一種集收發(fā)中繼和操控功能一體的遠(yuǎn)程數(shù)傳控制模塊的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種集收發(fā)中繼和操控功能一體的遠(yuǎn)程數(shù)傳控制模塊，涉及無線數(shù)傳、無線控制組網(wǎng)以及嵌入式操控領(lǐng)域，具體是：在一塊具有中央處理單元、地址編址、網(wǎng)絡(luò)編號(hào)和常規(guī)操控功能的無線操控模塊上采用雙向無線數(shù)字傳方式與外界通信，同時(shí)具備有線通信接口。中央處理單元根據(jù)接收的數(shù)字信息包中信息的解析，采取忽略信息、本地執(zhí)行、轉(zhuǎn)發(fā)信息的動(dòng)作，從而將收發(fā)、中繼和操控功能集于一體。對(duì)于多點(diǎn)無線操控系統(tǒng)中每一塊模塊既是操控終端也是系統(tǒng)內(nèi)中繼，一點(diǎn)對(duì)另一點(diǎn)的通信可以多鏈路進(jìn)行，無需單獨(dú)的中繼設(shè)備，節(jié)省成本也增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外，該模塊除具有開關(guān)、AD/DA轉(zhuǎn)換、延時(shí)開關(guān)等常規(guī)固定接口外還提供額外擴(kuò)展接口供用戶自行定義開發(fā)。
【專利說明】
一種集收發(fā)中繼和操控功能一體的遠(yuǎn)程數(shù)傳控制模塊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及無線數(shù)傳、無線控制組網(wǎng)以及嵌入式操控領(lǐng)域，具體是涉及一種集收發(fā)中繼和操控功能于一體的遠(yuǎn)程數(shù)傳控制模塊。
技術(shù)背景
[0002]無線遠(yuǎn)程控制已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，尤其在大面空間，如野外，或不易架設(shè)有線數(shù)據(jù)鏈路傳輸?shù)膱?chǎng)合，比如醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)，尤為適用。在該應(yīng)用的過程中，數(shù)傳遠(yuǎn)程控制模塊具有比模擬遠(yuǎn)程控制模塊抗干擾、易擴(kuò)展的特性應(yīng)用趨于廣泛。
[0003]但在無線收發(fā)設(shè)備工作過程中受功率和空間使用環(huán)境的影響，收發(fā)距離都受到一定的限制，比如功率一定的收發(fā)機(jī)在曠野的工作距離要大于有建筑物的空間，要解決點(diǎn)與點(diǎn)長(zhǎng)距離通信，要么增加發(fā)射功率要么增加中繼。在某些特定的使用環(huán)境下，比如機(jī)場(chǎng)、醫(yī)院對(duì)電磁干擾要求較高，不可能用增發(fā)射加功率的方法來增加無線設(shè)備的工作距離，只有增加中繼。然而在多點(diǎn)控制終端的情況下，比如機(jī)場(chǎng)的多點(diǎn)驅(qū)鳥設(shè)備分散在機(jī)場(chǎng)任何可能有鳥出沒的地方，所有設(shè)備不可能都在單一無線收發(fā)設(shè)備的工作范圍內(nèi)使用，因此只有增加中繼來擴(kuò)展系統(tǒng)的應(yīng)用距離。但增加中繼除了增加系統(tǒng)的成本外，更重要的是增加了系統(tǒng)復(fù)雜性進(jìn)、降低了系統(tǒng)的維護(hù)性和可靠性，例如某一個(gè)中繼的失效會(huì)造成與此中繼相關(guān)的所有設(shè)備無法接受操控，因而中繼成為了系統(tǒng)中的不穩(wěn)定因素。
[0004]此外，在現(xiàn)有的數(shù)傳模塊中基本都是聚焦在無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟糠郑瑢?duì)被操控設(shè)備的操控功能基本分離，如專利201320269534.5^201320327903.K201220615513.x等都提出了不同數(shù)傳模塊的方法，但都不含操控功能。這在實(shí)際使用中帶來不便，任何需要使用該數(shù)傳模塊的用戶，既要解決遠(yuǎn)程控制模塊與被操控設(shè)備的接口問題，又要解決與數(shù)傳模塊的通訊問題，對(duì)于絕大部分常規(guī)應(yīng)用，比如模擬量采集、開關(guān)控制，這是一個(gè)耗時(shí)的社會(huì)群體性重復(fù)勞動(dòng)，對(duì)整個(gè)社會(huì)生產(chǎn)是一個(gè)浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述無線操控設(shè)備在多點(diǎn)操控模式下無法自由擴(kuò)展和增加中繼增加系統(tǒng)成本的問題以，及常規(guī)數(shù)傳應(yīng)用中重復(fù)性開發(fā)的問題，本發(fā)明提出一種集收發(fā)、中繼和操控功能于一體的遠(yuǎn)程數(shù)傳控制模塊解決方案。采用該方案開發(fā)的遠(yuǎn)程數(shù)傳控制模塊，可以與多種常規(guī)被操控設(shè)備結(jié)合使用，解決無線遠(yuǎn)程設(shè)備多點(diǎn)控制應(yīng)用的自由擴(kuò)展和避免重復(fù)性開發(fā)的問題。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:在一塊具有中有中央處理單元、自身地址編址識(shí)別、所在網(wǎng)絡(luò)編號(hào)識(shí)別和對(duì)被操控設(shè)備具有常規(guī)操控功能的無線操控模塊上，采用雙向無線數(shù)字傳方式與外界通信，同時(shí)留有與計(jì)算機(jī)或其他控制器通信的有線通信接口。中央處理單元對(duì)收到的數(shù)字信息進(jìn)行解析，根據(jù)數(shù)字信息中包含網(wǎng)絡(luò)編號(hào)、模塊地址和操控指令等信息的解析結(jié)果采取是忽略信息、在本地執(zhí)行操作、還是將信息轉(zhuǎn)發(fā)的操作，這樣就實(shí)現(xiàn)了將無線操控系統(tǒng)的收發(fā)、中繼和操控功能集于一體。對(duì)于多點(diǎn)操控系統(tǒng)中每一塊無線操控模塊都既是操控終端也是系統(tǒng)內(nèi)中繼，一點(diǎn)對(duì)另一點(diǎn)的通信可以多鏈路進(jìn)行，無需單獨(dú)的中繼設(shè)備，減少系統(tǒng)成本的同時(shí)更重要的是增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0007]對(duì)于常規(guī)設(shè)備操控功能該模塊上具有開關(guān)、AD/DA轉(zhuǎn)換、延時(shí)開關(guān)等固定接口，同時(shí)提供額外擴(kuò)展接口。固定接口滿足常規(guī)使用的設(shè)備開關(guān)、模擬或數(shù)據(jù)量采集、延時(shí)控制等基本要求，相應(yīng)的參數(shù)可以用硬件和軟件設(shè)置，擴(kuò)展接口則用于固定接口不能滿足實(shí)際需求時(shí)，由用戶自行定義開發(fā)。
[0008]所述的中央處理單元根據(jù)無線操控模塊對(duì)操控設(shè)備的規(guī)模和功能的需要可以由一片、多片單片機(jī)構(gòu)成；
[0009]所述的自身地址編址可以是軟件寫入EEPROM的軟記錄方式的模塊自身地址編號(hào)，也何以是用硬件碼盤或開關(guān)撥鍵的方式進(jìn)行設(shè)定的模塊自身地址編號(hào)；
[0010]所述的網(wǎng)絡(luò)編號(hào)可以是軟件寫入EEPROM的軟記錄方式的網(wǎng)絡(luò)編號(hào)，也何以是用硬件碼盤的或開關(guān)撥鍵方式進(jìn)行設(shè)定的網(wǎng)絡(luò)編號(hào)；
[0011]所述的模塊與計(jì)算機(jī)或其他控制器通信的有線通信接口可以為RS232、RS485、USB或網(wǎng)絡(luò)接口；
[0012]所述的模塊操控功能是在模塊上設(shè)有開關(guān)、AD/DA轉(zhuǎn)換、延時(shí)開關(guān)等固定接口用于常規(guī)應(yīng)用，參數(shù)可以由硬件和軟件設(shè)置；
[0013]所述的模塊操控功能是設(shè)有擴(kuò)展接口，在固定接口無法滿足需要時(shí)，由用戶自行定義開發(fā)；
[0014]所述的雙向無線數(shù)字傳是采用單工或雙工模式進(jìn)行雙向無線電數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸；
[0015]所述的數(shù)據(jù)中繼功能是中央處理單元根據(jù)數(shù)據(jù)中指令進(jìn)行有條件或無條件執(zhí)行；
[0016]所述的模塊操控功能是中央處理單元根據(jù)接收數(shù)據(jù)中指令對(duì)所操控設(shè)備執(zhí)行指定動(dòng)作。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明單一單片機(jī)做中控單元功能模塊原理示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明多塊單片機(jī)做中控單元功能模塊原理示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明工作流程圖。
[0020]圖4是本發(fā)明應(yīng)用原理不意圖。
[0021]附圖標(biāo)記包括:
1-中控單元 2-雙向無線發(fā)射單元 3-操控單元 4-有線數(shù)據(jù)接口5-固定開關(guān)、AD\DA、延時(shí)開關(guān)接口 6-擴(kuò)展預(yù)留接口 7-處理單片機(jī)I8-處理單片機(jī)2 9-處理單片機(jī)-3 10-主控計(jì)算機(jī) 11-主控計(jì)算機(jī)用本控制模塊
12、13、14-從控設(shè)備用本控制模塊
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0023]實(shí)施例一
[0024]圖1是本發(fā)明功能模塊原理圖，是使用一塊單片機(jī)作為控制單元的基本配置方式，所有的數(shù)據(jù)由一塊單片機(jī)處理，在實(shí)時(shí)性能要求不高的使用環(huán)境下使用。在本實(shí)施例中單一單片機(jī)采用ATMGA64為處理單元;MAX3232為有線RS232串口與計(jì)算機(jī)通信，該有線數(shù)據(jù)接口也可以是RS485或網(wǎng)絡(luò)接口 ；SKY1090為數(shù)傳發(fā)射模塊采用半雙工工作方式，工作在433MHz頻段，也可以采用其他頻段的射頻模塊比如2.5GHz的Zigbee模塊；操控部分采用ULN2803驅(qū)動(dòng)3路繼電器開關(guān)分別作I個(gè)常規(guī)開關(guān)、2個(gè)延時(shí)開關(guān)，采用AD7810模數(shù)芯片采集被控設(shè)備的電壓、壓力、溫度和震動(dòng)參數(shù)，采用DAC7573作為數(shù)模轉(zhuǎn)換控制被控設(shè)備的加熱器電壓，保留8個(gè)ATMG64的端口作為備用擴(kuò)展控制端口 ；網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)號(hào)和模塊地址是通過軟件預(yù)寫入ATMG64的EEPROM的特定區(qū)域，這個(gè)設(shè)置還可以采用在模塊上設(shè)置硬件撥碼盤或撥碼開關(guān)的方式由中控單元讀取。
[0025]模塊的工作過程如圖3所示。ATMEGA64控制單元從串口 RS232接收主控計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)或從數(shù)傳單元接收數(shù)據(jù)，然后從數(shù)據(jù)中解析出網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)和目的地址。如果網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)不符合預(yù)設(shè)值就直接丟棄該數(shù)據(jù)，如果是網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)，是否要本模塊執(zhí)行操作，是則將指令發(fā)往執(zhí)行操作單元做相應(yīng)的操作，如果不是本模塊執(zhí)行操作則進(jìn)行則將數(shù)據(jù)發(fā)往無線數(shù)傳單元進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。這樣，該模塊在硬件和軟件的協(xié)同工作下實(shí)現(xiàn)了收發(fā)、操控和中繼功能集合在一塊模塊中。
[0026]實(shí)施例二
[0027]圖2是本發(fā)明利用多塊單片機(jī)做中控單元功能模塊原理圖。該種配置方式是為滿足對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的使用環(huán)境，將數(shù)據(jù)收發(fā)和模塊執(zhí)行操作分擔(dān)到各自獨(dú)立的單片機(jī)上執(zhí)行以提高實(shí)時(shí)性。在本實(shí)施例中，中控單元I由3塊單片機(jī)構(gòu)成，核心控制單片7采用ATMEGA64用來協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)預(yù)處理，執(zhí)行控制單片機(jī)8采用AT89C51來對(duì)當(dāng)前模塊控制的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)操控，數(shù)傳控制單片機(jī)9采用另外一塊AT89C51來控制和處理數(shù)傳單元；有線RS232串口采用MAX3232芯片與計(jì)算機(jī)通信；數(shù)傳發(fā)射模塊依然采用SKY1090半雙工工作方式，工作在433MHz頻段，如果考慮更多實(shí)時(shí)性可以增加另外一塊，采用全雙工模式；操控部分與實(shí)施例一相同，采用ULN2803驅(qū)動(dòng)3路繼電器開關(guān)分別作I個(gè)常規(guī)開關(guān)、2個(gè)延時(shí)開關(guān)，采用AD7810模數(shù)芯片采集被控設(shè)備的電壓、壓力、溫度和震動(dòng)參數(shù)，采用DAC7573作為數(shù)模轉(zhuǎn)換控制被控設(shè)備的加熱器電壓，保留8個(gè)ATMG64的端口作為備用擴(kuò)展控制端口 ；網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)號(hào)和模塊地址是通過軟件預(yù)寫入ATMG64的EEPROM的特定區(qū)域。
[0028]實(shí)施例二的工作流程與實(shí)施了一相同，如圖3所示，此處不再?gòu)?fù)述。
[0029]圖4是本發(fā)明應(yīng)用原理示意圖。在該原理示例中，中控計(jì)算機(jī)10通過有線數(shù)據(jù)接口 RS232同本發(fā)明模塊11的RS232通信構(gòu)成主控中心，從控模塊12、13和14構(gòu)成多終端遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，比如機(jī)場(chǎng)驅(qū)鳥系統(tǒng)有煤氣炮、超聲波驅(qū)鳥器、機(jī)器人驅(qū)鳥器等。模塊12和13在無線發(fā)射工作距離內(nèi)，可以直接同模塊11通信，但模塊14就超過了無線發(fā)射的工作距離，常規(guī)方法是需要加入一部中繼器來實(shí)現(xiàn)模塊14和11的通信，在本發(fā)明應(yīng)用中，模塊12和13就可以起到中繼器的作用，如果其中一個(gè)失效，模塊14可以使用另外一個(gè)做中繼與主控中心模塊11通信，這樣既節(jié)省了中繼器也保證了網(wǎng)內(nèi)通信的穩(wěn)定性。如果有其他相應(yīng)模塊加入該網(wǎng)絡(luò)時(shí)，無需增加附加設(shè)備即可以無限自由擴(kuò)展。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種集收發(fā)中繼和操控功能于一體的遠(yuǎn)程數(shù)傳控制模塊，具體是:在一塊具有中央處理單元、地址編址、網(wǎng)絡(luò)編號(hào)和常規(guī)操控功能的無線操控模塊上，采用雙向無線數(shù)字傳方式與外界通信，同時(shí)具備有線通信接口。中央處理單元根據(jù)接收的數(shù)字信息包中的網(wǎng)絡(luò)編號(hào)、模塊地址和操控指令信息的解析，采取忽略信息、本地執(zhí)行、轉(zhuǎn)發(fā)信息的動(dòng)作，從而將收發(fā)、中繼和操控功能集于一體。此外，該模塊除具有開關(guān)、AD/DA轉(zhuǎn)換、延時(shí)開關(guān)等常規(guī)固定接口外還提供額外擴(kuò)展接口供用戶自行定義開發(fā)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集收發(fā)中繼和操控功能于一體的遠(yuǎn)程數(shù)傳控制模塊，其特征在于模塊具有一個(gè)中央處理單元，該單元可以由一片或多片單片機(jī)構(gòu)成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集收發(fā)中繼和操控功能于一體的遠(yuǎn)程數(shù)傳控制模塊，其特征在于模塊具有自身地址編址，可以是軟件寫入EEPROM的地址編號(hào)，也可以用硬件碼盤或開關(guān)撥鍵的方式進(jìn)行設(shè)定。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集收發(fā)中繼和操控功能于一體的遠(yuǎn)程數(shù)傳控制模塊，其特征在于模塊具有網(wǎng)絡(luò)編號(hào)，可以是軟件寫入EEPROM的網(wǎng)絡(luò)編號(hào)，也可以用硬件碼盤的或開關(guān)撥鍵方式進(jìn)行設(shè)定。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集收發(fā)中繼和操控功能于一體的遠(yuǎn)程數(shù)傳控制模塊，其特征在于模塊具有與計(jì)算機(jī)或其他控制器通信的有線通信接口，可以為RS232、RS485、USB或網(wǎng)絡(luò)接口。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種集收發(fā)中繼和操控功能于一體的遠(yuǎn)程數(shù)傳控制模塊，其特征在于模塊具有操控單元，其功能是在模塊上設(shè)有開關(guān)、AD/DA轉(zhuǎn)換、延時(shí)開關(guān)等固定接口用于常規(guī)應(yīng)用，參數(shù)可以由硬件和軟件設(shè)置。7.根據(jù)權(quán)利要求1和6所述的一種集收發(fā)中繼和操控功能于一體的遠(yuǎn)程數(shù)傳控制模塊，其特征在于模塊操控單元具有功能擴(kuò)展接口，在常規(guī)固定接口無法滿足應(yīng)用需要時(shí)，由用戶自行定義開發(fā)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述一種集收發(fā)中繼和操控功能于一體的遠(yuǎn)程數(shù)傳控制模塊，其特征在于模塊具有單工或雙工模式進(jìn)行雙向無線數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸單元。9.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的一種集收發(fā)中繼和操控功能于一體的遠(yuǎn)程數(shù)傳控制模塊，其特征在于模塊的數(shù)據(jù)中繼功能是中央處理單元根據(jù)數(shù)據(jù)指令進(jìn)行有條件或無條件操作無線數(shù)傳單元執(zhí)行。10.根據(jù)權(quán)利要求1、6和7所述的一種集收發(fā)中繼和操控功能于一體的遠(yuǎn)程數(shù)傳控制模塊，其特征在于模塊具有所述的操控功能是中央處理單元根據(jù)接收數(shù)據(jù)中的指令執(zhí)行對(duì)模塊所操控的設(shè)備進(jìn)行指定操作。
【文檔編號(hào)】G05B19/414GK105988421SQ201510074768
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月12日
【發(fā)明人】丁祥金, 其他發(fā)明人請(qǐng)求不公開姓名
【申請(qǐng)人】上海磐穎實(shí)業(yè)有限公司