一种基于无线通信的开关量控制系统及控制方法与流程

本发明属于智能通信控制领域，特别涉及一种基于无线通信的开关量控制系统及控制方法。

背景技术：

近年来，随着单片机技术和无线通信技术的快速发展，数字化和网络化的数据传输系统朝着无线化方向发展的趋势越来越明显。

2.4g无线技术以保密性高、抗干扰能力强、体积小、传输距离远、双向双工、功耗小、传输宽带大等优点为无线通信领域提供了便捷，随着技术的不断更新，2.4g无线技术被广泛应用到无线控制以及无线传输方面。

红外遥控是一种无线、非接触控制技术，具有抗干扰能力强，信息传输可靠，功耗低，成本低，易实现等特点。同时，红外线为不可见光，因此对环境影响很小，再由红外光波动波长远小于无线电波的波长，所以红外线遥控不会影响其他电器设备，也不会影响临近的无线设备。

全球移动通信系统(gsm)作为移动通信的一种主干网络，其应用越来越广泛。gsm短信息服务(sms)作为gsm网络的一种基本业务，也已经得到推广。短信息业务通过无线控制信道进行传输，经过短信息中心完成存储和转发功能，是gsm系统中最为简单、方便、成熟稳定的数据通信方式之一。

随着通信技术的发展，单一的通信控制方式已经远远不能满足用户的需求。譬如，用户离控制设备较远时，短信通信较为方便；而当用户距设备较近时，则红外控制更佳。故综合各种通信方式的优点，为用户提供更加方便、高效的控制通信，是本领域技术人员研究的方向。

技术实现要素：

本发明提供一种基于无线通信的开关量控制系统及控制方法，目的是针对现有通信控制存在的上述问题，提供一种成本低廉、使用方便、高效可靠的通信控制手段。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供一种基于无线通信的开关量控制系统，其中设有主机和从机；

所述主机包含第一微控单元，和与之连接的第一无线传输模块、一种以上控制模式的若干个用户指令接收模块、继电器；

所述从机包含第二微控单元，和与之连接的第二无线传输模块、传感器；

所述从机的第二微控单元接收所述传感器实时采集的信息值，通过第二无线传输模块发送给所述主机的第一无线传输模块；

所述主机的第一微控单元，根据用户指令接收模块接收到的用户指令，将第一无线传输模块向该第一微控单元发送的信息值与用户设置的预定值进行比较，根据比较结果向所述继电器提供相应的控制信号，以驱使继电器对被控对象进行相应的开关量控制。

优选地，所述用户指令接收模块，包含：

gsm短信模块，接收用户手机发送的短信，识别出用户的长距离手机短信指令发送给所述主机的第一微控单元；所述gsm短信模块还向用户手机反馈用户指令的执行结果；

红外遥控模块，将用户的短距离红外遥控指令，发送给所述主机的第一微控单元。

优选地，所述第一无线传输模块、第二无线传输模块基于2.4g无线传输方式进行相互通信，并基于spi通信协议与对应的第一微控单元、第二微控单元进行通信。

优选地，所述传感器是温湿度传感器。

优选地，所述被控对象是暖气阀门和/或加湿器。

优选地，所述被控对象设置有电动球阀模块，接收继电器的控制信号进行开关调整。

优选地，所述主机的第一微控单元与第一显示屏连接；所述从机的第二微控单元与第二显示屏连接；

所述第一显示屏和第二显示屏对应地从第一微控单元、第二微控单元处，接收传感器实时采集的信息值和用户设置的预定值进行显示。

优选地，所述主机和从机均采用直流电源供电；

所述第一微控单元、第二微控单元均使用stm32f407型芯片；

所述第一微控单元、第二微控单元相应连接的显示屏，均使用tft-lcd液晶显示模块；

所述第一无线传输模块、第二无线传输模块均使用nrf24l01型芯片；

所述用户指令接收模块包含sim800c型的gsm短信模块和红外遥控模块；

所述传感器是温湿度传感器dht11。

本发明的另一个技术方案是提供一种基于无线通信的开关量控制方法，使用上述任意一项开关量控制系统；所述开关量控制方法，包含以下步骤：

s1、系统初始化后，用户在主机上设置控制参数的预定值；

s2、从机的传感器实时采集控制参数的信息值，发送至从机的第二微控单元，并显示在从机的显示屏上；

s3、从机的第二微控单元基于spi通讯协议将信息值发送给第二无线传输模块，使第二无线传输模块通过2.4g无线传输方式将信息值传输给主机的第一无线传输模块；

s4、主机的第一无线传输模块基于spi通讯协议将信息值传输给主机的第一微控单元，并显示在主机的显示屏上；

s5、主机的第一微控单元判断是否通过用户指令接收模块接收到用户指令；若接收到用户指令的，进入步骤s6，否则进入步骤s2；

s6、主机的第一微控单元对预定值和信息值进行比较，发出表示信息值小于预定值的第一控制信号到继电器，或者发出表示信息值大于预定值的第二控制信号到继电器，驱使继电器对被控对象进行相应的开关量控制。

优选地，所述主机的第一微控单元判断用户指令接收模块包含的gsm短信模块接收到长距离手机短信指令时，或者用户指令接收模块包含的红外遥控模块接收到短距离红外遥控指令时，对预定值和信息值进行比较。

本发明采用红外遥控和手机短信控制的方式对受控设备进行控制，综合了两种通信控制方式的优点，主机和从机之间采用了2.4g无线通信进行数据传输，具有成本低廉、通信效率高、安全可靠的特点，实现了用户长、短距离控制的需求。

附图说明

图1为本发明的系统整体框图；

图2为本发明的针对暖湿气控制的整体框图；

图3为本发明的针对暖湿气控制的整体流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。

如图1、图2所示，在一种基于2.4g通信的开关量控制系统中，设有采用直流电源供电的主机和从机，两者均使用arm公司的stm32f407作为mcu(微控单元)的核心芯片。

主机和从机的mcu分别与显示屏连接；例如采用2.8寸的tft-lcd液晶显示模块，用于实时显示采集的信息值和用户设置的预定值。

主机和从机的mcu还分别与2.4g无线传输模块连接，例如，采用nrf24l01型芯片，基于spi通信协议与mcu进行通信。

从机mcu还与传感器连接获得实时采集的信息值；例如，使用温湿度传感器dht11采集的温度与湿度的值，能够经从机传输至主机，并通过主机和从机的显示屏查看。

主机mcu还分别与gsm短信模块、红外遥控模块连接，接收远程和短距离两种控制模式的用户指令。例如，采用sim800c型的gsm短信模块，即可接收用户手机发送的不同短信，将识别出的长距离手机短信指令发送给主机mcu来执行相应的操作，并支持向用户反馈执行结果。也可以采用红外遥控模块，在指定的距离范围内向主机mcu发送短距离红外遥控指令。此外，主机上可以设置独立按键，进行数值设定等操作。

主机mcu收到了用户指令后，会发出对应的控制信号到与之连接的继电器，驱使继电器对被控对象进行对应的开关量控制。本例实施控制的对象是暖气阀门和加湿器，设置有相应的电动球阀模块在继电器的控制下进行开关调整，达到控制室内温湿度的目的。

如图3所示，在本实施例中，系统运行时的控制步骤如下：

s1、设置系统初始化后，用户根据体验舒适度的需求，在主机上设置温湿度值的预定值，例如通过手机短信、红外遥控或按键设定等方式。

s2、从机上的温湿度传感器实时采集温度与湿度的值作为信息值，发送至从机的mcu，并显示在从机的tft-lcd液晶显示模块上。

s3、从机的mcu基于spi通讯协议将信息值发送给2.4g无线传输模块，进而传输给主机上的2.4g无线传输模块。

s4、主机的2.4g无线传输模块基于spi通讯协议将信息值传输给主机的mcu，从而通过主机的tft-lcd液晶显示模块对信息值进行显示。

s5、主机判断此时是否收到用户指令(短距离红外遥控指令或长距离手机短信指令)，若是进入步骤s6，否则进入步骤s2。

s6、主机对用户的预定值和采集的信息值进行处理比较，发出相应的控制信号到继电器，以控制暖气阀门和加湿器进行相应的开关动作：

通过比较，若温度检测值小于用户的预定值，则打开暖气阀门，否则关闭阀门；若湿度检测值小于用户的预定值，则打开加湿器，否则关闭加湿器。

本发明的控制系统，采用手机短信长距离加红外遥控短距离两种方式控制暖气阀门、加湿器的开断，无须人为的手动拨动开关，可根据用户需求为用户提供不同的选择，用户不在家时可以通过短信提前开启被控对象，实施有效控制，大大减少了人的参与度，更加智能化。主机mcu还可以给用户回复一条指定的短信，告诉用户对相应指令已经执行完成。综上所述，本发明将红外遥控通信、2.4g无线通信、短信通信集合到一起，实现了用户对设备的长短距离控制，且成本低廉、通信效率高、安全可靠。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。