一種基于lifi遠(yuǎn)程控制智能插座的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于LIFI遠(yuǎn)程控制智能插座，主要由中央處理器、現(xiàn)場可編程門陣列電路、光鑰匙模塊、智能插座、光電檢測模塊、開關(guān)量檢測電路、白光LED及存儲電路組成，現(xiàn)場可編程門陣列電路連接智能插座，開關(guān)量檢測電路連接現(xiàn)場可編程門陣列電路，現(xiàn)場可編程門陣列電路連接光電檢測模塊，光鑰匙模塊 連接現(xiàn)場可編程門陣列電路；存儲電路內(nèi)設(shè)置有FLASH存儲器及隨機(jī)存儲器，F(xiàn)LASH存儲器及隨機(jī)存儲器皆連接在現(xiàn)場可編程門陣列電路上；利用多種存儲模式進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，利用不同的存儲器對相應(yīng)的處理數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，從而有效的提高現(xiàn)場可編程門陣列電路的處理性能，提高其處理速度。
【專利說明】
一種基于LIFI遠(yuǎn)程控制智能插座
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，是一種基于LIFI遠(yuǎn)程控制智能插座。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能(solarenergy)，是指太陽的熱福射能(參見熱能傳播的三種方式)，主要表現(xiàn)就是常說的太陽光線。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，就主要以太陽提供的熱輻射能生存，而自古人類也懂得以陽光曬干物件，并作為制作食物的方法，如制鹽和曬咸魚等。在化石燃料日趨減少的情況下，太陽能已成為人類使用能源的重要組成部分，并不斷得到發(fā)展。太陽能的利用有光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換兩種方式，太陽能發(fā)電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能也包括地球上的風(fēng)能、化學(xué)能、水能等。
[0003]太陽能是由太陽內(nèi)部氫原子發(fā)生氫氦聚變釋放出巨大核能而產(chǎn)生的，來自太陽的福射能量。
[0004]人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。植物通過光合作用釋放氧氣、吸收二氧化碳，并把太陽能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能在植物體內(nèi)貯存下來。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動植物經(jīng)過漫長的地質(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]智能控制(intelligentcontrols)在無人干預(yù)的情況下能自主地驅(qū)動智能機(jī)器實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的自動控制技術(shù)?？刂评碚摪l(fā)展至今已有100多年的歷史，經(jīng)歷了“經(jīng)典控制理論”和“現(xiàn)代控制理論”的發(fā)展階段，已進(jìn)入“大系統(tǒng)理論”和“智能控制理論”階段。智能控制理論的研究和應(yīng)用是現(xiàn)代控制理論在深度和廣度上的拓展。20世紀(jì)80年代以來，信息技術(shù)、計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展及其他相關(guān)學(xué)科的發(fā)展和相互滲透，也推動了控制科學(xué)與工程研究的不斷深入，控制系統(tǒng)向智能控制系統(tǒng)的發(fā)展已成為一種趨勢。
[0006]自動化(Automat1n)是指機(jī)器設(shè)備、系統(tǒng)或過程(生產(chǎn)、管理過程)在沒有人或較少人的直接參與下，按照人的要求，經(jīng)過自動檢測、信息處理、分析判斷、操縱控制，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)的過程。自動化技術(shù)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、科學(xué)研究、交通運(yùn)輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)和家庭等方面。采用自動化技術(shù)不僅可以把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣、危險(xiǎn)的工作環(huán)境中解放出來，而且能擴(kuò)展人的器官功能，極大地提高勞動生產(chǎn)率，增強(qiáng)人類認(rèn)識世界和改造世界的能力。
[0007]FLASH存儲器(FLASH閃存)，英文名稱是〃Flash Memory〃，一般簡稱為〃Flash〃，它屬于內(nèi)存器件的一種，是一種不揮發(fā)性(Non-Volatile)內(nèi)存。閃存的物理特性與常見的內(nèi)存有根本性的差異:目前各類DDR、SDRAM或者RDRAM都屬于揮發(fā)性內(nèi)存，只要停止電流供應(yīng)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)便無法保持，因此每次電腦開機(jī)都需要把數(shù)據(jù)重新載入內(nèi)存；閃存在沒有電流供應(yīng)的條件下也能夠長久地保持?jǐn)?shù)據(jù)，其存儲特性相當(dāng)于硬盤，這項(xiàng)特性正是閃存得以成為各類便攜型數(shù)字設(shè)備的存儲介質(zhì)的基礎(chǔ)。
[0008]flash閃存是非易失存儲器，可以對稱為塊的存儲器單元塊進(jìn)行擦寫和再編程。任何flash器件的寫入操作只能在空或已擦除的單元內(nèi)進(jìn)行，所以大多數(shù)情況下，在進(jìn)行寫入操作之前必須先執(zhí)行擦除。NAND器件執(zhí)行擦除操作是十分簡單的，而NOR則要求在進(jìn)行擦除前先要將目標(biāo)塊內(nèi)所有的位都寫為O。
[0009]由于擦除NOR器件時(shí)是以64?128KB的塊進(jìn)行的，執(zhí)行一個(gè)寫入/擦除操作的時(shí)間為5ms，與此相反，擦除NAND器件是以8?32KB的塊進(jìn)行的，執(zhí)行相同的操作最多只需要4ms。
[0010]執(zhí)行擦除時(shí)塊尺寸的不同進(jìn)一步拉大了NOR和NADN之間的性能差距，統(tǒng)計(jì)表明，對于給定的一套寫入操作(尤其是更新小文件時(shí))，更多的擦除操作必須在基于NOR的單元中進(jìn)行。這樣，當(dāng)選擇存儲解決方案時(shí)，設(shè)計(jì)師必須權(quán)衡以下的各項(xiàng)因素:N0R的讀速度比NAND稍快一些;NAND的寫入速度比NOR快很多;NAND的4ms擦除速度遠(yuǎn)比NOR的5ms快;大多數(shù)寫入操作需要先進(jìn)行擦除操作;NAND的擦除單元更小，相應(yīng)的擦除電路更少。
[00??] 隨機(jī)存取存儲器(random access memory，RAM)又稱作“隨機(jī)存儲器”，是與CPU直接交換數(shù)據(jù)的內(nèi)部存儲器，也叫主存(內(nèi)存)。它可以隨時(shí)讀寫，而且速度很快，通常作為操作系統(tǒng)或其他正在運(yùn)行中的程序的臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲媒介。
[0012]存儲單元的內(nèi)容可按需隨意取出或存入，且存取的速度與存儲單元的位置無關(guān)的存儲器。這種存儲器在斷電時(shí)將丟失其存儲內(nèi)容，故主要用于存儲短時(shí)間使用的程序。按照存儲單元的工作原理，隨機(jī)存儲器又分為靜態(tài)隨機(jī)存儲器(英文:Static RAM，SRAM)和動態(tài)隨機(jī)存儲器(英文Dynamic RAM,DRAM) 0
[0013]具有如下特性:
隨機(jī)存取，所謂“隨機(jī)存取”，指的是當(dāng)存儲器中的數(shù)據(jù)被讀取或?qū)懭霑r(shí)，所需要的時(shí)間與這段信息所在的位置或所寫入的位置無關(guān)。相對的，讀取或?qū)懭腠樞蛟L問(SequentialAccess)存儲設(shè)備中的信息時(shí)，其所需要的時(shí)間與位置就會有關(guān)系。它主要用來存放操作系統(tǒng)、各種應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)等。
[0014]易失性，當(dāng)電源關(guān)閉時(shí)RAM不能保留數(shù)據(jù)。如果需要保存數(shù)據(jù)，就必須把它們寫入一個(gè)長期的存儲設(shè)備中(例如硬盤)C3RAM和ROM相比，兩者的最大區(qū)別是RAM在斷電以后保存在上面的數(shù)據(jù)會自動消失，而ROM不會自動消失，可以長時(shí)間斷電保存。
[0015]對靜電敏感，正如其他精細(xì)的集成電路，隨機(jī)存取存儲器對環(huán)境的靜電荷非常敏感。靜電會干擾存儲器內(nèi)電容器的電荷，引致數(shù)據(jù)流失，甚至燒壞電路。故此觸碰隨機(jī)存取存儲器前，應(yīng)先用手觸摸金屬接地。
[0016]訪問速度，現(xiàn)代的隨機(jī)存取存儲器幾乎是所有訪問設(shè)備中寫入和讀取速度最快的，存取延遲和其他涉及機(jī)械運(yùn)作的存儲設(shè)備相比，也顯得微不足道。
[0017]需要刷新(再生)，現(xiàn)代的隨機(jī)存取存儲器依賴電容器存儲數(shù)據(jù)。電容器充滿電后代表1(二進(jìn)制)，未充電的代表O。由于電容器或多或少有漏電的情形，若不作特別處理，數(shù)據(jù)會漸漸隨時(shí)間流失。刷新是指定期讀取電容器的狀態(tài)，然后按照原來的狀態(tài)重新為電容器充電，彌補(bǔ)流失了的電荷。需要刷新正好解釋了隨機(jī)存取存儲器的易失性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)出一種基于LIFI遠(yuǎn)程控制智能插座，滿足機(jī)器自動控制所需，利用多種存儲模式進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，并根據(jù)不同的需要，利用不同的存儲器對相應(yīng)的處理數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，從而有效的提高現(xiàn)場可編程門陣列電路的處理性能，提高其處理速度，達(dá)到機(jī)器人的運(yùn)行更加流暢的目的，整個(gè)系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)科學(xué)合理、安全穩(wěn)定、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。
[0019]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種基于LIFI遠(yuǎn)程控制智能插座，主要由中央處理器、現(xiàn)場可編程門陣列電路、光鑰匙模塊、智能插座、信號調(diào)制控制設(shè)備、LED燈、接收天線、信號處理電路、光電檢測模塊、開關(guān)量檢測電路、白光LED及存儲電路組成，所述中央處理器連接現(xiàn)場可編程門陣列電路、信號調(diào)制控制設(shè)備、LED燈、接收天線、信號處理電路；
所述智能插座包括微處理器、功率控制電路、信號測量電路、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，控制繼電器的開合來改變負(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，用于吸收開合瞬間的反向電流和高壓;所述信號測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)電信號先通過分壓電阻、錳銅片轉(zhuǎn)換為弱電信號，再輸入給專用的計(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；
所述中央處理器連接光鑰匙模塊、信號調(diào)制控制設(shè)備、LED燈、接收天線、光探測器、信號處理電路;所述信號調(diào)制設(shè)備負(fù)責(zé)調(diào)制生成原始的電信號;所述LED燈是單色的LED;所述光探測器是可見光波段響應(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;所述信號處理電路與光探測器相適應(yīng)，用于視頻電信號的處理，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)出的光通過大氣信道進(jìn)行傳輸;所述遠(yuǎn)距離可見光通信系統(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，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CCD相機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，將調(diào)制信號的規(guī)律呈現(xiàn)出來，得到相應(yīng)的灰度值，從而完成信息的傳遞過程，實(shí)現(xiàn)字符串的接收;所述充電插口設(shè)置于閉合門的側(cè)端;進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述隨機(jī)存儲器采用靜態(tài)隨機(jī)存儲器和/或動態(tài)隨機(jī)存儲器。所述光鑰匙模塊內(nèi)設(shè)置有智能移動終端，基于智能移動終端操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動終端的軟件模塊，通過智能移動終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動終端的min-USB 口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動終端OTG功能，經(jīng)過外部驅(qū)動模塊加載到LED燈上，通過LED來完成秘鑰信息的傳送。
[0020]進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述智能插座內(nèi)設(shè)置有編碼器、運(yùn)動控制器、PWM功放、直流伺服電機(jī)，所述現(xiàn)場可編程門陣列電路連接編碼器，所述編碼器連接運(yùn)動控制器，所述運(yùn)動控制器連接PWM功放，所述PWM功放連接直流伺服電機(jī)，所述直流伺服電機(jī)連接編碼器。
[0021]進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述光鑰匙模塊內(nèi)設(shè)置有光敏元件接收器、反射鏡、光源、調(diào)制波形發(fā)生器、調(diào)制波形處理器及調(diào)制放大器，所述現(xiàn)場可編程門陣列電路連接調(diào)制波形發(fā)生器，所述調(diào)制波形發(fā)生器連接光源，所述光源連接反射鏡，所述反射鏡連接光敏元件接收器，所述光敏元件接收器連接調(diào)制放大器，所述調(diào)制放大器連接調(diào)制波形處理器，所述調(diào)制波形處理器連接現(xiàn)場可編程門陣列電路。
[0022]進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述白光LED內(nèi)設(shè)置有太陽能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路，所述太陽能電池板連接穩(wěn)壓電路，所述穩(wěn)壓電路連接電源控制器，所述電源控制器連接直流供電電路，所述直流供電電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場可編程門陣列電路。
[0023]進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述白光LED內(nèi)還設(shè)置有蓄電池組，所述蓄電池組連接電源控制器。
[0024]進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，還包括參數(shù)存儲器，所述參數(shù)存儲器連接中央處理器。
[0025]進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述現(xiàn)場可編程門陣列電路主芯片采用CycloneII1
[0026]進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述中央處理器采用TMS570LS1114微控制器。
[0027]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
(I)本發(fā)明滿足機(jī)器人自動控制所需，利用多種存儲模式進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，并根據(jù)不同的需要，利用不同的存儲器對相應(yīng)的處理數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，從而有效的提高現(xiàn)場可編程門陣列電路的處理性能，提高其處理速度，達(dá)到機(jī)器的運(yùn)行更加流暢的目的，整個(gè)系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)科學(xué)合理、安全穩(wěn)定、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。當(dāng)連接在可見光發(fā)射模塊中的各類傳感器(煙霧傳感器、溫度傳感器)發(fā)現(xiàn)災(zāi)害出現(xiàn)時(shí)，會立即向此模塊的核心控制電路發(fā)出報(bào)警信號。核心控制電路隨即發(fā)出報(bào)警信號到以太網(wǎng)通信模塊中，通過互聯(lián)網(wǎng)同時(shí)向用戶發(fā)出警報(bào)信息。該智能插座應(yīng)能通過開斷電源，來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。
[0028]另外，智能插座能夠通過GSM通信模塊實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制，用戶可以在回家之前啟動智能插座，改善室內(nèi)空氣濕度，在離開家以后關(guān)閉，即使忘記出門之前關(guān)閉智能插座，也可以通過手機(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。所述濕度采集傳感器是SHT21傳感器，此時(shí)不在需要溫度傳感器;該傳感器能夠?qū)Νh(huán)境的溫度和濕度進(jìn)行監(jiān)測，濕度精度土 2%(相對濕度20%?80%)，溫度精度± 0.3 °C (環(huán)境溫度25?420C ) ο傳感器經(jīng)過標(biāo)定，既能提供I2C數(shù)字接口，也能提供PWM模擬輸出模式。因?yàn)閿?shù)字通信可大大降低功耗，在正常工作狀態(tài)下，功耗可在3yW以內(nèi)，在延長測量間隔的情況下，功耗還可進(jìn)一步降低。使用SHT21過程中，A/D電路進(jìn)行數(shù)字化信號轉(zhuǎn)換。除此之外，SHT21的分辨率還可以通過指令進(jìn)行8/12bit到12/14bit的改變，便于檢測電量狀態(tài)，同時(shí)輸出校驗(yàn)和，有助于提高通信的可靠性。
[0029]所述微控制器是采用單片機(jī)，其CPU由控制器和運(yùn)算器組成，主要進(jìn)行運(yùn)算及指令識別。存儲器為8K可擦寫閃存，工作電源為+5V。其內(nèi)部有振蕩器的反相放大器，石英晶體和陶瓷諧振器共同構(gòu)成自激振蕩器。引腳簡單可靠，功能強(qiáng)大，使用方便，并具有低功耗空閑和掉電模式。
[0030]所述溫度傳感器是DS18B20傳感器，DS18B20傳感器具有一線接口，使用簡單方便，在實(shí)際使用中無需外部元件，直接利用數(shù)據(jù)總線供電，測量溫度范圍較大。因此，使用范圍較廣，用途較大。
[0031](2)本發(fā)明通過自動化技術(shù)、智能化控制技術(shù)、以及微處理器控制技術(shù)相結(jié)合而進(jìn)行系統(tǒng)控制，使得機(jī)器人在使用過程中能夠有效完成所設(shè)定工作流程，采用微控制器與現(xiàn)場可編程門陣列相結(jié)合的中心控制技術(shù)，提高整個(gè)系統(tǒng)的處理性能及處理效率，使得整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，并有效降低故障率;并設(shè)計(jì)利用清潔能源內(nèi)的太陽能進(jìn)行供電，使得整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可減少不可再生能源的損耗，同時(shí)還能夠滿足惡劣天氣下依然正常工作，達(dá)到24小時(shí)全天候系統(tǒng)工作的目的。
[0032](3)本發(fā)明所述光鑰匙模塊內(nèi)有效保證機(jī)器人在運(yùn)行區(qū)域內(nèi)進(jìn)行運(yùn)動，而不會出現(xiàn)因超出運(yùn)行區(qū)域進(jìn)行運(yùn)動產(chǎn)生事故的發(fā)生。
[0033](4)本發(fā)明所述隨機(jī)存儲器可進(jìn)一步提高現(xiàn)場可編程門陣列電路的處理性能，在運(yùn)行時(shí)，靜態(tài)存儲器作高速緩沖存儲器(Cache)使用，動態(tài)存儲器做主存儲器使用。
[0034](5)本發(fā)明所述的蓄電池能夠滿足在光照度不夠使太陽能進(jìn)行發(fā)電或夜間時(shí)候依然滿足對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電。
[0035](6)本發(fā)明采用HVM調(diào)制信號來完成電機(jī)及舵機(jī)的速度調(diào)制、方向調(diào)制，使其運(yùn)行更加穩(wěn)定安全;遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)，在發(fā)射端采用了OOK調(diào)制方式，OOK帶寬需求低，而且硬件實(shí)現(xiàn)最為簡單，解碼時(shí)候只需要通過直接檢測的方法，通過判斷光的有無來確定接收到的信息時(shí)O或者I;使得發(fā)射端成本合理;在接收端，采用CCD作為光探測器，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CCD相機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，將調(diào)制信號的規(guī)律呈現(xiàn)出來，得到相應(yīng)的灰度值，從而完成信息的傳遞過程，實(shí)現(xiàn)字符串的接收。選擇CCD作為光探測器，其靈敏度和響應(yīng)度比傳統(tǒng)的PIN光電二極管高很多。對比于傳統(tǒng)光電二極管，采用CCD相機(jī)可以使光源的位置可以在圖像中清晰的顯示出來，這樣，只要能夠判斷出信號的位置，將來可以使用多個(gè)光源，在接收端的接受能力之內(nèi)，成倍的提高傳輸速率。并且CCD作為光探測器還可以同時(shí)用于APT通信系統(tǒng)當(dāng)中。
[0036]
【附圖說明】
[0037]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0038]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)介紹，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0040]實(shí)施例1:
一種基于LIFI遠(yuǎn)程控制智能插座，如圖1所示，主要由中央處理器、現(xiàn)場可編程門陣列電路、光鑰匙模塊、智能插座、信號調(diào)制控制設(shè)備、LED燈、接收天線、信號處理電路、光電檢測模塊、開關(guān)量檢測電路、白光LED及存儲電路組成，所述中央處理器連接現(xiàn)場可編程門陣列電路、信號調(diào)制控制設(shè)備、LED燈、接收天線、信號處理電路;所述智能插座包括微處理器、功率控制電路、信號測量電路、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，控制繼電器的開合來改變負(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，用于吸收開合瞬間的反向電流和高壓;所述信號測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)電信號先通過分壓電阻、錳銅片轉(zhuǎn)換為弱電信號，再輸入給專用的計(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；
所述中央處理器連接光鑰匙模塊、信號調(diào)制控制設(shè)備、LED燈、接收天線、光探測器、信號處理電路;所述信號調(diào)制設(shè)備負(fù)責(zé)調(diào)制生成原始的電信號;所述LED燈是單色的LED;所述光探測器是可見光波段響應(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;所述信號處理電路與光探測器相適應(yīng)，用于視頻電信號的處理，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)出的光通過大氣信道進(jìn)行傳輸;所述遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)設(shè)備主要包括發(fā)射端和接收端;發(fā)射端可使用OOK、PPM等調(diào)制方式，光源將調(diào)制好的光信號以高速、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，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CCD相機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，將調(diào)制信號的規(guī)律呈現(xiàn)出來，得到相應(yīng)的灰度值，從而完成信息的傳遞過程，實(shí)現(xiàn)字符串的接收;所述充電插口設(shè)置于閉合門的側(cè)端;在運(yùn)行時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)需要控制多個(gè)電動機(jī)和行程開關(guān)，并進(jìn)行光電檢測，為提高處理性能，加快處理速度，在中央處理器控制處理的基礎(chǔ)上外擴(kuò)現(xiàn)場可編程門陣列電路來進(jìn)行諸如光電檢測、電機(jī)驅(qū)動檢測、舵機(jī)驅(qū)動檢測、開關(guān)量檢測，以提高整個(gè)系統(tǒng)的處理性能。其中，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)電路，采用了邏輯單元陣列LCA(L0gicCell Array)這樣一個(gè)概念，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB(Configurable Logic Block)、輸入輸出模塊10B(Input Output Block)和內(nèi)部連線(Interconnect)三個(gè)部分;現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是可編程器件，與傳統(tǒng)邏輯電路和門陣列(如PAL，GAL及CPLD器件)相比，F(xiàn)PGA具有不同的結(jié)構(gòu)。FPGA利用小型查找表(16 X 1RAM)來實(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)器再來驅(qū)動其他邏輯電路或驅(qū)動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的邏輯是通過向內(nèi)部靜態(tài)存儲單元加載編程數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)的，存儲在存儲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允許無限次的編程。
[0041]在信號處理過程中，為便于使機(jī)器人在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，特別設(shè)置有光鑰匙模塊，在運(yùn)行時(shí)，現(xiàn)場可編程門陣列電路所形成的控制舵機(jī)運(yùn)動的信號將加載至光電檢測模塊內(nèi)完成諸如轉(zhuǎn)向等方向控制類的舵機(jī)控制，在控制時(shí)，光電檢測模塊內(nèi)所生成的PWM的信號就能夠快速調(diào)節(jié)舵機(jī)的轉(zhuǎn)角，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的方向控制;開關(guān)量檢測電路用于完成電路系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的開關(guān)量數(shù)據(jù)檢測。
[0042]為提高現(xiàn)場可編程門陣列電路處理數(shù)據(jù)的性能，將數(shù)據(jù)按性能要求進(jìn)行調(diào)用，提高處理速度，特采用多種數(shù)據(jù)存儲模式，優(yōu)選的設(shè)置有FLASH存儲器及隨機(jī)存儲器作為現(xiàn)場可編程門陣列電路的存儲電路使用，在運(yùn)行時(shí)，F(xiàn)LASH存儲器采用SPR4096A，主要用來存儲現(xiàn)場可編程門陣列電路諸如備份數(shù)據(jù)、運(yùn)行狀態(tài)、處理時(shí)長等需要長期存儲使用的數(shù)據(jù)信息。SPR4096A FLASH具有如下特征:512KX8位的存儲空間；內(nèi)嵌4ΚX8位的SRAM;外部CPU可以通過串行接口或8位并行接口來訪問Flash/SRAM； I/O接口的電壓范圍為2.25?3.6 V，并支持stand by的省電模式?？梢源蟠蠼档拖到y(tǒng)的成本。在使用時(shí)，數(shù)據(jù)處理過程中，現(xiàn)場可編程門陣列電路結(jié)合隨機(jī)存儲器和FLASH存儲器可有效完成數(shù)據(jù)交換，以達(dá)到良好的數(shù)據(jù)處理效果。
[0043]當(dāng)連接在可見光發(fā)射模塊中的各類傳感器(煙霧傳感器、溫度傳感器)發(fā)現(xiàn)災(zāi)害出現(xiàn)時(shí)，會立即向此模塊的核心控制電路發(fā)出報(bào)警信號。核心控制電路隨即發(fā)出報(bào)警信號到以太網(wǎng)通信模塊中，通過互聯(lián)網(wǎng)同時(shí)向用戶發(fā)出警報(bào)信息。該智能插座應(yīng)能通過開斷電源，來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。
[0044]另外，智能插排能夠通過GSM通信模塊實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制，用戶可以在回家之前啟動智能插排，改善室內(nèi)空氣濕度，在離開家以后關(guān)閉，即使忘記出門之前關(guān)閉智能插排，也可以通過手機(jī)發(fā)出控制指令，關(guān)閉智能插排，這樣能夠合理規(guī)劃智能插排的使用時(shí)間，延遲使用壽命以及節(jié)約能源。所述遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)具體包括:
調(diào)制器，用于可見光通信發(fā)射端需要將基帶信號調(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。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。
[0045]LED驅(qū)動，用于將電信號轉(zhuǎn)化為光信號。LED驅(qū)動模塊用于完成對LED光源的驅(qū)動功能，同時(shí)將調(diào)至好的電信號轉(zhuǎn)化為光信號加載到LED光源上。如51單片機(jī)，其觸發(fā)方式是TTL觸發(fā)，完成對LED光源驅(qū)動。
[0046]LED，是可見光通信系統(tǒng)的發(fā)射裝置，為了滿足通信系統(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，而對束散角一般達(dá)到4度。
[0047]LED控制器，用來控制光源和相機(jī)的設(shè)備，完成輔助功能。
[0048]大氣信道，光源將調(diào)至好的信號光發(fā)射出去，通過大氣信道傳輸，傳輸過程中將受到大氣信道的影響。
[0049]相機(jī)鏡頭，相機(jī)鏡頭即是接收天線，主要完成光信號的捕捉接收功能，鏡頭能夠進(jìn)行變焦，變化接收視場角，可以放大或者縮小目標(biāo)。為了便于和CCD相機(jī)相互配合，配置了電動變焦鏡頭和編碼器，可以實(shí)現(xiàn)電腦控制自動變焦。
[0050](XD相機(jī)，CXD是感光元器件，主要是將光信號轉(zhuǎn)化為電信號再成像。
[0051](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)通過千兆以太網(wǎng)連接到電腦上，并通過程序完成圖像數(shù)據(jù)的采集和處理。
[0052]成像處理過程，用于將接收到的已調(diào)光信號進(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。
[0053]實(shí)施例2:
本實(shí)施例是在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，提高現(xiàn)場可編程門陣列電路的處理性能，特別設(shè)置有下述結(jié)構(gòu):所述隨機(jī)存儲器采用靜態(tài)隨機(jī)存儲器和/或動態(tài)隨機(jī)存儲器，靜態(tài)存儲器(SRAM)的特點(diǎn)是工作速度快，只要電源不撤除，寫入SRAM的信息就不會消失，不需要刷新電路，同時(shí)在讀出時(shí)不破壞原來存放的信息，一經(jīng)寫入可多次讀出，但集成度較低，功耗較大，在本發(fā)明中作高速緩沖存儲器(Cache)使用。DRAM是動態(tài)隨機(jī)存儲器(Dynamic Random Access Memory)，它是利用場效應(yīng)管的柵極對其襯底間的分布電容來保存信息，以存儲電荷的多少，即電容端電壓的高低來表示“I”和“O”，在本發(fā)明中作為主存儲器使用。
[0054]實(shí)施例3:
本實(shí)施例是在上述任一實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，能利用PffM控制方式對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速與控制，如圖1所示，特別設(shè)置有下述結(jié)構(gòu):所述智能插座內(nèi)設(shè)置有編碼器、運(yùn)動控制器、PWM功放、直流伺服電機(jī)，所述現(xiàn)場可編程門陣列電路連接編碼器，所述編碼器連接運(yùn)動控制器，所述運(yùn)動控制器連接PWM功放，所述PffM功放連接直流伺服電機(jī)，所述直流伺服電機(jī)連接編碼器。
[0055]為控制機(jī)器人的運(yùn)行軌跡及動作，現(xiàn)場可編程門陣列電路將機(jī)器人的運(yùn)行軌跡及動作數(shù)據(jù)通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)換后加載至智能插座、光電檢測模塊及開關(guān)量檢測電路內(nèi)，機(jī)器人的驅(qū)動件主要是電機(jī)和舵機(jī)，皆采用PWM進(jìn)行調(diào)速與控制，根據(jù)編碼器(優(yōu)選脈沖編碼器)的反饋信號，對機(jī)器人的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，在控制時(shí)，編碼器對待控制動作信號進(jìn)行編碼，而后傳送至運(yùn)動控制器內(nèi)形成相應(yīng)的控制信號，并將PWM功放進(jìn)行信號放大后再控制直流伺服電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動。
[0056]本發(fā)明通過自動化技術(shù)、智能化控制技術(shù)、以及微處理器控制技術(shù)相結(jié)合而進(jìn)行系統(tǒng)控制，使得機(jī)器人在使用過程中能夠有效完成所設(shè)定工作流程，采用微控制器與現(xiàn)場可編程門陣列相結(jié)合的中心控制技術(shù)，提高整個(gè)系統(tǒng)的處理性能及處理效率。
[0057]實(shí)施例4:
本實(shí)施例是在實(shí)施例1或2的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，為便于使機(jī)器人在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，如圖1所示，特別設(shè)置成下述結(jié)構(gòu):所述光鑰匙模塊內(nèi)設(shè)置有光敏元件接收器、反射鏡、光源、調(diào)制波形發(fā)生器、調(diào)制波形處理器及調(diào)制放大器，所述現(xiàn)場可編程門陣列電路連接調(diào)制波形發(fā)生器，所述調(diào)制波形發(fā)生器連接光源，所述光源連接反射鏡，所述反射鏡連接光敏元件接收器，所述光敏元件接收器連接調(diào)制放大器，所述調(diào)制放大器連接調(diào)制波形處理器，所述調(diào)制波形處理器連接現(xiàn)場可編程門陣列電路。
[0058]在運(yùn)行時(shí)，現(xiàn)場可編程門陣列電路將發(fā)出光電檢測指令至調(diào)制波形發(fā)生器內(nèi)，調(diào)制波形發(fā)生器的波形調(diào)制采用頻率調(diào)制方法，由于檢測系統(tǒng)的調(diào)制頻率在幾十至幾百kHz的范圍內(nèi)，為滿足要求，優(yōu)選考慮采用發(fā)光二級管(響應(yīng)速度快，其工作頻率可達(dá)幾MHz或十幾MHz)來完成調(diào)制波形的生成;光源內(nèi)設(shè)置有光源驅(qū)動及光源，光源驅(qū)動主要負(fù)責(zé)把調(diào)制波形放大到足夠的功率去驅(qū)動光源發(fā)光，而光源采用適合波形為方波的調(diào)制光的發(fā)射、且工作頻率較高的紅外發(fā)光二極管，利用紅外發(fā)光二級管將調(diào)制光進(jìn)行發(fā)射后，反射鏡將此調(diào)制光反射至光敏元件接收器上，光敏元件接收器采用光敏二極管接收調(diào)制光線，并將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，由于此電信號較弱，因此需進(jìn)一步進(jìn)行濾波及放大處理，故將光敏二極管轉(zhuǎn)換后的電信號首先加載至調(diào)制放大器內(nèi)進(jìn)行信號放大，此調(diào)制信號的放大采用交流放大的形式，還能使調(diào)制光信號與背景光信號分離，為信號處理提供方便。經(jīng)放大、分離處理后的調(diào)制光信號將利用調(diào)制波形處理器進(jìn)一步進(jìn)行濾波及信號識別處理，而后加載至現(xiàn)場可編程門陣列電路內(nèi)，以此為參考而調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)行區(qū)域，光鑰匙模塊其本質(zhì)是將“交流”的、有用的調(diào)制光信號從“直流”的、無用的背景光信號中分離出來，從而達(dá)到抗干擾的目的。
[0059]實(shí)施例5:
本實(shí)施例是在實(shí)施例1或2的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，利用清潔能源內(nèi)的太陽能進(jìn)行供電，使得整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可減少不可再生能源的損耗，同時(shí)還能夠滿足惡劣天氣下依然正常工作，達(dá)到24小時(shí)全天候系統(tǒng)工作的目的，如圖1所示，特別設(shè)置成下述結(jié)構(gòu):所述白光LED內(nèi)設(shè)置有太陽能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路，所述太陽能電池板連接穩(wěn)壓電路，所述穩(wěn)壓電路連接電源控制器，所述電源控制器連接直流供電電路，所述直流供電電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場可編程門陣列電路。
[0060]在工作中，太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電能，而后將通過穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓，經(jīng)穩(wěn)壓后的直流電源將通過電源控制器內(nèi)的輸出電路輸送至直流供電電路內(nèi)，而后由直流供電電路分別給中央處理器和現(xiàn)場可編程門陣列電路進(jìn)行供電。
[0061 ] 實(shí)施例6:
本實(shí)施例是在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，能夠在光照度不夠使太陽能進(jìn)行發(fā)電或夜間時(shí)候依然滿足對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電，如圖1所示，特別設(shè)置有下述結(jié)構(gòu):所述白光LED內(nèi)還設(shè)置有蓄電池組，所述蓄電池組連接電源控制器。
[0062]在使用時(shí)，多余的電能將被存儲在蓄電池組內(nèi)，而出現(xiàn)太陽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，并通過電源控制器的輸出電路輸送至直流供電電路內(nèi)，對中央處理器及現(xiàn)場可編程門陣列電路進(jìn)行供電，達(dá)到24小時(shí)全天候的使整個(gè)系統(tǒng)工作。
[0063]實(shí)施例7:
本實(shí)施例是在實(shí)施例1或2的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，便于提高處理性能，并更多的存儲機(jī)器人運(yùn)行軌跡及動作，如圖1所示，特別設(shè)置有下述結(jié)構(gòu):還包括參數(shù)存儲器，所述參數(shù)存儲器連接中央處理器。
[0064]在參數(shù)存儲器內(nèi)存儲有機(jī)器人運(yùn)行軌跡數(shù)據(jù)及動作數(shù)據(jù)，中央處理器將通過讀取此類數(shù)據(jù)后加載至現(xiàn)場可編程門陣列電路內(nèi)，用于控制機(jī)器人的運(yùn)行軌跡及動作。
[0065]實(shí)施例8:
本實(shí)施例是在實(shí)施例1或2的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，能利用成熟的邏輯門陣列處理技術(shù)完成諸如開關(guān)量檢測控制、舵機(jī)驅(qū)動檢測控制、光電檢測控制、光電檢測模塊控制等操作，特別采用下述設(shè)置方式:所述現(xiàn)場可編程門陣列電路主芯片采用Cyclone III。
[0066]Cyclone III，低成本的Cyclone III FPGA是Altera Cyclone系列的第三代產(chǎn)品。Cyclone III FPGA系列前所未有地同時(shí)實(shí)現(xiàn)了低功耗、低成本和高性能，進(jìn)一步擴(kuò)展了FPGA在成本敏感大批量領(lǐng)域中的應(yīng)用。采用臺灣半導(dǎo)體生產(chǎn)公司(TSMC)的65-nm低功耗(LP)工藝技術(shù)。Cyclone III容量在5K至120K邏輯單元(LE)之間，最多534個(gè)用戶I/O引腳。Cyclone III器件具有4-Mbit嵌入式存儲器、288個(gè)嵌入式18*18乘法器、專用外部存儲器接口電路、鎖相環(huán)(PLL)以及高速差分I/O等。
[0067]實(shí)施例9:
本實(shí)施例是在實(shí)施例1或2的基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化，進(jìn)一步的，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，能利用成熟的微控制器芯片技術(shù)完成主控制處理，特別采用下述設(shè)置方式:所述中央處理器采用TMS570LS1114微控制器。
[0068]TMS570LS1114器件是一款高性能汽車級安全系統(tǒng)微控制器系列。此安全架構(gòu)包括:以鎖步模式運(yùn)行的雙核CPU，CPU和存儲器內(nèi)置自檢(BIST)邏輯，閃存和數(shù)據(jù)SRAM上的ECC，外設(shè)存儲器的奇偶校驗(yàn)，外設(shè)I/O上的回路功能。
[0069]TMS570LS1114器件集成了ARM Cortex_R4F浮點(diǎn)CPU JbCPU 提供一個(gè)高效1.66DMIPS/MHz，并且具有能夠以高達(dá)180MHz運(yùn)行的配置，從而提供高達(dá)298DMIPS。此器件支持字不變大端序[BE32]格式。
[0070]TMS570LS1114器件具有IMB集成閃存和128KB數(shù)據(jù)RAM，此配置具有單個(gè)位糾錯(cuò)和雙位糾錯(cuò)功能。這個(gè)器件上的閃存存儲器是一個(gè)由64位寬數(shù)據(jù)總線接口實(shí)現(xiàn)的非易失性、電可擦除并且可編程的存儲器。為了實(shí)現(xiàn)所有讀取、編程和擦除操作，此閃存運(yùn)行在一個(gè)3.3V電源輸入上(與I/O電源一樣的電平)。當(dāng)處于管線模式中時(shí)，閃存可在高達(dá)180MHz的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率下運(yùn)行。SRAM在整個(gè)支持的頻率范圍內(nèi)支持字節(jié)、半子、字和雙字模式的單周期讀取和寫入訪問。
[0071]TMS570LS1114器件特有針對基于實(shí)時(shí)控制的外設(shè)，其中包括2個(gè)下一代高端定時(shí)器(N2HET)時(shí)序協(xié)處理器，此協(xié)處理器具有多達(dá)44個(gè)I/O端子，7個(gè)支持多達(dá)14個(gè)輸出的增強(qiáng)型脈寬調(diào)制器(ePWM)模塊，6個(gè)增強(qiáng)型捕捉(eCAP)模塊，2個(gè)增強(qiáng)型正交編碼器脈沖(eQEP)模塊，以及2個(gè)支持多達(dá)24個(gè)輸入的12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)。
[0072]N2HET1是一款高級智能定時(shí)器，此定時(shí)器能夠?yàn)閷?shí)時(shí)應(yīng)用提供精密的計(jì)時(shí)功能。該定時(shí)器為軟件控制型，采用一個(gè)精簡指令集，并具有一個(gè)專用的定時(shí)器微級機(jī)和一個(gè)連接的I/o端口。N2HET可被用于脈寬調(diào)制輸出、捕捉或者比較輸入，或者通用I/O J2HET特別適合于那些需要多種傳感器信息的應(yīng)用，以及那些要求具有復(fù)雜和準(zhǔn)確時(shí)間脈沖的驅(qū)動致動器的應(yīng)用。一個(gè)高端定時(shí)器傳輸單元(HTU)能夠執(zhí)行DMA類型處理來與主存儲器之間傳輸N2HET數(shù)據(jù)。一個(gè)內(nèi)存保護(hù)單元(MPU)被內(nèi)置于HTU內(nèi)。
[0073]ePWM模塊能夠用最少的CPU開銷或干預(yù)來生成復(fù)雜脈寬波形。ePWM易于使用，并且支持高側(cè)和低側(cè)PWM和死區(qū)生成。借助于集成觸發(fā)區(qū)保護(hù)以及與片載MibADC的同步，ePWM模塊非常適合于數(shù)字電機(jī)控制應(yīng)用。
[0074]eCAP模塊在外部事件的精確定時(shí)捕捉十分重要的系統(tǒng)中是必不可少的。在不被用于捕捉應(yīng)用時(shí)，eCAP還可被用于監(jiān)視ePWM輸出或用于簡單的PffM生成。
[0075]eQEP模塊用于與一個(gè)線性或旋轉(zhuǎn)遞增編碼器進(jìn)行直接連接以從一個(gè)高性能運(yùn)動和位置控制系統(tǒng)中正在旋轉(zhuǎn)的機(jī)械中獲得位置、方向和速度信息。
[0076]此器件具有212位分辨率MibADC，每個(gè)MibADC總共具有24個(gè)通道和受64字奇偶校驗(yàn)保護(hù)的緩沖器RAM JibADC通道可被獨(dú)立轉(zhuǎn)換或者可針對順序轉(zhuǎn)換序列由軟件成組。16個(gè)輸入可在2個(gè)MibADC間共用。有三個(gè)獨(dú)立的組。每個(gè)組可在被觸發(fā)時(shí)被轉(zhuǎn)換一次，或者通過配置以執(zhí)行連續(xù)轉(zhuǎn)換模式。MibADCl還支持外部模擬復(fù)用器的使用。
[0077]此器件有多個(gè)通信接口:3fMibSPI，2fSPI，lfLINlfSCI，3fDCANjPlfl2C。SPI為相似移位寄存器類型器件之間的高速通信提供了一種便捷方法。LIN支持本地互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)2.0并可被用作一個(gè)使用標(biāo)準(zhǔn)不歸零碼(NRZ)格式的全雙工模式UART。DCAN支持CAN 2.0(A和B)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)并使用一個(gè)串行、多主控通信協(xié)議，此協(xié)議用高達(dá)IMbps的穩(wěn)健耐用通信速率有效支持分布式實(shí)時(shí)控制。DCAN非常適合工作于嘈雜和惡劣環(huán)境中的系統(tǒng)(例如:汽車和工業(yè)領(lǐng)域)，此類應(yīng)用需要可靠的串行通信或多路復(fù)用布線。
[0078]I2C模塊是一個(gè)多主控通信模塊，此模塊通過I2C串行總線在微控制器和一個(gè)I2C兼容器件之間提供一個(gè)接口。此I2C支持10Kbps和400Kbps的速度。
[0079]—個(gè)調(diào)頻鎖相環(huán)(FMPLL)時(shí)鐘模塊被用來將外部頻率基準(zhǔn)與一個(gè)內(nèi)部使用的更高頻率相乘。此全局時(shí)鐘模塊(GCM)管理可用時(shí)鐘源與器件時(shí)鐘域間的映射。
[0080]此器件還有一個(gè)外部時(shí)鐘前置分頻器(ECP)模塊，當(dāng)被啟用時(shí)，此模塊在ECLK端子上輸出一個(gè)連續(xù)外部時(shí)鐘。ECLK頻率是一個(gè)外設(shè)接口時(shí)鐘(VCLK)頻率的用戶可編程比例。這個(gè)可被外部監(jiān)視的低頻輸出作為此器件運(yùn)行頻率的指示器。
[0081 ]直接內(nèi)存訪問(DMA)控制器有16個(gè)通道，32個(gè)控制數(shù)據(jù)包和對其內(nèi)存的奇偶校驗(yàn)保護(hù)。MPU被內(nèi)置在DMA中，以保護(hù)內(nèi)存不受錯(cuò)誤傳輸?shù)挠绊憽?br>[0082]錯(cuò)誤信令模塊(ESM)監(jiān)控所有器件錯(cuò)誤并在檢測到一個(gè)故障時(shí)確定是觸發(fā)一個(gè)中斷還是觸發(fā)一個(gè)外部錯(cuò)誤引腳/球狀引腳?？蓮耐獠勘O(jiān)視的nERROR端子可作為一個(gè)微控制器中故障條件的指示器。
[0083]外部內(nèi)存接口(EMIF)提供到異步和同步內(nèi)存或者其它從器件的內(nèi)存擴(kuò)展。
[0084]—個(gè)參數(shù)覆蓋模塊(POM)被用來提高應(yīng)用代碼的校準(zhǔn)功能。POM能夠?qū)㈤W存訪問重新路由至內(nèi)部存儲器或EMIF，從而避免了閃存內(nèi)參數(shù)更新所需的重編程步驟。
[0085]本發(fā)明滿足機(jī)器人自動控制所需，利用多種存儲模式進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，并根據(jù)不同的需要，利用不同的存儲器對相應(yīng)的處理數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，從而有效的提高現(xiàn)場可編程門陣列電路的處理性能，提高其處理速度，達(dá)到機(jī)器人的運(yùn)行更加流暢的目的，整個(gè)系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)科學(xué)合理、安全穩(wěn)定、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。
[0086]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于LIFI遠(yuǎn)程控制智能插座，其特征在于:主要由智能插座、信號調(diào)制控制設(shè)備、LED燈、接收天線、信號處理電路、光電檢測模塊、中央處理器、現(xiàn)場可編程門陣列電路、光鑰匙模塊開關(guān)量檢測電路、白光LED及存儲電路組成，所述中央處理器連接現(xiàn)場可編程門陣列電路、信號調(diào)制控制設(shè)備、LED燈、接收天線、信號處理電路； 所述智能插座包括微處理器、功率控制電路、信號測量電路、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，控制繼電器的開合來改變負(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，用于吸收開合瞬間的反向電流和高壓;所述信號測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)電信號先通過分壓電阻、錳銅片轉(zhuǎn)換為弱電信號，再輸入給專用的計(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； 所述中央處理器連接光鑰匙模塊、信號調(diào)制控制設(shè)備、LED燈、接收天線、光探測器、信號處理電路;所述信號調(diào)制設(shè)備負(fù)責(zé)調(diào)制生成原始的電信號;所述LED燈是單色的LED;所述光探測器是可見光波段響應(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;所述信號處理電路與光探測器相適應(yīng)，用于視頻電信號的處理，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)出的光通過大氣信道進(jìn)行傳輸;所述遠(yuǎn)距離可見光通信系統(tǒng)設(shè)備主要包括發(fā)射端和接收端;發(fā)射端可使用OOK、PPM等調(diào)制方式，光源將調(diào)制好的光信號以高速、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，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CCD相機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和處理，將調(diào)制信號的規(guī)律呈現(xiàn)出來，得到相應(yīng)的灰度值，從而完成信息的傳遞過程，實(shí)現(xiàn)字符串的接收;所述充電插口設(shè)置于閉合門的側(cè)端;所述現(xiàn)場可編程門陣列電路連接智能插座，所述開關(guān)量檢測電路連接現(xiàn)場可編程門陣列電路，所述現(xiàn)場可編程門陣列電路連接光電檢測模塊，所述光鑰匙模塊連接現(xiàn)場可編程門陣列電路，所述白光LED分別連接中央處理器和現(xiàn)場可編程門陣列電路，所述存儲電路連接現(xiàn)場可編程門陣列電路;所述存儲電路內(nèi)設(shè)置有FLASH存儲器及隨機(jī)存儲器，所述FLASH存儲器及隨機(jī)存儲器皆連接在現(xiàn)場可編程門陣列電路上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LIFI遠(yuǎn)程控制智能插座，其特征在于:所述隨機(jī)存儲器采用靜態(tài)隨機(jī)存儲器和/或動態(tài)隨機(jī)存儲器;所述光鑰匙模塊內(nèi)設(shè)置有智能移動終端，基于智能移動終端操作系統(tǒng)，設(shè)計(jì)基于虛擬串口的秘鑰發(fā)送智能移動終端的軟件模塊，通過智能移動終端的軟件模塊發(fā)送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動終端的min-USB 口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動終端OTG功能，經(jīng)過外部驅(qū)動模塊加載到LED燈上，通過LED來完成秘鑰信息的傳送。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LIFI遠(yuǎn)程控制智能插座，其特征在于:所述智能插座內(nèi)設(shè)置有編碼器、運(yùn)動控制器、PWM功放、直流伺服電機(jī)，所述現(xiàn)場可編程門陣列電路連接編碼器，所述編碼器連接運(yùn)動控制器，所述運(yùn)動控制器連接PWM功放，所述PWM功放連接直流伺服電機(jī)，所述直流伺服電機(jī)連接編碼器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LIFI遠(yuǎn)程控制智能插座，其特征在于:所述光鑰匙模塊內(nèi)設(shè)置有光敏元件接收器、反射鏡、光源、調(diào)制波形發(fā)生器、調(diào)制波形處理器及調(diào)制放大器，所述現(xiàn)場可編程門陣列電路連接調(diào)制波形發(fā)生器，所述調(diào)制波形發(fā)生器連接光源，所述光源連接反射鏡，所述反射鏡連接光敏元件接收器，所述光敏元件接收器連接調(diào)制放大器，所述調(diào)制放大器連接調(diào)制波形處理器，所述調(diào)制波形處理器連接現(xiàn)場可編程門陣列電路。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LIFI遠(yuǎn)程控制智能插座，其特征在于:所述白光LED內(nèi)設(shè)置有太陽能電池板、穩(wěn)壓電路、電源控制器及直流供電電路，所述太陽能電池板連接穩(wěn)壓電路，所述穩(wěn)壓電路連接電源控制器，所述電源控制器連接直流供電電路，所述直流供電電路分別連接中央處理器和現(xiàn)場可編程門陣列電路。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LIFI遠(yuǎn)程控制智能插座，其特征在于:所述白光LED內(nèi)還設(shè)置有蓄電池組，所述蓄電池組連接電源控制器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LIFI遠(yuǎn)程控制智能插座，其特征在于:還包括參數(shù)存儲器，所述參數(shù)存儲器連接中央處理器。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LIFI遠(yuǎn)程控制智能插座，其特征在于:所述現(xiàn)場可編程門陣列電路主芯片采用Cyclone III。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于LIFI遠(yuǎn)程控制智能插座，其特征在于:所述中央處理器采用TMS570LS1114微控制器。
【文檔編號】H01R13/717GK106099553SQ201610448500
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】楊定寬
【申請人】蘇州邁奇杰智能技術(shù)有限公司