一种地下室专用CCD光通信智能热水器的制作方法

文档序号:12108715阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种地下室专用CCD光通信智能热水器 ,其特征在于,包括智能热水器、中央处理器、现场可编程门阵列电路、处理器模块、接收天线、光探测器、信号处理电路、电源电路、智能热水器、LED发送/接收模块、传感器模块、串口通信模块、电源模块、电源电路、光钥匙模块;所述中央处理器连接光钥匙模块、接收天线、光探测器、信号处理电路、电源电路、智能热水器;

所述热水器中集成设置了控制器、水胆温度测量电路、出水温度测量电路、水胆稳定控制电路、混水控制电路、键盘、显示电路以及光信号接收模块,所述控制器接收光信号接收模块处理后的控制指令,根据所述控制指令,开关所述热水器,并根据控制指令调节出水温度;其中,所述水胆温度测量电路实时获得水胆内的水胆温度,所述出水温度测量电路用于实时获得出水口的出水温度;所述水胆温度控制电路通过控制进入水胆内的水量以及电热丝的电流大小来控制水胆温度;所述混水控制电路通过控制一个直流电机的正、反转来调节冷、热水的混水比例,从而调节出水温度;所述键盘用于输入温度设置,显示电路用于显示电热水器的运行状态;

所述智能热水器还控制器、水胆温度测量电路、出水温度测量电路、水胆稳定控制电路、混水控制电路、键盘、显示电路以及光信号接收模块,所述控制器接收光信号接收模块处理后的控制指令,根据所述控制指令,开关所述智能电饭煲加热器,并根据控制指令调节出水温度;其中,所述水胆温度测量电路实时获得水胆内的水胆温度,所述出水温度测量电路用于实时获得出水口的出水温度;所述水胆温度控制电路通过控制进入水胆内的水量以及电热丝的电流大小来控制水胆温度;所述混水控制电路通过控制一个直流电机的正、反转来调节冷、热水的混水比例,从而调节出水温度;所述键盘用于输入温度设置,显示电路用于显示电智能电饭煲加热器的运行状态;

所述远距离可见光通信系统设备主要包括发射端和接收端;发射端可使用OOK、PPM 等调制方式,光源将调制好的光信号以高速、明暗变化的规律进行发射,采用大功率低束散角阵列 LED 作为光源,由于调制速率在一百比特量级,可以采用单片机配合 C++软件编程进行发射端的软硬件设计,实现字符串的发送;接收端,采用 CCD 作为光探测器,硬件设备使用高帧频100fps 以上、高灵敏度、高响应度 CCD 相机;相机以与光源相同帧频进行拍摄,并且设计软件对CCD 相机进行数据的采集和处理,将调制信号的规律呈现出来,得到相应的灰度值,从而完成信息的传递过程,实现字符串的接收;所述充电插口设置于闭合门的侧端;

所述中央处理器连接光钥匙模块、信号调制控制设备、LED 灯、接收天线、光探测器、信号处理电路;所述信号调制设备负责调制生成原始的电信号;所述LED 灯是单色的 LED;所述光探测器是可见光波段响应较好的 CCD光电转换器件;所述接收天线是可变倍数的光学镜头;所述信号处理电路与光探测器相适应,用于视频电信号的处理,以及确定接收光斑的形状、大小和平均接收光功率;所述探照灯和所述接收天线之间是大气信道,光源发出的光通过大气信道进行传输;

所述光钥匙模块内设置有智能移动终端,基于智能移动终端操作系统,设计基于虚拟串口的秘钥发送智能移动终端的软件模块,通过智能移动终端的软件模块发送出秘钥信息,秘钥信息由智能移动终端的 min-USB 口输出;所输出的秘钥信息,基于智能移动终端OTG 功能,经过外部驱动模块加载到智能热水器上,通过LED来完成秘钥信息的传送;所述电源电路分别连接中央处理器和现场可编程门阵列电路;所述电源电路内设置有太阳能电池板、稳压电路、电源控制器及直流供电电路;所述处理器模块控制LED光源发送和接收信息,并协调各外设单元工作;所述LED发送/接收模块负责节点之间的通信;所述传感器模块负责目标区域信息的采集;所述串口通信模块与计算机连接,实现数据的收发;所述电源模块负责节点的能量供给。

2.根据权利要求1所述的一种地下室专用CCD光通信智能热水器 ,其特征在于,所述远距离可见光通信系统设备主要包括发射端和接收端;发射端可使用OOK、PPM 等调制方式,光源将调制好的光信号以高速、明暗变化的规律进行发射,采用大功率低束散角阵列 LED 作为光源,由于调制速率在一百比特量级,可以采用单片机配合 C++软件编程进行发射端的软硬件设计,实现字符串的发送;接收端,采用 CCD 作为光探测器,硬件设备使用高帧频100fps 以上、高灵敏度、高响应度 CCD 相机;相机以与光源相同帧频进行拍摄,并且设计软件对CCD 相机进行数据的采集和处理,将调制信号的规律呈现出来,得到相应的灰度值,从而完成信息的传递过程,实现字符串的接收;所述充电插口设置于闭合门的侧端;

所述的现场可编程门阵列电路,内部包括可配置逻辑模块CLB、输入输出模块IOB和内部连线三个部分;FPGA利用小型查找表(16×1RAM)来实现组合逻辑,每个查找表连接到一个D触发器的输入端,触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O,由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块,这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块;FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的,存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式,并最终决定了FPGA所能实现的功能,FPGA允许无限次的编程。

3.根据权利要求1所述的一种地下室专用CCD光通信智能热水器 ,其特征在于,待发送密钥为 TTL 电平信号,即+5V 表示高电平“1”,0V 表示低电平“0”;所述LED驱动模块包括PNP 型贴片三极管 S8550 及其相关外围器件,用于实现电信号到光信号的转换;所述光钥匙模块一个一对多的装置;光钥匙是基于单片机 STC12C2052AD 设计的一种发送端。

4.根据权利要求1所述的一种地下室专用CCD光通信智能热水器 ,其特征在于,所述LED发送/接收模块中,发送模块采用大功率蓝光光源,采用高压大电流晶体管阵列电路作为驱动芯片;接收模块采用蓝光增强型光电二极管作为接收元件;从而实现地下室 光信号的发送和接收;

所述接收模块将接受的光信号转化为电信号,将采集数据提供至处理器;

所述LED发送/接收模块将光源与铝基板组合使用用以散热,使用菲涅尔透镜实现聚光;

所述串口通信模块针对Sink节点,使用主控芯片上的串行通信口 USART-Tx、USART-Rx ,输出 TTL电平实现数据的收发;Sink节点通过串口与计算机端相连。

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