基于短距離可見光雙向通信的物聯(lián)網(wǎng)控制器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種基于短距離可見光雙向通信的物聯(lián)網(wǎng)控制器，包括光電探測(cè)器、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、微控制單元、存儲(chǔ)器、驅(qū)動(dòng)模塊、編碼輸出裝置和被控裝置，所述光電探測(cè)器與信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊連接，所述微控制單元分別與信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、存儲(chǔ)器、驅(qū)動(dòng)模塊和被控裝置連接，所述驅(qū)動(dòng)模塊還與編碼輸出裝置連接。
【專利說(shuō)明】
基于短距離可見光雙向通信的物聯(lián)網(wǎng)控制器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，具體涉及一種基于短距離可見光雙向通信的物聯(lián)網(wǎng)控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]物聯(lián)網(wǎng)是指將各種信息傳感設(shè)備，如射頻識(shí)別(RFID)裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)，其目的是讓所有的物品都與網(wǎng)絡(luò)連接在一起，方便識(shí)別和管理，讓人們可以更直接地去控制和管理這些事物。
[0003]—些物聯(lián)網(wǎng)裝置如售貨機(jī)、密碼鎖等，其內(nèi)部裝有通信模塊，可以接入互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的校驗(yàn)，再控制機(jī)械裝置進(jìn)行動(dòng)作。這類設(shè)備必須安裝通信模塊接入互聯(lián)網(wǎng)，通常是WIF1、3G、4G模塊等，不但增加了整機(jī)制造成本，在運(yùn)營(yíng)中還需要額外支付網(wǎng)絡(luò)使用費(fèi)給運(yùn)營(yíng)商，影響了這些系統(tǒng)的推廣使用。如申請(qǐng)?zhí)枮?01510461257.1的中國(guó)實(shí)用新型專利文獻(xiàn)公開一種基于可見光的物聯(lián)網(wǎng)賓館客房鎖控系統(tǒng)，包括可見光鑰匙模塊、客房鎖控模塊和臺(tái)賬監(jiān)控模塊，所述客房鎖控模塊包括可見光檢測(cè)單元、控制單元、門鎖驅(qū)動(dòng)單元、第一無(wú)線傳輸單元，所述臺(tái)賬監(jiān)控模塊包括第二無(wú)線傳輸單元、控制終端;所述可見光鑰匙模塊用于向可見光檢測(cè)單元發(fā)射可見光;可見光檢測(cè)單元用于檢測(cè)可見光并對(duì)可見光處理后發(fā)送至控制單元;控制單元用于根據(jù)接收到的可見光信息，通過(guò)第一無(wú)線傳輸單元發(fā)送給控制終端;控制終端用于匹配用戶和權(quán)限信息并通過(guò)第二無(wú)線傳輸單元反饋給控制單元;控制單元向門鎖驅(qū)動(dòng)單元發(fā)送驅(qū)動(dòng)信息；門鎖驅(qū)動(dòng)單元根據(jù)驅(qū)動(dòng)信息進(jìn)行開鎖或關(guān)鎖。該專利將可見光通信技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了便于統(tǒng)一管理和實(shí)時(shí)監(jiān)控的智能物聯(lián)網(wǎng)鎖控系統(tǒng)，但是該技術(shù)方案仍需要在客房鎖控模塊中安裝通信模塊，增加了系統(tǒng)的制造成本。另外，該系統(tǒng)雖然利用了可見光信號(hào)，但是可見光信號(hào)在此系統(tǒng)中仍然只是充當(dāng)一種開鎖的憑證碼，沒(méi)有利用可見光進(jìn)行雙向通信。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于短距離可見光雙向通信的物聯(lián)網(wǎng)控制器，采用的技術(shù)方案如下:
[0005]基于短距離可見光雙向通信的物聯(lián)網(wǎng)控制器，包括光電探測(cè)器、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、微控制單元、存儲(chǔ)器、驅(qū)動(dòng)模塊、編碼輸出裝置和被控裝置，所述光電探測(cè)器與信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊連接，所述微控制單元分別與信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、存儲(chǔ)器、驅(qū)動(dòng)模塊和被控裝置連接，所述驅(qū)動(dòng)模塊還與編碼輸出裝置連接，所述光電探測(cè)器用于接收可見光信號(hào)并將之轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，所述存儲(chǔ)器用于保存控制器運(yùn)行所需的數(shù)據(jù)，所述微控制單元用于接收數(shù)字信號(hào)并對(duì)之進(jìn)行處理然后據(jù)此發(fā)送控制信號(hào)至驅(qū)動(dòng)模塊，所述驅(qū)動(dòng)模塊用于接收微控制單元發(fā)出的控制信號(hào)，然后驅(qū)動(dòng)編碼輸出裝置產(chǎn)生相應(yīng)編碼，所述被控裝置用于接收微控制單元發(fā)出的電信號(hào)并轉(zhuǎn)換成機(jī)械動(dòng)作。
[0006]作為優(yōu)選，本實(shí)用新型還包括分別與光電探測(cè)器和信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊連接的信號(hào)預(yù)處理模塊，所述信號(hào)預(yù)處理模塊用于對(duì)所述電信號(hào)進(jìn)行放大與濾波。
[0007]作為優(yōu)選，所述信號(hào)預(yù)處理電路包含前置放大電路和帶通濾波電路，用于對(duì)所述光電探測(cè)器輸出的電信號(hào)進(jìn)行低噪聲放大和帶通濾波，使其具有足夠的幅度和信噪比，以便進(jìn)一步處理。
[0008]作為優(yōu)選，所述驅(qū)動(dòng)模塊帶有DIM調(diào)制接口或PffM調(diào)制接口。
[0009]作為優(yōu)選，所述編碼輸出裝置為顯示裝置。
[0010]對(duì)于圖形顯示裝置，可直接呈現(xiàn)包含編碼信息的圖形。
[0011]作為優(yōu)選，所述編碼形成裝置為L(zhǎng)ED光源，所述LED光源裝有勻光罩。
[0012]對(duì)于LED加勻光罩形成一個(gè)面光源，該光源對(duì)于成像系統(tǒng)可形成一個(gè)較大的均勻光斑，光源的調(diào)制編碼在圖像傳感器的光斑區(qū)域內(nèi)呈現(xiàn)出亮暗條紋，對(duì)其進(jìn)行圖像處理和解碼即可得到所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
[0013]本實(shí)用新型中，當(dāng)用戶通過(guò)被控裝置的按鍵(當(dāng)被控裝置有按鍵時(shí)，被控裝置的按鍵與微控制單元連接)或可見光信號(hào)等發(fā)出請(qǐng)求后，物聯(lián)網(wǎng)控制器通過(guò)調(diào)制驅(qū)動(dòng)編碼輸出裝置形成編碼，用戶接收該編碼后，根據(jù)此碼進(jìn)行支付或轉(zhuǎn)換等操作，得到一個(gè)授權(quán)碼，將該授權(quán)碼調(diào)制到用戶端上發(fā)射給物聯(lián)網(wǎng)控制器，物聯(lián)網(wǎng)控制器接收到該信號(hào)后進(jìn)行解碼和校驗(yàn)判斷，判斷是否正確，并將正確的指令發(fā)送至被控裝置執(zhí)行指定的動(dòng)作，。本實(shí)用新型通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)控制器與用戶終端之間的可見光雙向通信，使得本物聯(lián)網(wǎng)控制器內(nèi)部不需要安裝通信模塊便可以實(shí)現(xiàn)裝置之間的通信，降低了制造成本、簡(jiǎn)化了裝置結(jié)構(gòu)。
[0014]所述用戶端可采用智能手機(jī)，目前攝像頭和閃光燈已屬于智能手機(jī)標(biāo)準(zhǔn)配置，閃光燈可作為可見光發(fā)射裝置，發(fā)出可見光信號(hào)，攝像頭可作為可見光接收裝置，接收物聯(lián)網(wǎng)控制器的編碼輸出裝置發(fā)出的可見光編碼信號(hào)。光信號(hào)沒(méi)有輻射，不能穿越遮擋物，因此以短距光通信作為物聯(lián)網(wǎng)控制器的通信方式，具有良好的適用性和安全性。
[0015]作為優(yōu)選，所述光電探測(cè)器為光敏電阻或光電池或光電二極管。
[0016]作為優(yōu)選，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊為模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
[0017]作為優(yōu)選，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊為電平轉(zhuǎn)換電路。
[0018]作為優(yōu)選，所述微控制單元和存儲(chǔ)器集成于一塊芯片中。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果:通過(guò)短距離可見光雙向通信物聯(lián)網(wǎng)控制器可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠雙向傳輸，本實(shí)用新型通過(guò)控制端與用戶端之間的可見光雙向通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控裝置的控制，有效降低制造成本、簡(jiǎn)化裝置結(jié)構(gòu)。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的物聯(lián)網(wǎng)控制器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例2的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例2售貨機(jī)端的流程圖；
[0023]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例2手機(jī)端的流程圖；
[0024]圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例3的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6是本實(shí)用新型實(shí)施例3鎖端的流程圖；
[0026]圖7是本實(shí)用新型實(shí)施例3手機(jī)端的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0028]實(shí)施例1:
[0029]如圖1所示，基于短距離可見光雙向通信的物聯(lián)網(wǎng)控制器，包括光電探測(cè)器2、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊4、微控制單元5、存儲(chǔ)器6、驅(qū)動(dòng)模塊7、編碼輸出裝置8和被控裝置10，所述光電探測(cè)器2與信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊4連接，所述微控制單元5分別與信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊4、存儲(chǔ)器6、驅(qū)動(dòng)模塊7和被控裝置10連接，所述驅(qū)動(dòng)模塊7還與編碼輸出裝置8連接，所述光電探測(cè)器2用于接收可見光信號(hào)I并將之轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊4用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，所述存儲(chǔ)器6用于保存控制器運(yùn)行所需的數(shù)據(jù)，所述微控制單元5用于接收數(shù)字信號(hào)并對(duì)之進(jìn)行處理然后據(jù)此發(fā)送控制信號(hào)至驅(qū)動(dòng)模塊7，所述驅(qū)動(dòng)模塊7用于接收微控制單元5發(fā)出的控制信號(hào)并將之轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，然后驅(qū)動(dòng)編碼輸出裝置8產(chǎn)生相應(yīng)的編碼，，所述被控裝置10用于接收微控制單元5發(fā)出的電信號(hào)并轉(zhuǎn)換成機(jī)械動(dòng)作。
[0030]所述編碼輸出裝置為顯示裝置或?yàn)長(zhǎng)ED光源，所述LED光源裝有勻光罩。
[0031]本實(shí)用新型中，當(dāng)用戶通過(guò)被控裝置的按鍵(當(dāng)被控裝置有按鍵時(shí)，被控裝置的按鍵與微控制單元連接)或可見光信號(hào)等發(fā)出請(qǐng)求后，物聯(lián)網(wǎng)控制器通過(guò)調(diào)制驅(qū)動(dòng)編碼輸出裝置形成編碼，用戶接收該編碼后，根據(jù)此碼進(jìn)行支付或轉(zhuǎn)換等操作，得到一個(gè)授權(quán)碼，將該授權(quán)碼調(diào)制到用戶端上發(fā)射給物聯(lián)網(wǎng)控制器，物聯(lián)網(wǎng)控制器接收到該信號(hào)后進(jìn)行解碼和校驗(yàn)判斷，判斷是否正確，并將正確的指令發(fā)送至被控裝置執(zhí)行指定的動(dòng)作，。本實(shí)用新型通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)控制器與用戶終端之間的可見光雙向通信，使得本物聯(lián)網(wǎng)控制器內(nèi)部不需要安裝通信模塊便可以實(shí)現(xiàn)裝置之間的通信，降低了制造成本、簡(jiǎn)化了裝置結(jié)構(gòu)。
[0032]所述用戶端可采用智能手機(jī)，目前攝像頭和閃光燈已屬于智能手機(jī)標(biāo)準(zhǔn)配置，閃光燈可作為可見光發(fā)射裝置，發(fā)出可見光信號(hào)，攝像頭可作為可見光接收裝置，接收物聯(lián)網(wǎng)控制器的LED光源發(fā)出的可見光信號(hào)。光信號(hào)沒(méi)有輻射，不能穿越遮擋物，因此以短距光通信作為物聯(lián)網(wǎng)控制器的通信方式，具有良好的適用性和安全性。
[0033]本實(shí)施例還包括分別與光電探測(cè)器2和信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊4連接的信號(hào)預(yù)處理模塊3，所述信號(hào)預(yù)處理模塊3用于對(duì)所述電信號(hào)進(jìn)行放大與濾波。
[0034]所述信號(hào)預(yù)處理電路3包含前置放大電路和帶通濾波電路，用于對(duì)所述光電探測(cè)器2輸出的電信號(hào)進(jìn)行低噪聲放大和帶通濾波，使其具有足夠的幅度和信噪比，以便進(jìn)一步處理。
[0035]所述光電探測(cè)器2為光敏電阻，其外部安裝有濾光片，濾除非信號(hào)波段，降低干擾，通過(guò)光電探測(cè)器2將可見光信號(hào)I轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
[0036]所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊4為模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
[0037]所述微控制單元5和存儲(chǔ)器6集成于一塊芯片中。
[0038]實(shí)施例2:
[0039]如圖2所示，本實(shí)施例中，被控裝置為自動(dòng)售貨機(jī)，用戶端為手機(jī)21，在用戶端及控制器的配合控制下實(shí)現(xiàn)物品或票據(jù)的輸出，使用手機(jī)自帶閃光燈發(fā)射光信號(hào)I給物聯(lián)網(wǎng)控制器，使用手機(jī)自帶攝像頭接收物聯(lián)網(wǎng)控制器發(fā)出的光信號(hào)9，手機(jī)21能夠接入互聯(lián)網(wǎng)，與云服務(wù)器22進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
[0040]如圖3和圖4所示，本實(shí)施例的工作過(guò)程包括:首先用戶通過(guò)自動(dòng)售貨機(jī)選擇商品，物聯(lián)網(wǎng)控制器根據(jù)所選商品得到隨機(jī)動(dòng)態(tài)的商品碼，之后通過(guò)微控制單元5控制驅(qū)動(dòng)模塊7驅(qū)動(dòng)編碼輸出裝置8形成編碼，所述商品碼被調(diào)制到所述編碼中；等待用戶支付，并進(jìn)行信號(hào)接收判斷和超時(shí)判斷；如沒(méi)有超時(shí)則繼續(xù)等待用戶支付，如果設(shè)定時(shí)間還沒(méi)有支付則自動(dòng)結(jié)束該流程。
[0041]用戶支付的過(guò)程為:用戶使用手機(jī)攝像頭獲取控制器編碼，并對(duì)編碼進(jìn)行解碼得到商品碼；用手機(jī)支付該商品，并將支付信息上傳云服務(wù)器，從云服務(wù)器中獲取已支付授權(quán)碼，手機(jī)將該授權(quán)碼編碼，調(diào)制驅(qū)動(dòng)手機(jī)閃光燈發(fā)射所述編碼。
[0042]物聯(lián)網(wǎng)控制器接收到用戶發(fā)射的可見光編碼信號(hào)后進(jìn)行解碼，得到支付授權(quán)碼；判斷該授權(quán)碼是否正確，如正確則輸出用戶指定商品，如錯(cuò)誤則結(jié)束該流程。
[0043]本實(shí)施例中，用戶端和控制器通過(guò)可見光通信，控制器上無(wú)需安裝任何通信模塊即可實(shí)現(xiàn)與用戶端通信，實(shí)現(xiàn)用戶端對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的控制，降低了系統(tǒng)的制造成本，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
[0044]實(shí)施例3:
[0045]如圖5所示，本實(shí)施例中，被控裝置為電子鎖芯，用戶端為手機(jī)，使用手機(jī)自帶閃光燈發(fā)射光信號(hào)I給物聯(lián)網(wǎng)控制器，使用手機(jī)自帶攝像頭接收物聯(lián)網(wǎng)控制器發(fā)出的光信號(hào)9，在用戶端及控制器的配合控制下實(shí)現(xiàn)鎖芯的開關(guān)。
[0046]如圖6和圖7所示，本實(shí)施例的工作流程包括:
[0047]鎖端接收用戶的開鎖請(qǐng)求，根據(jù)內(nèi)置算法生成動(dòng)態(tài)鎖碼，并調(diào)制驅(qū)動(dòng)編碼輸出裝置8形成相應(yīng)編碼;然后等待用戶的開鎖信號(hào)，并判斷開鎖信號(hào)接收判斷和超時(shí)判斷；如果未超時(shí)則繼續(xù)等待接收開鎖信號(hào)，如超過(guò)設(shè)定時(shí)間仍未收到開鎖信號(hào)則結(jié)束該開鎖流程。
[0048]用戶端發(fā)送開鎖信號(hào)的過(guò)程包括:用戶使用手機(jī)攝像頭獲取控制器編碼輸出裝置8產(chǎn)生的編碼，對(duì)所述編碼進(jìn)行解碼得到動(dòng)態(tài)鎖碼;根據(jù)預(yù)設(shè)解碼算法得到動(dòng)態(tài)鎖碼對(duì)應(yīng)的解鎖碼;對(duì)解鎖碼進(jìn)行編碼;調(diào)制驅(qū)動(dòng)手機(jī)閃光燈發(fā)射所述編碼。
[0049]物聯(lián)網(wǎng)控制器接收到用戶發(fā)射的可見光編碼信號(hào)后進(jìn)行解碼，得到解鎖碼;判斷該解鎖碼是否正確，如正確則解鎖，如錯(cuò)誤則結(jié)束該流程。
[0050]本實(shí)施例中，物聯(lián)網(wǎng)控制器上無(wú)需安裝任何通信裝置，在整個(gè)過(guò)程中，無(wú)論是手機(jī)還是控制器都不需要連接到互聯(lián)網(wǎng)，直接通過(guò)可見光與電子鎖芯11通信，簡(jiǎn)化了整個(gè)流程和裝置的結(jié)構(gòu)，解決了大量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接互聯(lián)網(wǎng)的生產(chǎn)成本和維護(hù)成本，也避免了網(wǎng)絡(luò)擁擠帶來(lái)的開鎖速度慢或不能開鎖等問(wèn)題，更確保了數(shù)據(jù)的安全性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于短距離可見光雙向通信的物聯(lián)網(wǎng)控制器，其特征在于，包括光電探測(cè)器、信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、微控制單元、存儲(chǔ)器、驅(qū)動(dòng)模塊、編碼輸出裝置和被控裝置，所述光電探測(cè)器與信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊連接，所述微控制單元分別與信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊、存儲(chǔ)器、驅(qū)動(dòng)模塊和被控裝置連接，所述驅(qū)動(dòng)模塊還與編碼輸出裝置連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于短距離可見光雙向通信的物聯(lián)網(wǎng)控制器，其特征在于，還包括分別與光電探測(cè)器和信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊連接的信號(hào)預(yù)處理模塊，所述信號(hào)預(yù)處理模塊用于對(duì)所述電信號(hào)進(jìn)行放大與濾波。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于短距離可見光雙向通信的物聯(lián)網(wǎng)控制器，其特征在于，所述信號(hào)預(yù)處理電路包含前置放大電路和帶通濾波電路，用于對(duì)所述光電探測(cè)器輸出的電信號(hào)進(jìn)行低噪聲放大和帶通濾波，使其具有足夠的幅度和信噪比，以便進(jìn)一步處理。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于短距離可見光雙向通信的物聯(lián)網(wǎng)控制器，其特征在于，所述編碼輸出裝置為顯示裝置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于短距離可見光雙向通信的物聯(lián)網(wǎng)控制器，其特征在于，所述編碼輸出裝置為L(zhǎng)ED光源，所述LED光源裝有勻光罩。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于短距離可見光雙向通信的物聯(lián)網(wǎng)控制器，其特征在于，所述光電探測(cè)器為光敏電阻或光電池或光電二極管。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于短距離可見光雙向通信的物聯(lián)網(wǎng)控制器，其特征在于，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊為模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于短距離可見光雙向通信的物聯(lián)網(wǎng)控制器，其特征在于，所述信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊為電平轉(zhuǎn)換電路。
【文檔編號(hào)】H04B10/116GK205647587SQ201620503884
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月30日
【發(fā)明人】李秋實(shí), 趙曉萌, 陳哲, 梁富念
【申請(qǐng)人】廣州銥星光電科技有限公司