完整的語音識別功能以識別相應的語音指令，否則重新進入非工作狀態(tài)。當所述語音控制單元識別出與解鎖相關的預設指令時，則發(fā)送控制信號以驅動所述門鎖驅動電機工作。

進一步地，當所述門禁卡在預定時間內未接收到來自所述天線m1和m2發(fā)出的射頻信號時，所述門禁卡的微控制器進入非工作狀態(tài)，以減少功率的消耗。

更具體地，所述射頻信號-直流電壓轉換電路可以包括阻抗匹配電路及三級整流升壓電路。其中，所述阻抗匹配電路由電感L1串聯(lián)由電容C1與電感L2并聯(lián)的并聯(lián)電路而構成，所述電感L1、L2及電容C1的大小選擇成使得所述阻抗匹配電路的等效阻抗與所述天線k1、k2的輸出阻抗匹配；所述阻抗匹配電路的輸出端連接由電容C2、C5與二極管D1、D2構成的第一級整流升壓電路，其中，所述第一級整流升壓電路的輸入端經(jīng)所述電容C2連接所述二極管D1的負極和所述二極管D2的正極，所述第一級整流升壓電路的輸出端連接所述二極管D2的負極且經(jīng)所述電容C5連接所述二極管D1的正極，所述二極管D1的正極接地；電容C3、C6與二極管D3、D4構成第二級整流升壓電路，其中，所述第二級整流升壓電路的輸入端經(jīng)所述電容C3連接所述二極管D3的負極和所述二極管D4的正極，所述第二級整流升壓電路的輸出端連接所述二極管D4的負極且經(jīng)所述電容C6及電阻R1連接所述二極管D3的正極，所述二極管D3的正極經(jīng)所述電阻R1接地，所述第一級整流升壓電路的輸出端連接所述二極管D3的正極，所述阻抗匹配電路的輸出端連接所述第二級整流升壓電路的輸入端；電容C4、C7與二極管D5、D6構成第三級整流升壓電路，所述第三級整流升壓電路的輸入端經(jīng)所述電容C4連接所述二極管D5的負極和所述二極管D6的正極，所述第三級整流升壓電路的輸出端連接所述二極管D6的負極且經(jīng)所述電容C7接地，所述二極管D5的正極經(jīng)所述電容C6接地；所述第二級整流升壓電路的輸出端連接所述二極管D5的正極，所述阻抗匹配電路的輸出端連接所述第三級整流升壓電路的輸入端。

進一步地，所述門扇結構中還可以包括功率放大電路，用于對所述語音控制模塊響應于所述聲音指令發(fā)出的所述控制信號進行放大，以使其足以驅動所述門鎖驅動電機。

進一步地，所述語音控制模塊響應于所述聲音指令發(fā)出的所述控制信號可以為兩路方波驅動信號。

更具體地，所述功率放大電路可以包括IR驅動芯片及四個MOS晶體管Q1、Q2、Q3、Q4，其中所述語音控制模塊輸出的兩路方波控制信號被輸入所述IR驅動芯片的Hin和Lin端口，所述IR驅動芯片的SD端口經(jīng)電容C21、電阻R21及二極管D21的并聯(lián)電路連接地，同時Vcc端口經(jīng)二極管D22連接VB端口；所述IR驅動芯片的Ho端口經(jīng)電阻R22連接所述晶體管Q1、Q4的G極，Lo端口經(jīng)電阻R23連接所述晶體管Q2、Q3的G極；所述晶體管Q1、Q2、Q3及Q4的S極分別連接二極管D23、D24、D25及D26的正極，所述晶體管Q1、Q2、Q3及Q4的D極分別連接所述二極管D23、D24、D25及D26的負極；所述晶體管Q1、Q4的D極連接直流電壓Vcc，所述晶體管Q2、Q4的S極連接地；所述晶體管Q1的S極連接所述晶體管Q2的D極，所述晶體管Q3的D極連接所述晶體管Q4的S極；所述晶體管Q1的S極和所述晶體管Q3的D極分別連接所述功率放大電路的兩個輸出端。

更具體地，所述IR驅動芯片用于實現(xiàn)所述語音控制模塊發(fā)出的所述控制信號與所述晶體管之間的電壓適配。

附圖說明

現(xiàn)在，將參考附圖以示例的方式詳細描述本發(fā)明的實施例，其中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的自動家居門的示意圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的射頻信號-直流電壓轉換電路的原理圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的用于門鎖驅動電機的控制信號的功率放大電路的原理圖。

具體實施方式

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的自動家居門系統(tǒng)包括由授權人員攜帶的門禁卡以及包括門鎖、門鎖驅動電機、射頻定位模塊和語音控制模塊的門扇機構。

該門禁卡上可以設置有彼此間隔一定距離的兩個射頻天線k1、k2，射頻信號收發(fā)電路，微控制器及電源。該門扇結構中的射頻定位模塊可以同樣包括兩個彼此間隔一定距離設置的射頻天線m1、m2及射頻信號收發(fā)電路。

在遠離門扇結構的情況下，例如在辦公場所，門禁卡上的微處理器處于休眠狀態(tài)，射頻天線k1、k2不發(fā)射射頻信號，相應地，門禁卡處于極低功耗狀態(tài)。

門扇結構中的射頻定位模塊可以通過兩個射頻天線m1、m2發(fā)射射頻信號，所述射頻信號的強度被選擇成在預定范圍內可以被檢測到。

當攜帶門禁卡的授權人員進入門扇結構所發(fā)射的射頻信號覆蓋范圍時，門禁卡上的射頻天線k1、k2將接收到來自門扇結構的兩個射頻天線m1和m2發(fā)出的射頻信號。門禁卡中的射頻信號收發(fā)電路將該射頻信號傳遞給射頻信號-直流電壓轉換電路，該轉換電路將射頻信號轉換為直流電壓信號。該直流電壓信號被傳遞給門禁卡的微控制器以將其激活，使得門禁卡進入工作狀態(tài)。當門禁卡在預定時間內未接收到來自門扇結構的射頻信號時，門禁卡的微控制器將重新進入非工作狀態(tài)，減少門禁卡對功率的消耗，從而延長門禁卡的電源的使用時間。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的門禁卡的射頻信號-直流電壓轉換電路。如圖2所示，天線的信號輸出端連接由電感L1與電容C1和電感L2并聯(lián)構成的阻抗匹配電路，其中電感L1、L2及電容C1的大小選擇成其并聯(lián)形成的電路的等效阻抗與天線的阻抗相匹配，從而使得天線輸出信號的反射最小，同時還能起到濾波的作用。

阻抗匹配電路的輸出端連接由電容C2、C5與二極管D1、D2構成的第一級整流升壓電路，在該第一級整流升壓電路中，輸入端經(jīng)電容C2連接二極管D1的負極和二極管D2的正極，輸出端連接二極管D2的負極且經(jīng)電容C5連接二極管D1的正極，二極管D1的正極接地。

電容C3、C6與二極管D3、D4構成第二級整流升壓電路，在該第二級整流升壓電路中，輸入端經(jīng)電容C3連接二極管D3的負極和二極管D4的正極，輸出端連接二極管D4的負極且經(jīng)電容C6及電阻R1連接二極管D3的正極，二極管D3的正極經(jīng)電阻R1接地。第一級整流升壓電路的輸出端連接二極管D3的正極，阻抗匹配電路的輸出端連接第二級整流升壓電路的輸入端。

電容C4、C7與二極管D5、D6構成第三級整流升壓電路，在該第三級整流升壓電路中，輸入端經(jīng)電容C4連接二極管D5的負極和二極管D6的正極，輸出端連接二極管D6的負極且經(jīng)電容C7接地，二極管D5的正極經(jīng)電容C6接地。第二級整流升壓電路的輸出端連接二極管D5的正極，阻抗匹配電路的輸出端連接第三級整流升壓電路的輸入端。

第三極整流升壓電路的輸出端將連接單片機以提供直流電壓信號。

借助該射頻信號-直流電壓轉換電路，可以在門禁卡進入關于門扇機構的預定范圍內即開始進入工作狀態(tài)，以便進行后續(xù)操作。

當門禁卡(微控制器)進入工作狀態(tài)時，微控制器控制兩個射頻天線k1、k2向外發(fā)出射頻信號，射頻天線k1、k2所發(fā)出的射頻信號由設置于門扇結構上的射頻天線m1、m2所接收，形成k1-m1、k1-m2、k2-m1及k2-m2四路射頻信號傳輸路徑。基于射頻信號強度隨著傳輸距離增加而下降的原理，通過檢測四路信號傳輸路徑上的信號強度變化能夠確定各傳輸路徑的長度，即四個天線k1、k2、m1和m2之間的相對距離，由于天線k1和k2按照預定布置設置在門禁卡上，天線m1和m2按照另一預定布置設置在門扇結構上，因此基于這四個天線彼此之間的相對距離關系，可以較為精確地確定其上設置有天線k1、k2的門禁卡與其上設置有天線m1、m2的相對方位關系。借助本發(fā)明的這種多天線設置，可以直接在兩個設備之間實現(xiàn)兩者相對方位的精確定位。

當借助射頻定位模塊確定門禁卡(攜帶門禁卡的授權人員)處于預定方位范圍內時，由語音控制模塊接收諸如“開門”或其他預設的聲音指令。

語音控制模塊包括麥克風、聲音識別單元、開關單元、模數(shù)轉換單元及語音控制單元。聲音識別單元采用低功耗器件，其借助聲音模擬信號的比對實現(xiàn)簡單的聲音識別功能。麥克風將采集到的聲音信號傳送給聲音識別單元，聲音識別單元將該聲音信號直接與預設的音頻信號進行比較，如果比較結果相符，則激活語音控制單元，同時通過切換開關單元將該聲音信號傳送給模數(shù)轉換單元以將該聲音信號變換成數(shù)字語音信號。該數(shù)字語音信號被傳送給語音控制單元，語音控制單元從該數(shù)字語音信號中提取特定的語音特征信號，并將其與預設的語音特征信號進行比對，如果比對結果相符，則繼續(xù)執(zhí)行完整的語音識別功能以識別相應的語音指令，否則重新進入非工作狀態(tài)，以減少功耗。在本發(fā)明中，語音控制單元可以為單片機的形式。當語音控制單元識別出與解鎖相關的預設指令時，則發(fā)送控制信號以驅動門鎖驅動電機工作。

由于單片機輸出的控制信號不能直接驅動電機，因此在本發(fā)明中還設置如圖3所示的功率放大電路對該控制信號進行放大，以使其足以用于驅動門鎖驅動電機。

如圖3所示，該功率放大電路主要包括IR驅動芯片及四個MOS晶體管Q1至Q4。具體而言，在該功率放大電路中，單片機輸出的兩路方波控制信號被輸入IR驅動芯片的Hin和Lin端口，IR驅動芯片的SD端口經(jīng)電容C21、電阻R21及二極管D21的并聯(lián)電路連接地，同時Vcc端口經(jīng)二極管D22連接VB端口。IR驅動芯片的Ho端口經(jīng)電阻R22連接晶體管Q1、Q4的G極，Lo端口經(jīng)電阻R23連接晶體管Q2、Q3的G極。晶體管Q1、Q2、Q3及Q4的S極分別連接二極管D23、D24、D25及D26的正極，D極分別連接二極管D23、D24、D25及D26的負極。晶體管Q1、Q4的D極連接直流電壓Vcc，Q2、Q4的S極連接地。晶體管Q1的S極連接Q2的D極，晶體管Q3的D極連接Q4的S極。晶體管Q1的S極和晶體管Q3的D極分別連接功率放大電路的兩個輸出端。其中，IR驅動芯片不僅可以用于實現(xiàn)輸入控制信號與晶體管之間的電壓適配關系，而且還可以防止晶體管出現(xiàn)同時導通而導致電路短路。

借助該功率放大電路，在語音控制模塊識別出有關解鎖的聲音指令時，可以由其中的單片機輸出控制信號來驅動門鎖驅動電機工作，實現(xiàn)門鎖的自動開啟。

基于上述描述可知，本發(fā)明所公開的自動家居門能夠智能且安全地實現(xiàn)授權人員的自動識別及門扇的自動開啟功能。此外，借助本發(fā)明針對門禁卡及門扇相應控制模塊及電路結構的優(yōu)化設計，本發(fā)明中的門禁卡能在較低的功耗下工作，從而大大提高其使用壽命，同時門扇結構的功耗也得到改善，使得整個家居門系統(tǒng)具有很好的綠色環(huán)保特色。

可選地，本發(fā)明的自動家居門還可以用于廚房的自動門。其中，為了防止在啟動開門動作之后，門在人進入廚房過程中關閉而對人造成夾閉傷害，還可以設置光線傳感器及壓力傳感器，其中所述壓力傳感器可以例如設置在門前地墊下方。在本發(fā)明中，該用于廚房的自動家居門可以被設置成當該光線傳感器及壓力傳感器檢測到人未離開門扇行進路徑時，保持門扇處于開啟狀態(tài)。進一步地，該用于廚房的自動家居門還可以通過WiFi信號與諸如抽油煙機等廚房設備建立通信，以便當諸如抽油煙機等廚房設備被開啟時，該自動家居門處于自動關閉狀態(tài)。

在前面的說明中，已經(jīng)參照本發(fā)明的具體示例性實施例對本發(fā)明的原理進行了描述。但是，對于本領域技術人員顯而易見的是，在不背離所附權利要求限定的本發(fā)明的精神及范圍的情況下，可以對本發(fā)明進行各種修改或改變。因此，應當將說明書及其附圖視為示例性而非限制性的。