一种模块化控制模组及其配置方法、具有其的控制系统与流程

本发明属于电子控制的技术领域，具体地涉及一种模块化控制模组，这种模组的配置方法，以及具有这种模组的控制系统。

背景技术：

目前，密室逃脱行业依赖电子控制技术，应用大量的传感器、自动化控制技术搭建出与人互动的惊奇环境。

典型的电子自动化控制系统，一般由传感器、控制系统、执行设备构成。其中控制系统采用单片机、PLC等工具搭建，依赖较高的专业人才专业技术实现对各个机关的自动化控制。

因此逐步诞生了一些开源电子原型平台，典型的如Arduino，依赖于基础的开源硬件与软件，降低电子控制系统的开发难度，但是依然需要于专业的硬件技术和软件编程，才能将其用于实际应用。

但是，典型的密室逃脱行业，过于专业化的机关实现方式，使得非电子自动化技术专业的密室经营者，无法以较低的成本快速更新迭代、快速施工建设、并限制了密室经营者和设计者对密室的自主改进。

技术实现要素：

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种模块化控制模组,其能够给密室经营者/设计者提供一套非专业化的、简单易用的、接口统一的、可重复利用的控制系统模组。

本发明的技术解决方案是：这种模块化控制模组，其包括控制器、信号输入接口电路、信号输出接口电路、电源输入接口电路、电源输出接口电路、设备接口电路、配置调试接口电路，信号输入接口电路、信号输出接口电路、电源输入接口电路、电源输出接口电路、设备接口电路、配置调试接口电路分别连接控制器。

本发明通过配置调试接口电路，可以配置模块化控制模组的信号输入接口电路的信号输入条件、信号输出接口电路的信号输出条件、电源输出接口电路的电源输出情况，因此能够给密室经营者/设计者提供一套非专业化的、简单易用的、接口统一的、可重复利用的控制系统模组。

其中，信号输入接口电路的信号输入条件包括触发状态、触发次数、持续时间等，以此来标志信号流入的条件；信号输出接口电路输出条件包括是否输出信号、输出信号次数、输出信号持续时间等，以此来设置信号流出的形式；电源输出接口电路的电源输出情况包括每一个电源口是否输出电源及其持续时间等，以此来控制电源设备的效果。

还提供了这种模块化控制模组的配置方法，包括上位机部分和下位机部分；

上位机部分执行以下步骤：

(1)上位机启动；

(2)呼叫下位机提供模块化控制模组；

(3)建立模块化控制模组；

(4)呼叫下位机提供配置数据；

(5)显示当前配置数据；

(6)用户根据流程配置模组数据或从服务器配置库中选取；

(7)判断是保持还是下载，保存则执行步骤(8)，否则执行步骤(9)；

(8)上传到服务器配置库，跳转到步骤(10)；

(9)将模组配置写入下位机；

(10)结束；

下位机部分执行以下步骤：

(I)下位机启动；

(II)解析配置；

(III)按照配置执行功能；

(IV)判断是否来自上位机的配置，是则执行步骤(V)，否则执行步骤(II)；

(V)保存上位机配置。

还提供了具有这种模块化控制模组的控制系统，其包括传感器，其配置来执行外设设备以及模块化控制模组。

附图说明

图1是根据本发明的模块化控制模组的整体结构示意图。

图2是根据本发明的模块化控制模组的信号输入接口电路示意图。

图3是根据本发明的模块化控制模组的电源输出接口电路示意图。

具体实施方式

如图1所示，这种模块化控制模组，其包括控制器11、信号输入接口电路21、信号输出接口电路22、电源输入接口电路23、电源输出接口电路24、设备接口电路25、配置调试接口电路26，信号输入接口电路、信号输出接口电路、电源输入接口电路、电源输出接口电路、设备接口电路、配置调试接口电路分别连接控制器。

本发明通过配置调试接口电路，可以配置模块化控制模组的信号输入接口电路的信号输入条件、信号输出接口电路的信号输出条件、电源输出接口 电路的电源输出情况，因此能够给密室经营者/设计者提供一套非专业化的、简单易用的、接口统一的、可重复利用的控制系统模组。

其中，信号输入接口电路的信号输入条件包括触发状态、触发次数、持续时间等，以此来标志信号流入的条件；信号输出接口电路输出条件包括是否输出信号、输出信号次数、输出信号持续时间等，以此来设置信号流出的形式；电源输出接口电路的电源输出情况包括每一个电源口是否输出电源及其持续时间等，以此来控制电源设备的效果。

另外，所述配置调试接口电路26与配置工具相连接，通过配置工具调整模块化控制模组的输出；配置工具为电脑软件、手机APP或者手持设备；配置工具通过配置调试接口电路26与所述控制器11连接并进行通信。

另外，所述信号输入接口电路为XH2.5型端口电路,该端口电路包括:用于连接输入信号或者输出信号的信号端连接线P1，用于与供电电源相连接的电源正极连接线Pv以及电源负极连接线Pd，信号端连接线P1的个数为一个或多个，信号端连接线P1的个数与输入的传感器类型或者开关型器件类型有关。

另外，所述信号输出接口电路为XH2.5型端口电路,该端口电路包括:用于连接输入信号或者输出信号的信号端连接线P1，用于与供电电源相连接的电源正极连接线Pv以及电源负极连接线Pd，信号端连接线P1的个数为一个或多个，信号端连接线P1的个数与执行设备类型有关。

特别地，在采用该种类型的端口电路时，一些开关型器件，可以直接按照电器特性接入信号输入口。如按键类开关，直接接入信号、电源负即可。而工业上各种三极管开关，按照相应线接入即可。

电源输入接口电路23是模块化控制系统模组的供电接口电路，供电接口电路其输入电压均为标准电压(如12V)，但在实际使用中，该电路可以不连接供电电源。模块间的连线，即可完成相互供电功能，此时就无需再单独 供电

电源输出接口电路24用于输出统一的标准电压，用于为符合标准电压的设备(如灯)供电，或者作为下一级模块化控制系统模组的电源输入，以启动下一级模块化控制系统模组。在不同的模块化控制系统模组中，配置1-2个电源接口。在设计一种新的模块时，会根据情况设计上一个或者两个电源接口，比如基本控制单元、音乐模块，就是两个电源控制接口，七彩灯，可控灯带就是一个控制接口，电源输出接口电路24的示意图如图3所示。

所述电源输出接口电路包括：第一三极管Q1，第一场效应管G1，第三、第四、第五电阻R3，R4，R5，第七二极管D7；由第一三极管Q1，第一场效应管G1，第三、第四、第五电阻R3，R4，R5组成开关电路，再连接第七二极管D7作为续流，消除开关瞬间的感性电动势，提高系统稳定性。

设备接口电路25，是用于与执行设备相连接的接口电路，如用于与七彩灯带、电机等进行连接。根据执行设备的不同，模块化控制模组的接口电路会有所不同，设备接口电路25的电路结构需要匹配执行设备的接口。

特别的某些模块化控制模组“专用设备接口”，可将专用设备集成在智能单元内部。例如，音乐模块，集成在内部，是指将设备，同模块做在一起，比如音乐模块的音频输出接口，用来接喇叭，就直接将喇叭也做在这个模块内部，虽然有硬件接口，但用户接触不到，用户接触到的是功能。

配置调试接口电路26用于与配置工具相连接，通过配置工具调整模块化控制模组的输出。配置工具一般为电脑软件、手机APP或者专用的手持设备。配置工具通过配置调试接口电路26与模块化控制系统模块中的控制器11连接并进行通信。

其中，接口电路26为UART(Universal Asynchronous Receiver and Transmitter，通用异步收发器/异步串行通信口)。

使用者使用配置工具，可以配置模块化控制模组的输入端口电路23的信 号输入条件、包括输出端口电路24的信号输出条件、电源输出接口电路24的电源输出情况。其中，输入端口电路23的信号输入条件包括触发状态、触发次数、持续时间等，以此来标志信号流入的条件；输出端口电路24输出条件包括是否输出信号、输出信号次数、输出信号持续时间等，以此来设置信号流出的形式；电源输出接口电路25的电源输出情况包括每一个电源口是否输出电源及其持续时间等，以此来控制电源设备的效果。使用者使用配置工具，可以配置每一个执行设备端口的效果。使用者使用配置工具，还可以对延时单元进行配置，进行信号流转中停滞的时间的设置，从而实现执行设备的效果配合效果。同时，使用者使用配置工具，通过图形上的配合，来标志信号流转的条件(同时、顺序、或、且的关系)。

由于采用了使用电脑软件/手机APP来配置对模块化控制系统模组的功能与效果进行配置，配置方式简单。

根据本发明实施例模块化控制系统模组的具体结构的描述，从中可以看出，本实施例中的模块化控制模组接口统一，模块间具有相同的接口，减小了学习成本，能够快速的搭建。

不同类型的模块化控制模组，根据其功能不同，输入接口电路的信号输入端、输出接口电路的信号输出端、设备接口电路、电源输入端具有一定的差别。

例如：

基本模块化控制模组：输入接口电路的信号输入端包括五路输入、输出接口电路的信号输出端为五路输出、电源输入端为两路。

音乐模块化控制模组：输入接口电路的信号输入端包括五路输入、输出接口电路的信号输出端为五路输出、电源输入端为两路电源，设备接口电路用于与播放设备连接，用户通过配置调试接口电路26可对播放音乐内容、播放、暂定、停止进行配置。

电机模块化控制模组：输入接口电路的信号输入端包括五路输入、输出接口电路的信号输出端为五路输出、电源输入端为一路，设备接口电路用于与电机连接，用户通过配置调试接口电路26可配置电机转向、转速、启停。

七彩灯模块化控制模组：输入接口电路的信号输入端包括五路输入、输出接口电路的信号输出端为五路输出、电源输入端为一路，设备接口电路用于与共阳RGB灯带连接，用户通过配置调试接口电路26可配置七彩灯的颜色、效果(指闪烁、亮灭、呼吸等)。

可控灯带模块化控制模组：输入接口电路的信号输入端包括五路输入、输出接口电路的信号输出端为五路输出、电源输入端为一路，设备接口电路用于与可控灯连接，用户通过配置调试接口电路26可配置可控灯带向前点亮、回退、整体点亮效果。

语音识别模块化控制模组：输入接口电路的信号输入端包括五路输入、输出接口电路的信号输出端为五路输出、电源输入端为两路，用户通过配置调试接口电路26可配置识别词汇。

点阵屏模块化控制模组：输入接口电路的信号输入端包括五路输入、输出接口电路的信号输出端为五路输出、电源输入端为两路，设备接口电路用于与点阵屏连接，用户通过配置调试接口电路26可配置点阵显示内容。

视频模块化控制模组：输入接口电路的信号输入端包括五路输入、输出接口电路的信号输出端为五路输出、电源输入端为两路，设备接口电路用于与HDMI/VGA显示器连接，用户通过配置调试接口电路26可配置视频内容。

按键模块化控制模组：一路输出，专用设备接口为“按键接口”，可配置按键信号条件及按键灯效果。

无线模块化控制模组：发射端：五路输入、两路电源。接收端：五路输出、两路电源。用于将一级的信号，无线发送到下一级，采用24L01模块。

重力模块化控制模组：一路输出，可配置信号输出的重力阈值。

另外，所述控制器为单片机、DSP或FPGA。

另外，该模块化控制模组还包括广播单元和接收单元，广播单元配置来把信息发送出去，接收单元配置来获取广播单元所发送的信息。

还提供了这种模块化控制模组的配置方法，包括上位机部分和下位机部分；

上位机部分执行以下步骤：

(1)上位机启动；

(2)呼叫下位机提供模块化控制模组；

(3)建立模块化控制模组；

(4)呼叫下位机提供配置数据；

(5)显示当前配置数据；

(6)用户根据流程配置模组数据或从服务器配置库中选取；

(7)判断是保持还是下载，保存则执行步骤(8)，否则执行步骤(9)；

(8)上传到服务器配置库，跳转到步骤(10)；

(9)将模组配置写入下位机；

(10)结束；

下位机部分执行以下步骤：

(I)下位机启动；

(II)解析配置；

(III)按照配置执行功能；

(IV)判断是否来自上位机的配置，是则执行步骤(V)，否则执行步骤(II)；

(V)保存上位机配置。

另外，广播单元提供配置广播的系列键值信息，接收单元提供配置接收的系列键值信息。

还提供了具有这种模块化控制模组的控制系统，其包括传感器，其配置来执行外设设备以及模块化控制模组。

控制系统可以包括按键(可以视为感应开关变量的传感器)，模块化控制模组以及电磁锁(执行设备)。通过模块化控制模组的配置调试接口电路26对灯泡的点亮时间与电磁锁的开关时间进行设置，就可以实现一个简单的机关的设计。

将按键替换成其他的传感器，电磁锁替换为其他的执行设备，配置工具通过配置调试接口电路26对模块化控制模组进行设置，就可以变为其他的机关。由于模块化控制模组接口统一，可以很容易的进行搭建。

另外，下一级模块化控制模组通过上一级模块化控制模组的电源输出接口电路相连接，从而可以实现模块之间的拓展与拼接，从而完成不同的控制效果。当需要重新搭建时，就可以将电源输出端口断开，将模块化控制模组以及传感器、执行设备进行重新组合，并通过配置调试接口电路26修改控制程序，模块化控制模组可以重复使用，不需要更换包括控制系统的整个机关，这样就降低了更换时的成本，并且施工建设时间也相对较低，密室经营者也可以方便的自由更改机关设置。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。