一种具有无线通信功能的感应插件的使用方法与流程

本发明涉及智能家居领域，尤其涉及一种具有无线通信功能的感应插件的使用方法。

背景技术：

智能家居（英文：smart home, home automation）是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。

智能家居是在互联网影响之下物联化的体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等）连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，提供全方位的信息交互功能，甚至为各种能源费用节约资金。

现有技术的家居中，并未提供一种能够根据人体检测、使用情况检测以及光线检测的感应插件，自动控制负载与负载电源之间的开闭，以及无法根据实际情况控制感应插件周围的亮度。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有无线通信功能的感应插件的使用方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种具有无线通信功能的感应插件的使用方法，感应插件包括热源检测电路、电器工作检测电路、光源检测电路、单片机、电源驱动电路、光源驱动电路、电源转换电路和无线通信电路，所述的电源转换电路为热源检测电路、光源检测电路、单片机、电源驱动电路、光源驱动电路和无线通信电路提供电源，所述的热源检测电路、电器工作检测电路和光源检测电路的输出端均与单片机连接，单片机的控制输出端分别与电源驱动电路和电源驱动电路连接，单片机的无线通信端与无线通信电路连接；

所述的电源转换电路的输入端通过电源插头P1输入家用220V交流电，电源插头P1的L端和N端分别与变压器的两个输入端连接，电源插头P2的K端空接；变压器的两个输出端分别与全桥整流电路的两个输入端连接，全桥整流电路的其中一个输出端分别与电解电容C1、电阻R1和稳压器U1的输入端连接，电阻R1的另外一端与发光二极管D1的正极连接，稳压器U1的输出端分别与电容C2和保险丝连接，稳压器U1的输出端还输出5V直流电源；保险丝的另一端与5V转3.3V芯片U2的输入端连接，5V转3.3V芯片U2的输出端分别与电容C3和电阻R2连接，电阻R2的另外一端与发光二极管D2的正极连接，5V转3.3V芯片U2的输出端还输出3.3V直流电源；全桥整流电路的另外一个输出端、电解电容C1的另外一端、发光二极管D1的负极、稳压器U1的接地端、电容C2的另外一端、5V转3.3V芯片U2的接地端、电容C3的另外一端和发光二极管D2的负极均接地；

所述的热源检测电路包括热释传感器，热释传感器的VCC端输入3.3V直流电源，热释传感器的接地端接地，热释传感器的out端与运算放大器U3的同相输入端连接，运算放大器U3的反相输入端通过电阻R3输入5V直流电源，运算放大器U3的输出端通过二极管D3与单片机的热源检测输入端口PC0连接；

所述的电器工作检测电路包括电流互感器，电流互感器的其中一个输出端与电阻R4和二极管D4的正极连接，二极管D4的负极分别与电阻R5、电容C4、电阻R6和二极管D5的正极连接，二极管D5的负极与单片机的工作检测输入端口PC1连接，电流互感器的另外一个输出端、电阻R4的另外一端、电阻R5的另外一端、电容C4的另外一端、电阻R6的另外一端均接地；

所述的光源检测电路包括光敏二极管D6，光敏二极管D6的正极分别与电阻R7、电阻R8和电容C5连接，电阻R7的另外一端输入3.3V直流电源，电阻R8的另外一端与单片机的光源检测输入端口PC2连接，光敏二极管D6的负极和电容C5的另外一端接地；

所述的单片机的电源输入端口VCC输入5V直流电源，单片机的电源驱动输出端口PC5与电源驱动电路连接，单片机的光源驱动输出端口PC4与光源驱动电路连接，单片机的PB2端口、PB3端口、PB4端口和PB5端口均与无线通信电路连接；

所述的电源驱动电路包括三极管Q1，三极管Q1的基极通过电阻R9与单片机的电源驱动输出端口PC5连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极分别与继电器K1的其中一个线圈端和电阻R10连接，继电器K1的另外一个线圈端接入5V直流电源，继电器K1的触点端设置于负载与负载电源的回路上，电阻R10的另外一端与发光二极管D8的负极连接，发光二极管D8的正极与继电器K1的另外一个线圈端连接；

所述的光源驱动电路包括三极管Q2，三极管Q2的基极通过电阻R11与单片机的光源驱动输出端PC4连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极与继电器K2的其中一个线圈端连接，继电器K2的另外一个线圈端接入5V直流电源，继电器K2的动触点接地，继电器K2的其中一个静触点空接，继电器K2的另外一个静触点与发光二极管D9的负极连接，发光二极管D10的正极接入3.3V直流电源；

所述的无线通信电路包括无线数传芯片和射频天线，所述的无线数传芯片的csn端口与单片机的PB2端口连接，无线数传芯片的SI端口与单片机的PB3端口连接，无线数传芯片的SO端口与单片机的PB4端口连接，无线数传芯片的SCK端口与单片机的PB5端口连接，无线数传芯片的VCC端口接入3.3V直流电源；所述的射频天线通过LC滤波子电路与无线数传芯片的RF_N端口和RF_P端口连接；

所述的方法包括：

热源检测电路用于检测多功能感应插件周围的人体热源是否靠近，电器工作检测电路用于检测电器工作是否正常，光源检测电路用于检测多功能感应插件周围的光线是否明亮，电源驱动电路用于根据热源检测电路和电器工作检测电路的检测结果控制负载回路的电源通断，光源驱动电路用于根据光源检测电路的检测结果控制多功能感应插件附近的照明LED灯进行照明的开/闭，无线通信电路用于与外部终端进行通信，包括向外部发送本感应插件数据以及接收外部发送的控制数据；而单片机用于获取热源检测电路、电器工作检测电路和光源检测电路的检测结果，去控制电源驱动电路和光源驱动电路，同时通过无线通信电路与外部终端进行无线通信；电源转换电路将家用市电转换为各个电路适用的直流电源。

进一步地，所述的电源驱动电路还包括一个续流二极管D7，续流二极管D7的正极与电阻R10的另外一端连接，续流二极管D7的负极与发光二极管D8的正极连接。

进一步地，所述的单片机的型号为ATmega8A；ATmega8A的23号接口为热源检测输入端口PC0，ATmega8A的24号接口为工作检测输入端口PC0，ATmega8A的25号接口为光源检测输入端口PC0，ATmega8A的28号接口为电源驱动输出端口PC5，ATmega8A的27号接口为光源驱动输出端口PC4，ATmega8A的7号接口为电源输入端口VCC，ATmega8A的16号接口、17号接口、18号接口和19号接口分别为PB2端口、PB3端口、PB4端口和PB5端口。

进一步地，稳压器U1的型号为78L05，5V转3.3V芯片U2的型号为AMS1117。

进一步地，所述的无线数传芯片的型号为CC1101。

本发明的有益效果是：本发明能够根据人体检测、使用情况检测以及光线检测，自动控制负载与负载电源之间的开闭，以及根据实际情况控制感应插件周围的亮度，方便可靠；同时还可以进行无线通信操作。具体地：热源检测电路用于检测多功能感应插件周围的人体热源是否靠近，电器工作检测电路用于检测电器工作是否正常，光源检测电路用于检测多功能感应插件周围的光线是否明亮，电源驱动电路用于根据热源检测电路和电器工作检测电路的检测结果控制负载回路的电源通断，光源驱动电路用于根据光源检测电路的检测结果控制多功能感应插件附近的照明LED灯进行照明的开/闭，无线通信电路用于与外部终端进行通信（包括向外部发送本感应插件数据以及接收外部发送的控制数据）；而单片机用于获取热源检测电路、电器工作检测电路和光源检测电路的检测结果，去控制电源驱动电路和光源驱动电路，同时通过无线通信电路与外部终端进行无线通信。

附图说明

图1为本发明方法依赖的电路示意图；

图2为电源转换电路示意图；

图3为单片机接口示意图；

图4为无线通信电路接口示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种具有无线通信功能的感应插件的使用方法，感应插件包括热源检测电路、电器工作检测电路、光源检测电路、单片机、电源驱动电路、光源驱动电路、电源转换电路和无线通信电路，所述的电源转换电路为热源检测电路、光源检测电路、单片机、电源驱动电路、光源驱动电路和无线通信电路提供电源，所述的热源检测电路、电器工作检测电路和光源检测电路的输出端均与单片机连接，单片机的控制输出端分别与电源驱动电路和电源驱动电路连接，单片机的无线通信端与无线通信电路连接。

其中，热源检测电路用于检测多功能感应插件周围的人体热源是否靠近，电器工作检测电路用于检测电器工作是否正常，光源检测电路用于检测多功能感应插件周围的光线是否明亮，电源驱动电路用于根据热源检测电路和电器工作检测电路的检测结果控制负载回路的电源通断，光源驱动电路用于根据光源检测电路的检测结果控制多功能感应插件附近的照明LED灯进行照明的开/闭，无线通信电路用于与外部终端进行通信（包括向外部发送本感应插件数据以及接收外部发送的控制数据）；而单片机用于获取热源检测电路、电器工作检测电路和光源检测电路的检测结果，去控制电源驱动电路和光源驱动电路，同时通过无线通信电路与外部终端进行无线通信。另外，电源转换电路将家用市电转换为各个电路适用的直流电源。具体地：

如图2所示，所述的电源转换电路的输入端通过电源插头P1输入家用220V交流电，电源插头P1的L端和N端分别与变压器的两个输入端连接，电源插头P2的K端空接；变压器的两个输出端分别与全桥整流电路的两个输入端连接，全桥整流电路的其中一个输出端分别与电解电容C1、电阻R1和稳压器U1的输入端连接，电阻R1的另外一端与发光二极管D1的正极连接，稳压器U1的输出端分别与电容C2和保险丝连接，稳压器U1的输出端还输出5V直流电源；保险丝的另一端与5V转3.3V芯片U2的输入端连接，5V转3.3V芯片U2的输出端分别与电容C3和电阻R2连接，电阻R2的另外一端与发光二极管D2的正极连接，5V转3.3V芯片U2的输出端还输出3.3V直流电源；全桥整流电路的另外一个输出端、电解电容C1的另外一端、发光二极管D1的负极、稳压器U1的接地端、电容C2的另外一端、5V转3.3V芯片U2的接地端、电容C3的另外一端和发光二极管D2的负极均接地。

其中，在变压器后面由4个二极管组成一个全桥整流电路，整流后就得到一个电压波动很大的直流电源，所以在这里接一个330uF/25V的电解电容C1。而变压器输出端的9V电压经桥式整流并电容滤波，在电容C1两端大约会有11V多一点的电压，假如从电容两端直接接一个负载，当负载变化或交流电源有少许波动都会使C1两端的电压发生较大幅度的变化，因此要得到一个比较稳定的电压，在这里接一个三端稳压器U1。在本实施例中，稳压器U1的型号为78L05。在稳压器U1之后再接一个电容C2，这个电容有滤波和阻尼作用。此时电源转换电路可以向多功能感应插件的其余电路提供5V直流电源。

在稳压器U1之后接入了一个保险丝，如果变压器或后面的电路发生短路，保险丝内的金属细丝就会因大电流引发的高温溶化后断开。而在保险丝之后接入了一个5V转3.3V芯片U2，以及电容C3；在本实施例中，5V转3.3V芯片U2的型号为AMS1117。此时电源转换电路可以向多功能感应插件的其余电路提供3.3V直流电源。

另外，发光二极管D1和D2用于向用户展示两个部分的工作状态，如果为正常工作状态则亮灯，否则灭灯。

如图1所示，所述的热源检测电路包括热释传感器，热释传感器的VCC端输入3.3V直流电源，热释传感器的接地端接地，热释传感器的out端与运算放大器U3的同相输入端连接，运算放大器U3的反相输入端通过电阻R3输入5V直流电源，运算放大器U3的输出端通过二极管D3与单片机的热源检测输入端口PC0连接。其中，热释传感器用于检测靠近多功能感应插件的人体，当检测到有人体靠近时，热释传感器的out端输出高于运算放大器U3反相输入端的电压信号至运算放大器U3同相输入端，此时运算放大器U3的输出端通过二极管D3输出高电平信号至单片机的热源检测输入端口PC0；否则输出低电平信号。另外，热释传感器的电源接入的是电源转换电路输出的3.3V直流电源。

如图1所示，所述的电器工作检测电路包括电流互感器，电流互感器的其中一个输出端与电阻R4和二极管D4的正极连接，二极管D4的负极分别与电阻R5、电容C4、电阻R6和二极管D5的正极连接，二极管D5的负极与单片机的工作检测输入端口PC1连接，电流互感器的另外一个输出端、电阻R4的另外一端、电阻R5的另外一端、电容C4的另外一端、电阻R6的另外一端均接地。其中，电流互感器采集接入负载电源的负载的工作信号，用于判断该负载是否正常工作，之后将采集得到的信号经过滤波后传输至单片机的工作检测输入端口PC1。

如图1所示，所述的光源检测电路包括光敏二极管D6，光敏二极管D6的正极分别与电阻R7、电阻R8和电容C5连接，电阻R7的另外一端输入3.3V直流电源，电阻R8的另外一端与单片机的光源检测输入端口PC2连接，光敏二极管D6的负极和电容C5的另外一端接地。其中，光敏二极管D6采集多功能感应插件周围的光线数据，并将采集到的数据发送至光源检测输入端口PC2连接。另外，光敏二极管D6的电源接入的是电源转换电路输出的3.3V直流电源。

如图1所示，所述的单片机的电源输入端口VCC输入5V直流电源，单片机的电源驱动输出端口PC5与电源驱动电路连接，单片机的光源驱动输出端口PC4与光源驱动电路连接，单片机的PB2端口、PB3端口、PB4端口和PB5端口均与无线通信电路连接。

具体地，在本实施例中，单片机的型号为ATmega8A，该单片机的具体接口如图3所示。而对应于本实施例中，ATmega8A的23号接口为热源检测输入端口PC0，ATmega8A的24号接口为工作检测输入端口PC0，ATmega8A的25号接口为光源检测输入端口PC0，ATmega8A的28号接口为电源驱动输出端口PC5，ATmega8A的27号接口为光源驱动输出端口PC4，ATmega8A的7号接口为电源输入端口VCC，ATmega8A的16号接口、17号接口、18号接口和19号接口分别为PB2端口（SS）、PB3端口（MOIS）、PB4端口（MISO）和PB5端口（SCK）。

当单片机的PC0端口接收到高电平信号时，说明此时多功能感应插件周围有人，此时单片机通过PC5端口向电源驱动电路发出高电平信号，控制电源驱动电路开启；当单片机的PC1端口接收到的工作信号不在预设范围内时，单片机通过PC5端口向电源驱动电路发出低电平信号，控制电源驱动电路关闭；当单片机的PC2端口接收到的光线数据低于预设值时，单片机通过PC4端口向光源驱动电路发出高电平信号，控制光源驱动电路开启（同时，优选情况，在热源检测电路检测到热源时才控制光源驱动电路开启）。另外，单片机还通过SPI端口与无线通信电路进行通信，包括向无线通信电路发送本感应插件的实时数据以及接收外部的控制数据。

如图1所示，所述的电源驱动电路包括三极管Q1，三极管Q1的基极通过电阻R9与单片机的电源驱动输出端口PC5连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极分别与继电器K1的其中一个线圈端和电阻R10连接，继电器K1的另外一个线圈端接入5V直流电源，继电器K1的触点端设置于负载与负载电源的回路上，电阻R10的另外一端与发光二极管D8的负极连接，发光二极管D8的正极与继电器K1的另外一个线圈端连接。具体地，当电源驱动电路接收到高电平信号时，三极管Q1导通，继电器K1的线圈端有电流流过，继电器K1的触点端吸附使得负载回路中的负载与负载电源连接，负载接收到负载电源后开始工作，同时发光二极管D8在导通电流的作用下发光；而当电源驱动电路接收到低电平信号时，三极管Q1截止，继电器K1的线圈端没有电流流过，继电器K1的触点端不吸附，使得负载回路的负载与负载电源断开。

更优地，在本实施例中，如图1所示，所述的电源驱动电路还包括一个续流二极管D7，续流二极管D7的正极与电阻R10的另外一端连接，续流二极管D7的负极与发光二极管D8的正极连接。该续流二极管D7避免继电器由于开闭产生的反向电势破坏电路。

如图1所示，所述的光源驱动电路包括三极管Q2，三极管Q2的基极通过电阻R11与单片机的光源驱动输出端PC4连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极与继电器K2的其中一个线圈端连接，继电器K2的另外一个线圈端接入5V直流电源，继电器K2的动触点接地，继电器K2的其中一个静触点空接，继电器K2的另外一个静触点与发光二极管D9的负极连接，发光二极管D10的正极接入3.3V直流电源。具体地，当光源驱动电流接收到高电平信号时，三极管Q2导通，继电器K2的线圈端有电流流过，继电器K2的触点端吸附使得发光二极管D9形成通路，从而进行发光。另外，发光二极管D9发光后产生的光线照射在多功能感应插件上光敏二极管D6的值低于单片机中控制光源驱动电路关闭的值。

如图1所示，所述的无线通信电路包括无线数传芯片和射频天线，在本实施例中，如图4所示，所述的无线数传芯片的型号为CC1101；所述的无线数传芯片的csn端口（低电平有效）与单片机的PB2端口连接，无线数传芯片的SI端口（数据输入）与单片机的PB3端口连接，无线数传芯片的SO端口（数据输出）与单片机的PB4端口连接，无线数传芯片的SCK端口（时钟）与单片机的PB5端口连接，无线数传芯片的VCC端口接入3.3V直流电源；所述的射频天线通过LC滤波子电路（如图4所示，属于现有技术，在此不进行赘述）与无线数传芯片的RF_N端口和RF_P端口连接。在发送数据时，单片机将本感应插件的数据通过无线数传芯片的SI端口发送至无线数传芯片，无线数传芯片将数据通过RF_N和RF_D口以及LC滤波子电路发送至射频天线，射频天线将数据发送出去；在接收数据时，射频天线接收到控制数据后，经过LC滤波子电路滤波后通过RF_N端口和RF_P端口发送至无线数传芯片，无线数传芯片的SO端口将数据输出至单片机。

本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。