專利名稱：網(wǎng)絡(luò)型住宅照明和家電控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及用無線遙控對照明及家電系統(tǒng)進行控制的裝置，特別是一種基于分布式網(wǎng)絡(luò)的對燈光和家電進行控制的裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的照明和家電控制一般是現(xiàn)場式的。對于燈光控制，傳統(tǒng)的方法是利用墻壁開光，在不使用雙聯(lián)開關(guān)的情況下，將無法開關(guān)另一場所的燈光。即使使用了雙聯(lián)開關(guān)，對于有“在任意位置開關(guān)燈光”要求的用戶，這種解決方案也是無法滿足要求的。
目前市出售的無線燈光控制器，由于無線接收部分和燈光控制器是一起的，只能控制單個燈光，無法實現(xiàn)燈光和電器的組合控制、場景控制。同時無線燈光控制器無法構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，也就無法構(gòu)成無線接收網(wǎng)絡(luò)，這樣對于較大的場所，這種方式的無線遙控器由于其本身的發(fā)送功率的限制，他們對較遠位置的燈光將無法實現(xiàn)控制功能。而對于DVD、音響、電視機等家電產(chǎn)品，目前市場上的產(chǎn)品仍以紅外遙控為主，要想在家中任意位置對它們進行控制，顯然也是不可能的。
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，通過Internet(國際互聯(lián)網(wǎng))對住宅燈光和家電進行控制也出現(xiàn)了多種方案，但多數(shù)系統(tǒng)比較復(fù)雜，成本高，有的抗干擾性能不理想，不易被普通用戶接受。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有產(chǎn)品的上述不足，本實用新型提供一種網(wǎng)絡(luò)型住宅照明和家電控制裝置，以方便用戶對各種燈光和電器的控制。
本網(wǎng)絡(luò)型住宅照明和家電控制裝置包括至少一個無線接收模塊、紅外遙控模塊、至少一個智能插座模塊、至少一個燈光控制模塊、無線遙控器以及電源，除無線遙控器外，所述各模塊均接于通信總線上。
其中，所述無線接收模塊含CPU、電源電路以及接于CPU相應(yīng)端口的E2PROM、無線接收電路、通信接口電路，CPU的輸入接口接按鍵，輸出接口接狀態(tài)指示燈。
紅外遙控模塊含CPU、電源電路以及接于CPU相應(yīng)接口的E2PROM、RAM、紅外發(fā)送電路、紅外接收電路、通信接口電路，CPU的輸入接口接按鍵、輸出接口接狀態(tài)指示燈。
智能插座模塊含CPU、電源電路以及接于CPU相應(yīng)接口的E2PROM、通信接口電路和繼電器，市電通過繼電器的輸出回路接插孔，CPU的輸入接口接按鍵、輸出接口接狀態(tài)指示燈。
燈光控制模塊含CPU1、CPU2、電源電路，CPU1與CPU2通過總線相連，CPU1的相應(yīng)接口接有按鍵、E2PROM、通信接口電路和狀態(tài)指示燈，CPU2的輸出接口接繼電器1、繼電器2和可控硅調(diào)光電路的輸入端，可控硅調(diào)光電路的另一輸入端接繼電器1的輸出端，市電分別通過可控硅調(diào)光電路和繼電器2的輸出回路接兩個燈座。所述通信總線采用CanBus的接口芯片82C250，解決了分布式網(wǎng)絡(luò)中多個終端搶用總線的問題，同時解決了完全采用CanBus總線需要高成本的問題。當(dāng)有一個控制命令在網(wǎng)絡(luò)上傳輸時，連接在網(wǎng)絡(luò)上的所有模塊都會接收到該命令，各模塊根據(jù)其E2PROM的內(nèi)容判斷該條命令對自己是否有效，如有效，則從其內(nèi)部的E2PROM找出該命令對應(yīng)的動作解釋，再去執(zhí)行該動作。
采用本網(wǎng)絡(luò)型住宅照明和家電控制裝置，用戶可以實現(xiàn)多點控制，即可以在家中的任意位置對各種燈光和電器進行控制；可以實現(xiàn)各種場景控制，用戶只需輕輕按下一個按鍵，系統(tǒng)將自動打開多組燈光或關(guān)閉多組燈光，同時將各燈光置于預(yù)設(shè)的亮度。
用戶可以通過電話遠程開啟家中空調(diào)(或其他電器)，達到一進家門就可享受空調(diào)機的目的，出門時，還可對忘關(guān)閉的空調(diào)機進行關(guān)閉控制。
系統(tǒng)如通過TCP/IP模塊連接到Internet網(wǎng)絡(luò)，用戶還可以通過Web網(wǎng)頁直觀的對家中的燈光和電器進行控制，家中的燈光和電器的運行狀態(tài)也可通過Web網(wǎng)頁直觀的顯示出來。


圖1是本實用新型控制裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2是其無線接收模塊電路方框圖；圖3是圖2無線接收模塊實施例電路圖圖4是其紅外控制模塊電路框圖；圖5是其智能插座模塊電路框圖；圖6是其燈光控制模塊電路框圖；圖7是其電話模塊電路方框圖；圖8是其TCP/IP接口模塊電路方框圖；具體實施方式
以下結(jié)合附圖進一步說明。
如結(jié)構(gòu)圖1所示，本控制裝置包括無線接收模塊、紅外遙控模塊、智能插座模塊、燈光控制模塊、無線遙控器及電源，除無線遙控器外，所述各模塊均接于CAN總線上。在實際的控制過程中，往往存在多點同時控制以及各模塊同時向總線反饋其狀態(tài)，這樣就存在對總線的競爭使用問題，傳統(tǒng)的485網(wǎng)絡(luò)是無法實現(xiàn)的。正是考慮到這些情況，本控制裝置是建立在分布式網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的，其分布式網(wǎng)絡(luò)采用的是CAN總線(CAN總線是由德國Bosch公司開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，它是一種多主總線)技術(shù)。由于CAN總線可以解決數(shù)據(jù)在傳輸過程中的數(shù)據(jù)沖撞問題，實現(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò)。如使用其全套解決方案，則成本又太高，因此本實用新型提出了一種全新的解決方案，即僅僅使用了CAN總線的物理接口芯片82C250，總線通訊控制器的功能則完全由單片機實現(xiàn)，這樣整個系統(tǒng)的成本大為降低，與普通的485網(wǎng)絡(luò)的成本接近。
傳統(tǒng)的控制技術(shù)中，一個命令包括控制對象和控制行為，即一條命令往往要說明要控制誰以及讓他干什么。本控制裝置提出了一種新的控制方法，即一個特定的控制命令只是一串特殊的數(shù)據(jù)，這串?dāng)?shù)據(jù)和其他控制命令決不雷同。連接在網(wǎng)絡(luò)上的其他控制模塊受到該串?dāng)?shù)據(jù)后，將檢索其內(nèi)部的E2PROM的內(nèi)容，找出相應(yīng)命令對應(yīng)的動作解釋，再去執(zhí)行該動作。這樣，對于一個命令要求實現(xiàn)多個動作的操作就很簡單了。當(dāng)有一個控制命令在網(wǎng)絡(luò)上傳輸時，連接在網(wǎng)絡(luò)上的所有模塊都會接收到該命令，各模塊根據(jù)其E2PROM的內(nèi)容自己判斷該條命令對自己是否有效，如有效則執(zhí)行相應(yīng)動作。
各模塊E2PROM中命令的解釋是通過編程接口模塊由特定的編程軟件下載下去的。在編程軟件中，可以方便、直觀的建立系統(tǒng)中各模塊的控制與被控制關(guān)系。例如，它可以方便的定義當(dāng)無線遙控器上的某一個按鍵被按下時，客廳的射燈關(guān)閉，客廳的燈光調(diào)到30％的亮度，客廳的電視機打開。計算機通過串口和編程接口連接，而編程接口的另外一個端口與分布式網(wǎng)絡(luò)連接，這樣，上述的控制與被控制關(guān)系就可以下載到特定模塊的E2PROM中了。
由于該總線僅僅用于燈光和電器的控制，因此在實際實用過程中對CanBus總線協(xié)議進行了一些簡化?？偩€中僅僅保留了兩種消息包數(shù)據(jù)消息包和RTR消息包。消息包中數(shù)據(jù)部分被劃分為三種數(shù)據(jù)類型控制數(shù)據(jù)、直接控制數(shù)據(jù)、狀態(tài)反饋數(shù)據(jù)以及編程數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)奶囟ǖ陌存I信息屬控制數(shù)據(jù)類型；遠程通過電話和Internet網(wǎng)絡(luò)控制時在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就是直接控制數(shù)據(jù)，而遠程通過電話和Internet網(wǎng)絡(luò)查詢設(shè)備狀態(tài)時在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就是狀態(tài)反饋數(shù)據(jù)；編程數(shù)據(jù)類型是在對各種控制模塊的E2PROM下載程序時在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
其無線接收模塊電路結(jié)構(gòu)見圖2和圖3。無線接收模塊含CPU、電源電路以及接于CPU相應(yīng)接口的E2PROM、無線接收電路、通信接口電路，CPU的輸入接口接按鍵，輸出接口接狀態(tài)指示燈。
電源為通用電路，由整流橋U5，穩(wěn)壓電路U9，與U9的1、3腳連接的二極管D2，以及濾波電容C9、C10、C11組成。壓敏元件DS5起保護作用，F(xiàn)2(自恢復(fù)保險絲)的作用是當(dāng)模塊內(nèi)部短路時切斷電源的輸入。無線接收電路由接收芯片UI，輸入線圈L2、L3，UI的若干外圍元件C1、R5、R8、R9、R10、R11、R1、Z1組成。該電路簡單，外圍器件較少，接收靈敏度高，其接受頻率為433MHz。U7是中央處理器(CPU)，可采用89C2051芯片等。U10為非易失型存儲器(E2PROM)，采用25045芯片，U10接在CPU的P1.2-1.5端。雙路發(fā)光二極管D3、R12、R14構(gòu)成狀態(tài)指示接口電路，接在CPU的P1.0-1.1腳。K1是按鍵。通信接口電路由U11和R13構(gòu)成，U11為82C350芯片，82C350的1、4腳分別接CPU的T1和INT1端，82C350的6、7腳接通信總線。
由于82C250(U11)容許兩個或兩個以上的節(jié)點同時發(fā)送數(shù)據(jù)，但總線的狀態(tài)是確定的，即為各個節(jié)點發(fā)出狀態(tài)“線與”的狀態(tài)。如果總線的狀態(tài)與節(jié)點發(fā)出的狀態(tài)一致，說明該節(jié)點正在有效的占據(jù)總線；反之說明已經(jīng)失去對總線的控制，應(yīng)當(dāng)立即從發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)返回接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)。正是利用了82C250這個特性，在參考了CanBus總線接口規(guī)范的基礎(chǔ)上，本實用新型利用單片機買現(xiàn)了分布式網(wǎng)絡(luò)。
在實際使用中，由于存在多個用戶同時使用的情況，為了避免彼此之間的相互干擾，每個無線遙控器的發(fā)送的信息包的內(nèi)容包含了三個字節(jié)的ID。此ID的描述范圍有一千六百多萬種，幾個相鄰用戶使用的無線遙控器ID相同的概念基本為零。每個無線遙控器要想在某個系統(tǒng)中使用，都需要和系統(tǒng)中的無線接收模塊進行“對碼”，即讓該接收模塊認識這個無線遙控器所發(fā)送的ID，并將該ID存入其E2PROM中。當(dāng)無線接收模塊下次接收到同樣的ID時，他將會把附在ID后面的命令發(fā)送到總線上，其他模塊收到該命令后將會執(zhí)行相應(yīng)的動作。
無線接收模塊的對碼區(qū)域有五個。當(dāng)無線接收模塊在轉(zhuǎn)發(fā)無線信號時，會根據(jù)所接收的無線ID位于哪一個對碼區(qū)域在網(wǎng)絡(luò)控制命令前加不同的標(biāo)識字節(jié)。通過以上描述可知，本實用新型容許在一個系統(tǒng)中可以有五種同型號但有著不同控制功能的無線遙控器。同時，每個無線接收模塊的對碼區(qū)域可以接收8個不同的無線遙控器的對碼。
由于無線發(fā)送和無線接收的距離都是有限的，在較大的場所單靠一個無線接收模塊要想實現(xiàn)無線控制，其可靠性就會得不到保證。本裝置中可以配置多個無線接收模塊，任一無線接收模塊收到無線信號，都會將該信號在無線網(wǎng)絡(luò)上傳輸，保證了在大型場所遠距離進行控制的可靠性。同時，為了避免多個無線模塊重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)同樣的無線控制信號，無線模塊在程序設(shè)計時規(guī)定如無線模塊在500ms內(nèi)沒有收到即將要轉(zhuǎn)發(fā)無線控制信號，他將轉(zhuǎn)發(fā)這個無線控制信號，否則放棄轉(zhuǎn)發(fā)這個無線控制信號，保證了控制信號的準(zhǔn)確性。
參照圖4，紅外控制模塊含CPU、電源電路以及接于CPU相應(yīng)接口的E2PROM、RAM、紅外發(fā)送電路、紅外接收電路、通信接口電路，CPU的輸入接口接按鍵、輸出接口接狀態(tài)指示燈。紅外控制模塊的通信部分和無線接收模塊的通信部分相同。紅外控制模塊具有自學(xué)習(xí)功能，同時可學(xué)習(xí)空調(diào)機的四個動作、電視機的七個動作、VCD/DVD的七個動作，一個模塊可同時控制上述的三種設(shè)備。紅外控制模塊學(xué)習(xí)到的數(shù)據(jù)存放在E2PROM中，當(dāng)需要對某種設(shè)備執(zhí)行某個操作時，模塊會自動根據(jù)存放在E2PROM中的相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送紅外信號，從而實現(xiàn)控制功能。
參照圖5，智能插座模塊含CPU、電源電路以及接于CPU相應(yīng)接口的E2PROM、通信接口電路和繼電器，市電通過繼電器的輸出回路接插孔，CPU的輸入接口接按鍵、輸出接口接狀態(tài)指示燈。由于智能插座模塊有相線和零線的輸入，因此繼電器控制線圈所用的驅(qū)動電壓是由220V交流通過RC電路降壓、整流、穩(wěn)壓提供的。
參照圖6，燈光控制模塊含CPU1、CPU2、電源電路，CPU1與CPU2通過總線相連，CPU1的相應(yīng)接口接有按鍵、E2PROM、通信接口電路和狀態(tài)指示燈，CPU2的輸出接口接繼電器1、繼電器2和可控硅調(diào)光電路的輸入端，可控硅調(diào)光電路的另一輸入端接繼電器1的輸出端，市電分別通過可控硅調(diào)光電路和繼電器2的輸出回路接兩個燈座，其中CPU1主要負責(zé)通信的處理，CPU2主要負責(zé)燈光的亮度調(diào)節(jié)。本模塊具有一路調(diào)光輸出和一路開關(guān)輸出，調(diào)光回路采用可控硅調(diào)光，開關(guān)輸出采用的是繼電器。同時，為了提高可靠性，調(diào)光回路的220AV電源是通過繼電器提供的。這樣，當(dāng)可控硅擊穿時還可有效的對燈光實現(xiàn)開關(guān)控制。
本控制裝置的通信總線采用CanBus的接口芯片82C250，解決了分布式網(wǎng)絡(luò)中多個終端搶用總線的問題，同時解決了完全采用CanBus總線成本高的問題。
如圖7所示，本控制裝置的通信總線上接有電話接口模塊，電話接口模塊含CPU、電源電路以及接于CPU相應(yīng)接口的E2PROM、RAM、通信接口電路、語音電路、雙音頻收發(fā)器和振鈴檢測電路，語音電路和雙音頻收發(fā)器通過音響變壓器接PSTN網(wǎng)絡(luò)，振鈴檢測電路的輸入端接PSTN網(wǎng)絡(luò)，CPU的輸入接口接按鍵、輸出接口接狀態(tài)指示燈，電話接口模塊中采用了DMTF接收電路和語音芯片，在通過電話遠程控制時會有全程的語音提示。本實用新型中的電話模塊的通信部分和無線接收模塊的通信部分相同。
如圖8所示，本控制裝置的通信總線上接有TCP/IP接口模塊，TCP/IP接口模塊含CPU1、CPU2、電源電路，CPU1與CPU2通過總線相連，CPU1的相應(yīng)接口接有按鍵、E2PROM、通信接口電路和狀態(tài)指示燈，CPU2的相應(yīng)接口通過網(wǎng)絡(luò)濾波器接Internet網(wǎng)絡(luò)，其中CPU1采用89C52，主要負責(zé)與CanBus總線通信的處理，CPU2采用CS6208，主要負責(zé)與Internet網(wǎng)絡(luò)的連接。CS6208采用的51系列的內(nèi)核，其內(nèi)部集成了Flash Rom、RAM、A/D、D/A和多個I/O接口，只要加一個網(wǎng)絡(luò)濾波器就可以實現(xiàn)TCP/IP的功能。
本裝置中，除無線遙控器外，其它各模塊均分別安裝于加深的86*86底盒內(nèi)。
本網(wǎng)絡(luò)型住宅照明和家電控制裝置的工作原理如下本控制裝置可通過手動控制、無線遙控器控制，也可通過電話或Internet網(wǎng)絡(luò)進行遠程控制。
通過無線遙控器控制前，都需要和系統(tǒng)中的無線接收模塊進行“對碼”，即讓該接收模塊認識這個無線遙控器所發(fā)送的ID，并將該ID存入其E2PROM中，當(dāng)無線接收模塊下次接收到同樣的ID時，它將會把附在ID后面的命令發(fā)送到總線上，其它模塊收到該命令后將會執(zhí)行相應(yīng)的動作。
通過電話控制時，只要輸入特定的控制代碼就可以遠程控制燈光和電器，例如“ill##”代表將客廳的調(diào)光燈1打開，“351##”代表將臥室的空調(diào)機1打開，“351”代表將臥室的空調(diào)機1關(guān)閉……如通過Internet網(wǎng)絡(luò)遠程控制，其控制原理和電話類似，但其操作界面要比電話遠程控制直觀、方便的多，可以通過網(wǎng)頁測覽、控制家中的燈光和電器的運行狀態(tài)。
無論采用哪種控制方法，當(dāng)有一個控制命令在網(wǎng)絡(luò)上傳輸時，連接在網(wǎng)絡(luò)上的所有模塊都會接收到該命令，各模塊根據(jù)其E2PROM的內(nèi)容判斷該條命令對自己是否有效，如有效，則從其內(nèi)部的E2PROM找出該命令對應(yīng)的動作解釋，再去執(zhí)行該動作。
權(quán)利要求1.一種網(wǎng)絡(luò)型住宅照明和家電控制裝置，包括無線遙控器和電源，其特征在于還包括至少一個無線接收模塊、紅外遙控模塊、至少一個智能插座模塊以及至少一個燈光控制模塊，所述各模塊均接于通信總線上；所述無線接收模塊含CPU、電源電路以及接于CPU相應(yīng)端口的E2PROM、無線接收電路、通信接口電路，CPU的輸入接口接按鍵、輸出接口接狀態(tài)指示燈；所述紅外遙控模塊含CPU、電源電路以及接于CPU相應(yīng)接口的E2PROM、RAM、紅外發(fā)送電路、紅外接收電路、通信接口電路，CPU的輸入接口接按鍵、輸出接口接狀態(tài)指示燈；所述智能插座模塊含CPU、電源電路以及接于CPU相應(yīng)接口的E2PROM、通信接口電路和繼電器，市電通過繼電器的輸出回路接插孔，CPU的輸入接口接按鍵、輸出接口接狀態(tài)指示燈；所述燈光控制模塊含CPU1、CPU2、電源電路，CPU1與CPU2通過總線相連，CPU1的相應(yīng)接口接有按鍵、E2PROM、通信接口電路和狀態(tài)指示燈，CPU2的相應(yīng)輸出接口接繼電器1、繼電器2和可控硅調(diào)光電路的輸入端，可控硅調(diào)光電路的另一輸入端接繼電器1的輸出端，市電分別通過可控硅調(diào)光電路和繼電器2的輸出回路接兩個燈座。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述網(wǎng)絡(luò)型住宅照明和家電控制裝置，其特征在于所述通信總線為CanBus總線，所有模塊的通信接口電路均采用82C250接口芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述網(wǎng)絡(luò)型住宅照明和家電控制裝置，其特征在于所述通信總線上接有電話接口模塊，電話接口模塊含CPU、電源電路以及接于CPU相應(yīng)接口的E2PROM、RAM、通信接口電路、語音電路、雙音頻收發(fā)器和振鈴檢測電路，語音電路和雙音頻收發(fā)器通過音響變壓器接PSTN網(wǎng)絡(luò)，振鈴檢測電路的輸入端接PSTN網(wǎng)絡(luò)，CPU的輸入接口接按鍵、輸出接口接狀態(tài)指示燈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述網(wǎng)絡(luò)型住宅照明和家電控制裝置，其特征在于所述通信總線上接有TCP/IP接口模塊，TCP/IP接口模塊含CPU1、CPU2、電源電路，CPU1與CPU2通過總線相連，CPU1的相應(yīng)接口接有按鍵、E2PROM、通信接口電路和狀態(tài)指示燈，CPU2的相應(yīng)接口通過網(wǎng)絡(luò)濾波器接Internet網(wǎng)絡(luò)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述網(wǎng)絡(luò)型住宅照明和家電控制裝置，其特征在于無線接收模塊、紅外遙控模塊、智能插座模塊以及燈光控制模塊分別安裝于加深的86×86底盒內(nèi)。
專利摘要一種網(wǎng)絡(luò)型住宅照明和家電控制裝置，包括至少一個無線接收模塊、紅外遙控模塊、至少一個智能插座模塊、至少一個燈光控制模塊、無線遙控器以及電源，除無線遙控器外，所述各模塊均接于通信總線上。當(dāng)有一個控制命令在網(wǎng)絡(luò)上傳輸時，連接在網(wǎng)絡(luò)上的所有模塊都會接收到該命令，各模塊根據(jù)其E2 PROM的內(nèi)容判斷該條命令對自己是否有效，如有效，則從其E2 PROM找出該命令對應(yīng)的動作解釋，再去執(zhí)行該動作。本裝置可以實現(xiàn)多點控制，各種場景控制，用戶可以通過電話遠程開啟家中電器；連接到Internet網(wǎng)絡(luò)，通過Web網(wǎng)頁直觀的對家中燈光和電器進行控制，家中燈光和電器的運行狀態(tài)也可通過Web網(wǎng)頁顯示出來。
文檔編號H05B37/02GK2620455SQ03226380
公開日2004年6月9日 申請日期2003年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月20日
發(fā)明者沈衛(wèi)民, 劉祖芳, 孔令國 申請人:沈衛(wèi)民, 劉祖芳, 孔令國