一種多網(wǎng)融合家用光控插座的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種多網(wǎng)融合家用光控插座，包括智能插座、光探測(cè)器、多個(gè)網(wǎng)絡(luò)用具、中央處理器、接收天線、光探測(cè)器、信號(hào)處理電路、電源電路、LED燈現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路、電源電路；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。所述光探測(cè)器用于將網(wǎng)絡(luò)信號(hào)轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ED光信號(hào)，所述多個(gè)網(wǎng)絡(luò)用具上分別設(shè)置有光檢測(cè)模塊，用于接收所述LED光信號(hào)。所述基于可見(jiàn)光通信的家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠簡(jiǎn)化通信光源布線，將可見(jiàn)光通信技術(shù)、電力線載波通信技術(shù)融合現(xiàn)有家庭網(wǎng)絡(luò)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種多網(wǎng)融合家用光控插座
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于可見(jiàn)光光通信的家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能(solarenergy)，是指太陽(yáng)的熱福射能(參見(jiàn)熱能傳播的三種方式)，主要表現(xiàn)就是常說(shuō)的太陽(yáng)光線。在現(xiàn)代一般用作發(fā)電或者為熱水器提供能源。自地球上生命誕生以來(lái)，就主要以太陽(yáng)提供的熱輻射能生存，而自古人類(lèi)也懂得以陽(yáng)光曬干物件，并作為制作食物的方法，如制鹽和曬咸魚(yú)等。在化石燃料日趨減少的情況下，太陽(yáng)能已成為人類(lèi)使用能源的重要組成部分，并不斷得到發(fā)展。太陽(yáng)能的利用有光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換兩種方式，太陽(yáng)能發(fā)電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽(yáng)能也包括地球上的風(fēng)能、化學(xué)能、水能等。
[0003]太陽(yáng)能是由太陽(yáng)內(nèi)部氫原子發(fā)生氫氦聚變釋放出巨大核能而產(chǎn)生的，來(lái)自太陽(yáng)的福射能量。
[0004]人類(lèi)所需能量的絕大部分都直接或間接地來(lái)自太陽(yáng)。植物通過(guò)光合作用釋放氧氣、吸收二氧化碳，并把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能在植物體內(nèi)貯存下來(lái)。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動(dòng)植物經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代演變形成的一次能源。地球本身蘊(yùn)藏的能量通常指與地球內(nèi)部的熱能有關(guān)的能源和與原子核反應(yīng)有關(guān)的能源。
[0005]在現(xiàn)有的無(wú)線技術(shù)當(dāng)中，除去基于電磁波傳輸信息的傳統(tǒng)射頻通信外，還有基于光的無(wú)線通信，其中，有基于紅外激光等的通信技術(shù)，還有基于可見(jiàn)光的無(wú)線通信技術(shù)?？梢?jiàn)光通信技術(shù)，是利用發(fā)光的二極管發(fā)出的肉眼覺(jué)察不到的高速明暗閃爍信號(hào)來(lái)傳輸信息的。將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)加載到光載波信號(hào)上，并進(jìn)行調(diào)制，然后利用光電轉(zhuǎn)換器件接收光載波信號(hào)并解調(diào)以獲取信息?？梢?jiàn)光通信系統(tǒng)能夠覆蓋燈光所能達(dá)到的范圍，不需要電線連接。光通信技術(shù)具有極大的發(fā)展前景，將為光通信提供一種全新的高速數(shù)據(jù)接入方式。
[0006]LED燈具有亮度高、壽命長(zhǎng)、性能穩(wěn)定、節(jié)省能源等優(yōu)點(diǎn)，它將成為下一代的照明工具。由于的高靈敏度和線性調(diào)制特性，因此照明系統(tǒng)具有傳輸信號(hào)的能力。與傳統(tǒng)的紅外和無(wú)線電通信相比，可見(jiàn)光通信具有發(fā)射功率高、無(wú)電磁干擾、無(wú)需申請(qǐng)頻譜資源和室內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)泄漏等優(yōu)點(diǎn)。照明燈無(wú)線通信能夠在照明的同時(shí)實(shí)現(xiàn)通信功能，既節(jié)能又減少了重復(fù)投資，因此，可見(jiàn)光通信系統(tǒng)具有顯著的研究意義和較大的發(fā)展前景，已被公認(rèn)為一種新興的短距離高速無(wú)線通信系統(tǒng)。
[0007]家庭網(wǎng)絡(luò)(HomeNetwork)是融合家庭控制網(wǎng)絡(luò)和多媒體信息網(wǎng)絡(luò)于一體的家庭信息化平臺(tái)，是在家庭范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)信息設(shè)備、通信設(shè)備、娛樂(lè)設(shè)備、家用電器、自動(dòng)化設(shè)備、照明設(shè)備、保安(監(jiān)控)裝置及水電氣熱表設(shè)備、家庭求助報(bào)警等設(shè)備互連和管理，以及數(shù)據(jù)和多媒體信息共享的系統(tǒng)。涉及到了電信、家電、IT等行業(yè)。同時(shí)，家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是現(xiàn)代智能家居的基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的發(fā)明目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)方法的不足，提供了一種能夠簡(jiǎn)化通信光源布線，將可見(jiàn)光通信技術(shù)、電力線載波通信技術(shù)融合現(xiàn)有家庭網(wǎng)絡(luò)的基于可見(jiàn)光通信的家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，提出了如下技術(shù)方案:
包括中央處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路、電源電路、智能插座、光探測(cè)器、信號(hào)調(diào)制控制設(shè)備、LED燈、接收天線、信號(hào)處理電路、多個(gè)網(wǎng)絡(luò)用具;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；
所述智能插座包括微處理器、功率控制電路、信號(hào)測(cè)量電路、電源轉(zhuǎn)換電路、光接收模塊，所述微處理器接收所述光接收模塊獲得的控制指令，根據(jù)所述控制指令，控制電路實(shí)現(xiàn)智能插座的通電和斷電;所述功率控制電路包括繼電器，所述微處理器發(fā)出控制信號(hào)，控制繼電器的開(kāi)合來(lái)改變負(fù)載的供電，所述繼電器的容量要高于負(fù)載的最大功率，所述繼電器回路還包括二極管和電容器件，用于吸收開(kāi)合瞬間的反向電流和高壓;所述信號(hào)測(cè)量電路與功率控制電路連接，獲得智能插座的電壓、電流強(qiáng)電信號(hào)先通過(guò)分壓電阻、錳銅片轉(zhuǎn)換為弱電信號(hào)，再輸入給專(zhuān)用的計(jì)量芯片，完成多路電壓電流有效值、功率等計(jì)算，生成的數(shù)據(jù)輸送到微處理器;所述電源轉(zhuǎn)換電路將220V的交流電壓進(jìn)行AC-DC變換，輸出電路系統(tǒng)中需要的直流電壓。
[0010]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，其中，所述智能插座通過(guò)寬帶接入裝置與外部網(wǎng)絡(luò)連接，然后與個(gè)人消費(fèi)終端連接;所述智能插座還設(shè)置有備用接口，用于各種擴(kuò)展應(yīng)用的安裝與連接;所述中央處理器連接光鑰匙模塊、信號(hào)調(diào)制控制設(shè)備、LED燈、接收天線、信號(hào)處理電路；
所述信號(hào)調(diào)制設(shè)備負(fù)責(zé)調(diào)制生成原始的電信號(hào);所述LED燈是單色的LED;所述光探測(cè)器是可見(jiàn)光波段響應(yīng)較好的CCD光電轉(zhuǎn)換器件;所述接收天線是可變倍數(shù)的光學(xué)鏡頭；所述信號(hào)處理電路與光探測(cè)器相適應(yīng)，用于視頻電信號(hào)的處理，以及確定接收光斑的形狀、大小和平均接收光功率;所述探照燈和所述接收天線之間是大氣信道，光源發(fā)出的光通過(guò)大氣信道進(jìn)行傳輸；
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;所述光探測(cè)器通過(guò)電力線通信PLC與智能插座連接，用于將網(wǎng)絡(luò)信號(hào)轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ED光信號(hào)，所述多個(gè)網(wǎng)絡(luò)用具上分別設(shè)置有光檢測(cè)模塊，用于接收所述LED光信號(hào);LED和處在其照射范圍內(nèi)的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)用具組成封閉的單向通信單元;所述各個(gè)通信單元通過(guò)電力線通信PLC總線與智能插座互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)相互獨(dú)立的雙向通信。
[0011]可選的，所述網(wǎng)絡(luò)用具或LED也可以通過(guò)備用接口連接至其他控制設(shè)備。因此，該系統(tǒng)可以方便地嵌入到其他網(wǎng)絡(luò)中，構(gòu)建分布式網(wǎng)絡(luò)大系統(tǒng)。
[0012]家庭網(wǎng)關(guān)既要實(shí)現(xiàn)內(nèi)部設(shè)備之間的互聯(lián)，又要通過(guò)各種接口連接外網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息的交互和共享。因此，家庭網(wǎng)關(guān)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的控制中心。家庭網(wǎng)關(guān)需具有易于操作的人機(jī)交互接口，同時(shí)設(shè)備要有小巧、低功耗、安裝方便等特點(diǎn)。
[0013]所述智能插座包括中央處理器及其最小外圍電路、電力線通信PLC模塊、顯示器、觸摸模塊以及外圍接口；所述外圍接口包括供電接口、JTAG接口、以太網(wǎng)接口、USB接口、RS485接口、RS232接口、SPI接口 ；所述觸摸模塊包括觸摸面板和A/D轉(zhuǎn)換器，所述中央處理器連接A/D轉(zhuǎn)換器之后與觸摸面板連接;所述中央處理器還連接有EEPROM存儲(chǔ)器、SDROM存儲(chǔ)器、NORflash閃存;所述中央處理器通過(guò)總線緩存器與顯示模塊連接，所述顯示模塊包括顯示控制器、顯示器、NANDf Iash閃存以VRAM存儲(chǔ)器。所述RS485接口與電力線通信PLC模塊連接，所述電力線通信PLC模塊包括單片機(jī)和調(diào)制解調(diào)器。
[0014]所發(fā)送密鑰為T(mén)TL電平信號(hào)，即+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。
[0015]所述光探測(cè)器包括電力線通信PLC模塊、微控制器模塊、AC/DC恒流驅(qū)動(dòng)模塊;所述LED采用串聯(lián)的方式連接，所述微控制器模塊用于橋接電力線通信PLC和可見(jiàn)光通信VLC;所述AC/DC恒流驅(qū)動(dòng)模塊構(gòu)成離線反激式恒流源驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)350mA的恒定電流輸出；電光信號(hào)的轉(zhuǎn)換通過(guò)開(kāi)關(guān)管快速通斷LED燈實(shí)現(xiàn)。
[0016]所述遠(yuǎn)距離可見(jiàn)光通信系統(tǒng)設(shè)備主要包括發(fā)射端和接收端；發(fā)射端可使用00K、PPM等調(diào)制方式，光源將調(diào)制好的光信號(hào)以高速、明暗變化的規(guī)律進(jìn)行發(fā)射，采用大功率低束散角陣列LED作為光源，由于調(diào)制速率在一百比特量級(jí)，可以采用單片機(jī)配合C++軟件編程進(jìn)行發(fā)射端的軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)字符串的發(fā)送;接收端，采用CCD作為光探測(cè)器，硬件設(shè)備使用高幀頻(10fps以上)、高靈敏度、高響應(yīng)度CCD相機(jī)。相機(jī)以與光源相同幀頻進(jìn)行拍攝，并且設(shè)計(jì)軟件對(duì)CCD相機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，將調(diào)制信號(hào)的規(guī)律呈現(xiàn)出來(lái)，得到相應(yīng)的灰度值，從而完成信息的傳遞過(guò)程，實(shí)現(xiàn)字符串的接收。
[0017]所述調(diào)制方式是OOK調(diào)制方式;OOK帶寬需求低，而且硬件實(shí)現(xiàn)最為簡(jiǎn)單，解碼時(shí)候只需要通過(guò)直接檢測(cè)的方法，通過(guò)判斷光的有無(wú)來(lái)確定接收到的信息時(shí)O或者I。其中，“亮”狀態(tài)用“I”表示，“滅”狀態(tài)用“O”表示，
所述發(fā)射模塊采用白光LED，為了增大發(fā)射功率，使用LED陣列，具體為3*4的LED陣列，每個(gè)LED功率能夠達(dá)到4W，束散角為5.30。
[0018]所述接收端采用CXD相機(jī)接收，以10fps為例，相機(jī)在I秒鐘之內(nèi)等間距拍攝100張圖像，光信息被接收下之后，存儲(chǔ)在圖像當(dāng)中。
[0019]所述光接收天線是一組光學(xué)鏡頭，與CCD相機(jī)相互配合，配置電動(dòng)變焦鏡頭和編碼器，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)變焦。
[0020]所述遠(yuǎn)距離可見(jiàn)光通信系統(tǒng)還包括光信號(hào)數(shù)據(jù)采集處理模塊，用于通過(guò)編寫(xiě)的程序完成對(duì)LED發(fā)來(lái)的信號(hào)光的采集處理。該程序以MFC為框架編寫(xiě)，完成對(duì)從相機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的圖片信息的分析和處理。當(dāng)光源和相機(jī)的頻率同步時(shí)，相機(jī)能夠準(zhǔn)確捕捉到光源發(fā)送的信息。
[0021]所述遠(yuǎn)距離可見(jiàn)光通信系統(tǒng)還包括可見(jiàn)光通信數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于完成數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的同步，與自適應(yīng)傳輸模塊配合，完成速率可變自適應(yīng)信息傳輸。包括數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)備過(guò)程，數(shù)據(jù)速率識(shí)別過(guò)程，數(shù)據(jù)同步過(guò)程，數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程。按次序依次為數(shù)據(jù)傳輸建立，持續(xù)時(shí)間為IT，保護(hù)間隔2T ;速率識(shí)別碼發(fā)送時(shí)間3T ;保護(hù)間隔4T ;數(shù)據(jù)同步時(shí)間；最后進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0022]所述遠(yuǎn)距離可見(jiàn)光通信系統(tǒng)具體包括:
調(diào)制器，用于可見(jiàn)光通信發(fā)射端需要將基帶信號(hào)調(diào)制到光載波上，調(diào)制器的作用就是要根據(jù)不同的調(diào)制方式，如OOK調(diào)制、PPM調(diào)制等，將信息先調(diào)制成電信號(hào)。調(diào)制器硬件上可以采用常用的51單片機(jī)系列，為了達(dá)到更高的速度和精度的要求，還可以選擇FPGA等。
[0023]LED驅(qū)動(dòng)，用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)。LED驅(qū)動(dòng)模塊用于完成對(duì)LED光源的驅(qū)動(dòng)功能，同時(shí)將調(diào)至好的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)加載到LED光源上。如51單片機(jī)，其觸發(fā)方式是TTL觸發(fā)，完成對(duì)LED光源驅(qū)動(dòng)。
[0024]LED，是可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的發(fā)射裝置，為了滿(mǎn)足通信系統(tǒng)的需求，應(yīng)盡可能選擇功率大、束散角小、白光LED光源。此外，選擇陣列形式LED光源可以增大光功率，而對(duì)束散角一般達(dá)到4度。
[0025]LED控制器，用來(lái)控制光源和相機(jī)的設(shè)備，完成輔助功能。
[0026]大氣信道，光源將調(diào)至好的信號(hào)光發(fā)射出去，通過(guò)大氣信道傳輸，傳輸過(guò)程中將受到大氣信道的影響。
[0027]相機(jī)鏡頭，相機(jī)鏡頭即是接收天線，主要完成光信號(hào)的捕捉接收功能，鏡頭能夠進(jìn)行變焦，變化接收視場(chǎng)角，可以放大或者縮小目標(biāo)。為了便于和CCD相機(jī)相互配合，配置了電動(dòng)變焦鏡頭和編碼器，可以實(shí)現(xiàn)電腦控制自動(dòng)變焦。
[0028](XD相機(jī)，CXD是感光元器件，主要是將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)再成像。
[0029](XD相機(jī)需能夠匹配光源的速率，CXD相機(jī)能夠完成高幀頻采集。CXD相機(jī)通過(guò)千兆以太網(wǎng)連接到電腦上，并通過(guò)程序完成圖像數(shù)據(jù)的采集和處理。
[0030]成像處理過(guò)程，用于將接收到的已調(diào)光信號(hào)進(jìn)行接收成像，分析其灰度光強(qiáng)度，解調(diào)出原始信息，完成信息接收。
[0031]所述多個(gè)網(wǎng)絡(luò)用具是系統(tǒng)的終端設(shè)備，包括光電轉(zhuǎn)換模塊和控制模塊;所述光電轉(zhuǎn)換模塊包括前置放大器、濾波器、放大器以及鎖相放大器;用于將探測(cè)器輸出的光電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào);所述控制模塊輸出各種簡(jiǎn)單或者復(fù)雜的控制信號(hào)，具有繼電器、串行接口、開(kāi)關(guān)陣列、USB、IR紅外線多個(gè)輸出端口。
[0032]該發(fā)明的有益效果:
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)。
[0033]當(dāng)連接在可見(jiàn)光發(fā)射模塊中的各類(lèi)傳感器(煙霧傳感器、溫度傳感器)發(fā)現(xiàn)災(zāi)害出現(xiàn)時(shí)，會(huì)立即向此模塊的核心控制電路發(fā)出報(bào)警信號(hào)。核心控制電路隨即發(fā)出報(bào)警信號(hào)到以太網(wǎng)通信模塊中，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)同時(shí)向用戶(hù)發(fā)出警報(bào)信息。該智能插座應(yīng)能通過(guò)開(kāi)斷電源，來(lái)控制插座上電器的供電，或?qū)﹄娖鞯耐ㄐ趴诎l(fā)命令幀控制，控制的家電包括空調(diào)、電飯煲、智能插座等。智能插座與核心控制電路進(jìn)行通信，將數(shù)據(jù)傳送給主控制器或響應(yīng)主控制器的命令，保證智能家居系統(tǒng)的正常工作。智能插座與主控制器構(gòu)成有效的通信網(wǎng)絡(luò)，通信應(yīng)快速穩(wěn)定。
[0034]另外，智能插座能夠通過(guò)遠(yuǎn)程控制，用戶(hù)可以在回家之前啟動(dòng)智能插座，改善室內(nèi)空氣濕度，在離開(kāi)家以后關(guān)閉，即使忘記出門(mén)之前關(guān)閉智能插座，也可以通過(guò)手機(jī)發(fā)出控制指令，關(guān)閉智能插座，這樣能夠合理規(guī)劃智能插座的使用時(shí)間，延遲使用壽命以及節(jié)約能源。
[0035]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。
[0036]本發(fā)明的所述的現(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(mǎn)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(mǎn)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。
[0037]本發(fā)明的基于可見(jiàn)光通信的家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，同時(shí)運(yùn)用了可見(jiàn)光通信和電力線載波PLC通信。將室內(nèi)可見(jiàn)光通信引入家庭網(wǎng)絡(luò)，給家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)引入了一種新的通信方式。同時(shí)，可見(jiàn)光通信與電力線載波PLC通信相結(jié)合，可以避免白光LED復(fù)雜的布線問(wèn)題?？梢?jiàn)光通信嵌入到家庭網(wǎng)絡(luò)中，推動(dòng)了可見(jiàn)光通信的發(fā)展和應(yīng)用，具有巨大的市場(chǎng)前景。
[0038]家庭網(wǎng)關(guān)既要實(shí)現(xiàn)內(nèi)部設(shè)備之間的互聯(lián)，又要通過(guò)各種接口連接外網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息的交互和共享。因此，家庭網(wǎng)關(guān)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的控制中心。家庭網(wǎng)關(guān)需具有易于操作的人機(jī)交互接口，同時(shí)設(shè)備要有小巧、低功耗、安裝方便等特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0039]圖1是本發(fā)明的家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)框圖；
圖2是智能插座結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是LE:D驅(qū)動(dòng)模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是網(wǎng)絡(luò)用具結(jié)構(gòu)不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種多網(wǎng)融合家用光控插座作進(jìn)一步詳盡描述:
如圖1所示，一種多網(wǎng)融合家用光控插座，包括智能插座、光探測(cè)器、多個(gè)網(wǎng)絡(luò)用具、中央處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路、電源電路； 所述智能插座包括微控制器、加濕器開(kāi)關(guān)以及光接收模塊，所述光接收模塊從LED燈組中接收LED通信信號(hào)，對(duì)所述LED通信信號(hào)處理后獲得控制指令，并將所述控制指令輸送到微控制器，所述微控制器根據(jù)所述控制指令生成加濕器開(kāi)關(guān)的執(zhí)行指令，所述加濕器開(kāi)關(guān)是電磁繼電器，所述電磁繼電器與加濕器的加濕裝置連接；
所述智能插座包括微處理器、功率控制電路、信號(hào)測(cè)量電路、電源轉(zhuǎn)換電路、光接收模塊，所述微處理器接收所述光接收模塊獲得的控制指令，根據(jù)所述控制指令，控制電路實(shí)現(xiàn)智能插座的通電和斷電;所述功率控制電路包括繼電器，所述微處理器發(fā)出控制信號(hào)，控制繼電器的開(kāi)合來(lái)改變負(fù)載的供電，所述繼電器的容量要高于負(fù)載的最大功率，所述繼電器回路還包括二極管和電容器件，用于吸收開(kāi)合瞬間的反向電流和高壓;所述信號(hào)測(cè)量電路與功率控制電路連接，獲得智能插座的電壓、電流強(qiáng)電信號(hào)先通過(guò)分壓電阻、錳銅片轉(zhuǎn)換為弱電信號(hào)，再輸入給專(zhuān)用的計(jì)量芯片，完成多路電壓電流有效值、功率等計(jì)算，生成的數(shù)據(jù)輸送到微處理器;所述電源轉(zhuǎn)換電路將220V的交流電壓進(jìn)行AC-DC變換，輸出電路系統(tǒng)中需要的直流電壓。
[0041]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;其中，所述智能插座通過(guò)寬帶接入裝置與外部網(wǎng)絡(luò)連接，然后與個(gè)人消費(fèi)終端連接，如個(gè)人電腦、手機(jī)等;所述智能插座還設(shè)置有備用接口，用于各種擴(kuò)展應(yīng)用的安裝與連接;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;所述光探測(cè)器通過(guò)電力線通信PLC與智能插座連接，用于將網(wǎng)絡(luò)信號(hào)轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ED光信號(hào)，所述多個(gè)網(wǎng)絡(luò)用具上分別設(shè)置有光檢測(cè)模塊，用于接收所述LED光信號(hào);LED和處在其照射范圍內(nèi)的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)用具組成封閉的單向通信單元;所述各個(gè)通信單元通過(guò)電力線通信PLC總線與智能插座互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)相互獨(dú)立的雙向通信。
[0042]優(yōu)選地，所述網(wǎng)絡(luò)用具或LED也可以通過(guò)備用接口連接至其他控制設(shè)備。因此，該系統(tǒng)可以方便地嵌入到其他網(wǎng)絡(luò)中，構(gòu)建分布式網(wǎng)絡(luò)大系統(tǒng)。
[0043]本發(fā)明的所述的現(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(mǎn)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(mǎn)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。
[0044]所述遠(yuǎn)距離可見(jiàn)光通信系統(tǒng)設(shè)備主要包括發(fā)射端和接收端；發(fā)射端可使用00K、PPM等調(diào)制方式，光源將調(diào)制好的光信號(hào)以高速、明暗變化的規(guī)律進(jìn)行發(fā)射，采用大功率低束散角陣列LED作為光源，由于調(diào)制速率在一百比特量級(jí)，可以采用單片機(jī)配合C++軟件編程進(jìn)行發(fā)射端的軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)字符串的發(fā)送;接收端，采用CCD作為光探測(cè)器，硬件設(shè)備使用高幀頻(10fps以上)、高靈敏度、高響應(yīng)度CCD相機(jī)。相機(jī)以與光源相同幀頻進(jìn)行拍攝，并且設(shè)計(jì)軟件對(duì)CCD相機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，將調(diào)制信號(hào)的規(guī)律呈現(xiàn)出來(lái)，得到相應(yīng)的灰度值，從而完成信息的傳遞過(guò)程，實(shí)現(xiàn)字符串的接收。
[0045]所述調(diào)制方式是OOK調(diào)制方式;OOK帶寬需求低，而且硬件實(shí)現(xiàn)最為簡(jiǎn)單，解碼時(shí)候只需要通過(guò)直接檢測(cè)的方法，通過(guò)判斷光的有無(wú)來(lái)確定接收到的信息時(shí)O或者I。其中，“亮”狀態(tài)用“I”表示，“滅”狀態(tài)用“O”表示，
所述發(fā)射模塊采用白光LED，為了增大發(fā)射功率，使用LED陣列，具體為3*4的LED陣列，每個(gè)LED功率能夠達(dá)到4W，束散角為5.30。
[0046]所述接收端采用CXD相機(jī)接收，以10fps為例，相機(jī)在I秒鐘之內(nèi)等間距拍攝100張圖像，光信息被接收下之后，存儲(chǔ)在圖像當(dāng)中。
[0047]所述光接收天線是一組光學(xué)鏡頭，與CCD相機(jī)相互配合，配置電動(dòng)變焦鏡頭和編碼器，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)變焦。
[0048]所述遠(yuǎn)距離可見(jiàn)光通信系統(tǒng)還包括光信號(hào)數(shù)據(jù)采集處理模塊，用于通過(guò)編寫(xiě)的程序完成對(duì)LED發(fā)來(lái)的信號(hào)光的采集處理。該程序以MFC為框架編寫(xiě)，完成對(duì)從相機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的圖片信息的分析和處理。當(dāng)光源和相機(jī)的頻率同步時(shí)，相機(jī)能夠準(zhǔn)確捕捉到光源發(fā)送的信息。
[0049]所述遠(yuǎn)距離可見(jiàn)光通信系統(tǒng)還包括可見(jiàn)光通信數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于完成數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的同步，與自適應(yīng)傳輸模塊配合，完成速率可變自適應(yīng)信息傳輸。包括數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)備過(guò)程，數(shù)據(jù)速率識(shí)別過(guò)程，數(shù)據(jù)同步過(guò)程，數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程。按次序依次為數(shù)據(jù)傳輸建立，持續(xù)時(shí)間為IT，保護(hù)間隔2T ;速率識(shí)別碼發(fā)送時(shí)間3T ;保護(hù)間隔4T ;數(shù)據(jù)同步時(shí)間；最后進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
[0050]所述遠(yuǎn)距離可見(jiàn)光通信系統(tǒng)具體包括:
調(diào)制器，用于可見(jiàn)光通信發(fā)射端需要將基帶信號(hào)調(diào)制到光載波上，調(diào)制器的作用就是要根據(jù)不同的調(diào)制方式，如OOK調(diào)制、PPM調(diào)制等，將信息先調(diào)制成電信號(hào)。調(diào)制器硬件上可以采用常用的51單片機(jī)系列，為了達(dá)到更高的速度和精度的要求，還可以選擇FPGA等。
[0051]LED驅(qū)動(dòng)，用于將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)。LED驅(qū)動(dòng)模塊用于完成對(duì)LED光源的驅(qū)動(dòng)功能，同時(shí)將調(diào)至好的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)加載到LED光源上。如51單片機(jī)，其觸發(fā)方式是TTL觸發(fā)，完成對(duì)LED光源驅(qū)動(dòng)。
[0052]LED，是可見(jiàn)光通信系統(tǒng)的發(fā)射裝置，為了滿(mǎn)足通信系統(tǒng)的需求，應(yīng)盡可能選擇功率大、束散角小、白光LED光源。此外，選擇陣列形式LED光源可以增大光功率，而對(duì)束散角一般達(dá)到4度。
[0053]LED控制器，用來(lái)控制光源和相機(jī)的設(shè)備，完成輔助功能。
[0054]大氣信道，光源將調(diào)至好的信號(hào)光發(fā)射出去，通過(guò)大氣信道傳輸，傳輸過(guò)程中將受到大氣信道的影響。
[0055]相機(jī)鏡頭，相機(jī)鏡頭即是接收天線，主要完成光信號(hào)的捕捉接收功能，鏡頭能夠進(jìn)行變焦，變化接收視場(chǎng)角，可以放大或者縮小目標(biāo)。為了便于和CCD相機(jī)相互配合，配置了電動(dòng)變焦鏡頭和編碼器，可以實(shí)現(xiàn)電腦控制自動(dòng)變焦。
[0056](XD相機(jī)，CXD是感光元器件，主要是將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)再成像。
[0057](XD相機(jī)需能夠匹配光源的速率，CXD相機(jī)能夠完成高幀頻采集。CXD相機(jī)通過(guò)千兆以太網(wǎng)連接到電腦上，并通過(guò)程序完成圖像數(shù)據(jù)的采集和處理。
[0058]成像處理過(guò)程，用于將接收到的已調(diào)光信號(hào)進(jìn)行接收成像，分析其灰度光強(qiáng)度，解調(diào)出原始信息，完成信息接收。
[0059]如圖2所示，所述智能插座包括中央處理器及其最小外圍電路、電力線通信PLC模塊、顯示器、觸摸模塊以及外圍接口；所述外圍接口包括供電接口、JTAG接口、以太網(wǎng)接口、USB接口、RS485接口、RS232接口、SPI接口 ；所述觸摸模塊包括觸摸面板和A/D轉(zhuǎn)換器，所述中央處理器連接A/D轉(zhuǎn)換器之后與觸摸面板連接;所述中央處理器還連接有EEPROM存儲(chǔ)器、SDROM存儲(chǔ)器、NORflash閃存;所述中央處理器通過(guò)總線緩存器與顯示模塊連接，所述顯示模塊包括顯示控制器、顯示器、NANDf Iash閃存以VRAM存儲(chǔ)器。所述RS485接口與電力線通信PLC模塊連接，所述電力線通信PLC模塊包括單片機(jī)和調(diào)制解調(diào)器。
[0060]其中，中央處理器采用Atmel公司的ARM9微處理器AT91RM9200，它基于ARM920T內(nèi)核，帶有內(nèi)存管理單元，可方便地嵌入各種主流的嵌入式操作系統(tǒng)。PLC模塊采用PL2102實(shí)現(xiàn)，它具有I2C控制接口，這里在PL2102和AT91RM9200之間嵌入了 AT89C2051，實(shí)現(xiàn)I2C接口到串口的橋接，以簡(jiǎn)化軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。外圍接口包括1M/1OOM以太網(wǎng)接口、USB接口、RS485接口、RS232接口、SPI接口。其中無(wú)線寬帶接入采用帶有USB接口的W1-Fi模塊實(shí)現(xiàn)。以AT91RM9200芯片為核心的嵌入式硬件系統(tǒng)具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性，還可以方便地?cái)U(kuò)展其他各種接口，如藍(lán)牙、Zigbee、GPRS等。
[0061]家庭網(wǎng)關(guān)既要實(shí)現(xiàn)內(nèi)部設(shè)備之間的互聯(lián)，又要通過(guò)各種接口連接外網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)信息的交互和共享。因此，家庭網(wǎng)關(guān)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的控制中心。家庭網(wǎng)關(guān)需具有易于操作的人機(jī)交互接口，同時(shí)設(shè)備要有小巧、低功耗、安裝方便等特點(diǎn)。
[0062]如圖3所示，所述光探測(cè)器包括電力線通信PLC模塊、微控制器模塊、AC/DC恒流驅(qū)動(dòng)模塊;所述LED采用串聯(lián)的方式連接，所述微控制器模塊用于橋接電力線通信PLC和可見(jiàn)光通信VLC;所述AC/DC恒流驅(qū)動(dòng)模塊構(gòu)成離線反激式恒流源驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)350mA的恒定電流輸出；電光信號(hào)的轉(zhuǎn)換通過(guò)開(kāi)關(guān)管快速通斷LED燈實(shí)現(xiàn)。
[0063]所述LED驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)要考慮的主要因素有白光LED整體的電流電壓特性、安全性、效率、功能以及其他燈具標(biāo)準(zhǔn)要求等。所述微控制器采用德州儀器公司的MSP430F149芯片，它的主要功能在于橋接PLC和VLGAC/DC部分采用安森美半導(dǎo)體公司的NCP1351芯片，構(gòu)成離線反激式恒流源驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)350mA的恒定電流輸出。電光信號(hào)的轉(zhuǎn)換通過(guò)開(kāi)關(guān)管IRF510快速通斷LED燈實(shí)現(xiàn)。
[0064]如圖4所示，所述多個(gè)網(wǎng)絡(luò)用具是系統(tǒng)的終端設(shè)備，包括光電轉(zhuǎn)換模塊和控制模塊;所述光電轉(zhuǎn)換模塊包括前置放大器、濾波器、放大器以及鎖相放大器；用于將探測(cè)器輸出的光電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào);所述控制模塊輸出各種簡(jiǎn)單或者復(fù)雜的控制信號(hào)，具有繼電器、串行接口、開(kāi)關(guān)陣列、USB、IR紅外線多個(gè)輸出端口。所述光電轉(zhuǎn)換模塊是接收可見(jiàn)光信號(hào)的關(guān)鍵，要求有很高的增益和噪聲抑制能力。其中前置放大器采用寬帶低噪聲運(yùn)放0PA656構(gòu)成跨阻前置放大器，將探測(cè)器輸出的光電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)?？刂颇K輸出各種簡(jiǎn)單或者復(fù)雜的控制信號(hào)，可以控制空調(diào)、冰箱、音響、微波爐等家用電器和其他設(shè)備。
[0065]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)】
1.一種多網(wǎng)融合家用光控插座，其特征在于，包括智能插座、中央處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列電路、電源電路、多個(gè)網(wǎng)絡(luò)用具、光探測(cè)器、信號(hào)調(diào)制控制設(shè)備、LED燈、接收天線、信號(hào)處理電路、；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； 所述智能插座包括微處理器、功率控制電路、信號(hào)測(cè)量電路、電源轉(zhuǎn)換電路、光接收模塊，所述微處理器接收所述光接收模塊獲得的控制指令，根據(jù)所述控制指令，控制電路實(shí)現(xiàn)智能插座的通電和斷電;所述功率控制電路包括繼電器，所述微處理器發(fā)出控制信號(hào)，控制繼電器的開(kāi)合來(lái)改變負(fù)載的供電，所述繼電器的容量要高于負(fù)載的最大功率，所述繼電器回路還包括二極管和電容器件，用于吸收開(kāi)合瞬間的反向電流和高壓;所述信號(hào)測(cè)量電路與功率控制電路連接，獲得智能插座的電壓、電流強(qiáng)電信號(hào)先通過(guò)分壓電阻、錳銅片轉(zhuǎn)換為弱電信號(hào)，再輸入給專(zhuān)用的計(jì)量芯片，完成多路電壓電流有效值、功率等計(jì)算，生成的數(shù)據(jù)輸送到微處理器;所述電源轉(zhuǎn)換電路將220V的交流電壓進(jìn)行AC-DC變換，輸出電路系統(tǒng)中需要的直流電壓； 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，其中，所述智能插座通過(guò)寬帶接入裝置與外部網(wǎng)絡(luò)連接，然后與個(gè)人消費(fèi)終端連接;所述智能插座還設(shè)置有備用接口，用于各種擴(kuò)展應(yīng)用的安裝與連接;所述中央處理器連接光鑰匙模塊、信號(hào)調(diào)制控制設(shè)備、LED燈、接收天線、信號(hào)處理電路； 所述信號(hào)調(diào)制設(shè)備負(fù)責(zé)調(diào)制生成原始的電信號(hào);所述LED燈是單色的LED;所述光探測(cè)器是可見(jiàn)光波段響應(yīng)較好的CCD光電轉(zhuǎn)換器件;所述接收天線是可變倍數(shù)的光學(xué)鏡頭；所述信號(hào)處理電路與光探測(cè)器相適應(yīng)，用于視頻電信號(hào)的處理，以及確定接收光斑的形狀、大小和平均接收光功率;所述探照燈和所述接收天線之間是大氣信道，光源發(fā)出的光通過(guò)大氣信道進(jìn)行傳輸； 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;所述光探測(cè)器通過(guò)電力線通信PLC與智能插座連接，用于將網(wǎng)絡(luò)信號(hào)轉(zhuǎn)換為L(zhǎng)ED光信號(hào)，所述多個(gè)網(wǎng)絡(luò)用具上分別設(shè)置有光檢測(cè)模塊，用于接收所述LED光信號(hào);LED和處在其照射范圍內(nèi)的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)用具組成封閉的單向通信單元;所述各個(gè)通信單元通過(guò)電力線通信PLC總線與智能插座互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)相互獨(dú)立的雙向通信。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多網(wǎng)融合家用光控插座，其特征在于，所述遠(yuǎn)距離可見(jiàn)光通信系統(tǒng)設(shè)備主要包括發(fā)射端和接收端;發(fā)射端可使用00Κ、ΡΡΜ等調(diào)制方式，光源將調(diào)制好的光信號(hào)以高速、明暗變化的規(guī)律進(jìn)行發(fā)射，采用大功率低束散角陣列LED作為光源，由于調(diào)制速率在一百比特量級(jí)，可以采用單片機(jī)配合C++軟件編程進(jìn)行發(fā)射端的軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)字符串的發(fā)送;接收端，采用CCD作為光探測(cè)器，硬件設(shè)備使用高幀頻10fps以上、高靈敏度、高響應(yīng)度CCD相機(jī);相機(jī)以與光源相同幀頻進(jìn)行拍攝，并且設(shè)計(jì)軟件對(duì)CCD相機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，將調(diào)制信號(hào)的規(guī)律呈現(xiàn)出來(lái)，得到相應(yīng)的灰度值，從而完成信息的傳遞過(guò)程，實(shí)現(xiàn)字符串的接收;所述充電插口設(shè)置于閉合門(mén)的側(cè)端。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多網(wǎng)融合家用光控插座，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(16X1RAM)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;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2所述的一種多網(wǎng)融合家用光控插座，其特征在于，所述智能插座包括中央處理器及其最小外圍電路、電力線通信PLC模塊、顯示器、觸摸模塊以及外圍接口；所述外圍接口包括供電接口、JTAG接口、以太網(wǎng)接口、USB接口、RS485接口、RS232接口、SPI接口 ；所述觸摸模塊包括觸摸面板和A/D轉(zhuǎn)換器，所述中央處理器連接A/D轉(zhuǎn)換器之后與觸摸面板連接;所述中央處理器還連接有EEPROM存儲(chǔ)器、SDROM存儲(chǔ)器、NORflash閃存;所述中央處理器通過(guò)總線緩存器與顯示模塊連接，所述顯示模塊包括顯示控制器、顯示器、NANDflash閃存以VRAM存儲(chǔ)器;所述RS485接口與電力線通信PLC模塊連接，所述電力線通信PLC模塊包括單片機(jī)和調(diào)制解調(diào)器。5.所述光探測(cè)器包括電力線通信PLC模塊、微控制器模塊、AC/DC恒流驅(qū)動(dòng)模塊；所述LED采用串聯(lián)的方式連接，所述微控制器模塊用于橋接電力線通信PLC和可見(jiàn)光通信VLC;所述AC/DC恒流驅(qū)動(dòng)模塊構(gòu)成離線反激式恒流源驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)350mA的恒定電流輸出；電光信號(hào)的轉(zhuǎn)換通過(guò)開(kāi)關(guān)管快速通斷LED燈實(shí)現(xiàn)； 所述多個(gè)網(wǎng)絡(luò)用具是系統(tǒng)的終端設(shè)備，包括光電轉(zhuǎn)換模塊和控制模塊;所述光電轉(zhuǎn)換模塊包括前置放大器、濾波器、放大器以及鎖相放大器;用于將探測(cè)器輸出的光電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào);所述控制模塊輸出各種簡(jiǎn)單或者復(fù)雜的控制信號(hào)，具有繼電器、串行接口、開(kāi)關(guān)陣列、USB、IR紅外線多個(gè)輸出端口。
【文檔編號(hào)】H01R13/717GK105938961SQ201610380978
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年6月1日
【發(fā)明人】王燁
【申請(qǐng)人】蘇州杰姆斯特機(jī)械有限公司