基于MacBee协议实现非智能设备联网控制的系统的制作方法

本申请涉及物联网技术领域，具体涉及一种基于macbee协议实现非智能设备联网控制的系统。

背景技术：

macbee协议，是一种类似zigbee的协议，是专门针对智能家居开发的协议，macbee协议是一种rf信号分时复用协议，即macbee协议是一个低功耗协议，没有轮到该设备的时候，设备处于睡眠状态。

随着技术的发展，物联网与生活越来越紧密，智能空调就是其中一个例子。当前各大厂商都在推行智能空调，提供包括远程开关空调，智能睡眠温度控制，云耗电分析，采集内部传感器数据，自动加热、制冷，除湿，除甲醛等功能，这种智能远程控制成为了新的卖点。但是原来已经卖出的非智能设备也有智能化的需求，而且市场潜力巨大。

技术实现要素：

本申请提供一种基于macbee协议实现非智能设备联网控制的系统，以实现非智能设备联网远程可控。

根据第一方面，一种实施例中提供一种基于macbee协议实现非智能设备联网控制的系统,包括：mcu、红外模块、非智能受控终端、数据收发模块、macbee网关、云服务器以及控制终端；控制终端用于向云服务器发送控制指令；云服务器用于存储各种非智能受控终端的编码指令，并用于根据控制指令向macbee网关发送对应非智能受控终端的编码指令；macbee网关用于根据macbee协议向数据收发模块转送编码指令；数据收发模块用于接收编码指令并发送至mcu；mcu用于根据编码指令进行红外信号编码；红外模块用于将红外信号编码转换为红外控制信号，并向非智能受控终端发送红外控制信号。

优选地，所述控制终端包括手机、电脑和车载终端。

优选地，所述非智能受控终端包括非智能空调一、非智能空调二、电视、电动窗帘一、电动窗帘二、机顶盒、灯具。

优选地，还包括开关机模块与dc电源模块，开关机模块设有启动按键，启动按键按下后触发dc电源模块的使能端开启，dc电源模块向mcu供电；当启动按键被按下达到开关机模块预设的时间后，触发mcu关机指令，mcu使dc电源模块的使能端不使能，dc电源模块断开mcu电源。

优选地，所述非智能受控终端为空调，还包括震动检测模块，震动检测模块将检测到的震动参数发送至mcu，mcu根据预设的震动阈值判断空调是否开机，并将判断结果通过数据收发模块、macbee网关、云服务器反馈给控制终端。

优选地，所述mcu为32位单片机。

优选地，数据收发模块包括rf驱动电路、晶振和射频天线。

优选地，rf驱动电路采用rf芯片与mcu进行spi通信，mcu驱动芯片工作。

根据第二方面，一种实施例中提供一种基于macbee协议实现非智能设备联网控制的系统,其特征在于，包括：mcu、红外模块、非智能受控终端、数据收发模块、macbee网关、云服务器以及控制终端；控制终端用于向云服务器发送控制指令，该控制指令依次经云服务器、macbee网关、数据收发模块、mcu、红外模块发送至控制终端；控制终端用于在接收控制指令后依次通过红外模块、mcu、数据收发模块、macbee网关、云服务器向mcu反馈红外信号编码样本；云服务器用于存储各种编码指令，还用于根据红外信号编码样本识别红外信号编码型号，云服务器结合红外信号编码型号与控制指令向macbee网关发送编码指令；数据收发模块用于接收编码指令并发送至mcu；mcu用于根据编码指令进行红外信号编码；红外模块用于将红外信号编码转换为红外控制信号，并向非智能受控终端发送红外控制信号。

优选地，还包括开关机模块与dc电源模块，开关机模块设有启动按键，启动按键按下后触发dc电源模块的使能端开启，dc电源模块向mcu供电；当启动按键被按下达到开关机模块预设的时间后，触发mcu关机指令，mcu使dc电源模块的使能端不使能，dc电源模块断开mcu电源。

依据上述实施例的基于macbee协议实现非智能设备联网控制的系统，由于采用了mcu、红外模块、数据收发模块、macbee网关、云服务器，建立了非智能受控终端连通网络，并使得控制终端(例如：手机)可以通过网络远程控制非智能受控终端，实现智能化的功能，提升了非智能设备的智能化程度。本申请遵循macbee协议实现网络连接，macbee协议是一个低功耗协议，没有轮到该设备的时候，设备处于睡眠状态；本申请在传统的芯片上加上rf数据收发芯片，即可连接到macbee网关，和云服务器，借助家用路由器，即可实现非智能设备的联网远程控制，具有成本低廉的优势。再进一步，本申请通过在云服务器内存储各种非智能受控终端的编码指令，在找到对应的编码型号后，可以对多种和多个非智能受控终端发送控制指令，提高通用性能，进一步降低成本。

附图说明

图1为本申请一实施例原理框图；

图2为开关机模块电路图；

图3为dc电源模块电路图；

图4为充电管理电路图；

图5为电池电压采集电路；

图6为震动检测模块电路；

图7为红外模块的红外接收电路图；

图8为红外模块的红外发射电路图；

图9为光圈led模块电路图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

实施例一：

请参考图1，基于macbee协议实现非智能设备联网控制的系统,包括：mcu(即单片机)、红外模块、非智能受控终端、rf收发模块(即数据收发模块)、macbee网关、云服务器以及控制终端，其中，红外模块包括红外发射模块和红外接收模块；控制终端用于向云服务器发送控制指令；云服务器用于存储各种非智能受控终端的编码指令，并用于根据控制指令向macbee网关发送对应非智能受控终端的编码指令；macbee网关用于根据macbee协议向数据收发模块转送编码指令；数据收发模块用于接收编码指令并发送至mcu；mcu用于根据编码指令进行红外信号编码；红外发射模块用于将红外信号编码转换为红外控制信号，并向非智能受控终端发送红外控制信号。

在控制终端与非智能受控终端建立数据连接后，控制终端可以绕过云服务器直接通过网关与非智能受控终端进行数据交换。

其中，控制终端为手机，通过手机app向云服务器发送控制指令，非智能受控终端为空调，云服务器存储了各种非智能受控终端的编码指令，如传统的非智能空调、电视、电动窗帘、机顶盒、灯具等，手机app向云服务器发送控制指令后，从云服务器中找到和控制指令中控制对象对应的编码指令(如对空调的升温指令)，然后将编码指令通过macbee网关和数据收发模块发送至mcu，mcu根据编码指令进行红外信号编码；然后发送至红外发射模块，红外发射模块将红外信号编码转换为红外控制信号，并向空调发送红外控制信号，实现非智能设备的远程联网控制。

mcu通过rf收发模块，无线连接到macbee网关，macbee网关通过wifi连接到路由器，再通过公网连接到云服务器；手机通过无线网络(如4g网络)连接到云服务器，发送命令到服务器，服务器通过公网到本地路由器，再通过wifi传到macbee网关；macbee通过rf方式，遵循macbee协议，发送给对应单片机，单片机转发红外信号控制到对应空调。”

上述解释了信号的联网发送过程，在传统芯片mcu上加一个rf收发模块，遵循macbee协议收发rf数据，连接到macbee网关，macbee网关再转成路由器需要的报文格式，传输给路由器，是数据上网。数据可以上网传输后，其他通信就与传统一致，手机可以通过4g网登陆服务器，向服务器收发数据，传输命令，服务器数据通过公网通过sdk方式到达路由器，路由器传输给macbee网关，macbee网关再传输给下属设备，这样实现单片机和手机数据的互相传输，实现远程控制。

手机数据可以传送到目标单片机，进行数据互通后，手机就可以控制单片机进行动作，如红外命令发送。非智能空调原来是不能被手机控制的，但是可以被遥控器控制，也就是可以被红外信号控制，单片机按照遥控板格式编码，发送红外信号即可控制空调。手机发送命令到单片机，单片机发送红外信号给空调，如此实现手机和单片机的结合远程控制非智能空调。

作为本申请的优选实施方式，非智能受控终端包括非智能空调一、非智能空调二、电视、电动窗帘一、电动窗帘二、机顶盒、灯具。空调编码类型和电视编码型号不同，但空调一和空调一可能是同一种型号的编码，因此我们在实际发送控制命令的时候必须对空调一和空调二的编码加以区分。同理，电动窗帘一、电动窗帘二的控制命令中带有区分码。

基于macbee协议实现非智能设备联网控制的系统还包括开关机模块与dc电源模块、电池、充电管理电路，开关机模块设有启动按键，启动按键按下后触发dc电源模块的使能端开启，dc电源模块向mcu供电；当启动按键被按下达到开关机模块预设的时间后，触发mcu关机指令，mcu使dc电源模块的使能端不使能，dc电源模块断开mcu电源。充电管理电路连接电池和usb充电口，用于电池充放电管理，电池输出4.1v；dc电源模块连接到电池电源输出端，通过dc电源模块变换输出3.3v。电池是可充电锂电池，使用时间是3个月，系统采用了专用充电管理芯片进行电池充电管理，使设备可以长时间工作；系统工作电压是3.3v，采用专用dc电源芯片进行电压变换，保证系统正常工作。

为使系统低功耗优势，所以设计系统开关机模块，主要是控制dc电源模块芯片的使能端；在电池供电端连接三极管，三极管开关由触摸按键触发，在未开机他情况下，dc电源模块芯片后端不输出；按键按下后，dc电源模块芯片输出3.3v，单片机开始工作，拉高dc电源模块芯片的使能端，保持dc电源模块芯片输出3.3v电压；当检测到按键按下时间达到关机时间的条件后，单片机拉低dc电源模块芯片的使能端，dc电源模块芯片不继续输出电压，系统电源关机，实现超低功耗。

请参考图2，开关机模块电路用于系统的低功耗设计，实现软件关机和开机。其中q9是mosfet管，r36、r13、r33、r39、r59、rb6是分压电阻；r50、r58是限流电阻，c5是滤波电容，sb是按键；当按键sb按下时候，dc_ce被拉高，使得图3的dc电源模块芯片dc_ce使能引脚开启，输出3.3v电平，单片机开启后，保持dc_ce为高电平，持续供电；key接到单片的io引脚上，当按键被按下达到指定时间时候，单片机判断为关机按键指令，将dc_ce拉低，使dc芯片使能端不使能，dc芯片停止工作，不继续输出电压，系统电源关机。基于所述图2电路结构即可实现按键开机，按键触发软件关机，在关机情况下保持无漏电流，实现超低级功耗。

请参考图3，dc电源模块电路，其中c4、c11是滤波电容，u2是dc电源芯片，l1是emc滤波电感，c7、c8、c10、c12、c13、c15是滤波电容，d9是稳压管，d3是防反接二极管；基于所述图3电路结构即可实现电池输出5.0v到3.3v的变换。

请参考图4，电池充电管理电路，其中u1是专用电源管理芯片；r1、r2是分压电阻，r1下端分压提供给u1的1号引脚3v电压，在接通5v的时候可以开启芯片工作使能端；c1、c2、c21是滤波电容，r5是下拉电阻；基于所述图4电路结构，即可实现电池的充电管理。

请参考图5，电池电压采集电路采集电池电压，传输给单片机，用以监测电池的工作状态。电池电量会被消耗减少，采用电池电压采集电路，将电池5.0v电压通过分压分到3.3v以内，输送给单片机adc引脚；单片机采集到adc值，通过算法计算出电池电压；需要低功耗考虑，系统设置电池电压检测开关电路，在不需要检测的时候，通过开关三极管，关闭电池电压检测电路。其中q4、q5是mosfet管，开启电流极低，rb3、rb4是限流电阻，r34、r35、r1、r2是分压电阻，cb1是滤波电容；ad_bat_c给高电平时候，q4打通，q5也打开，ad_bat输出电池电压；ad_bat_c给低电平时候，q4关断，q5也关断，ad_bat输出0v；基于所述图5电路结构即可实现电池的指定控制采集，实现最低功耗。

系统还包括最小系统给单片机，提供mcu工作基础频率和复位功能；

其中空调是否开启并正常工作，需要发送给app端，本发明震动检测模块与单片机进行iic通信连接，用于检测震动情况，进而判断空调是否开启。单片机驱动rf收发电路，遵循macbee协议，发送数据至macbee网关，再转给服务器，转给手机app，手机app通信则逆向即可。请参考图6，震动检测模块电路，其中u5是专用震动检测芯片，c39、c41是滤波电容，r71、r79是上拉电阻，芯片与单片机进行iic通信，传输震动参数给单片机，单片机判断震动情况是否达到阈值。基于所述图6电路结构即可实现震动检测，当app发送开空调的命令和其他操作的时候，要实际判断空调是否正常开机工作，单片机采集震动参数，判断的结果通过macbee网关传送到服务器。

系统要考虑的温度采集模块和光度采集模块，温度用于环境温度检测，智能控温，光度用于调节光圈led的亮度，使之不刺眼。温度采集模块采用电阻式温度传感器，采集外接温度，传给单片机的adc口，单片机内部数据对表判断当前温度值；光度采集模块将外接光亮度转化为ad值，单片机通过adc口来读取判断。温度采用pt系列热敏电阻实现，光度采用光敏三极管实现，分别传给单片机的adc引脚，通过对内数据表实现温度和光度读取，通过rf收发电路发送上传。

红外模块包括红外接收模块和红外发射模块，红外接收模块，通过接收红外信号，输入到单片机的pwmcontrol引脚，单片机内部通过dma读取信息，红外发射模块连接在单片机io口上，单片机按照指定红外编码，发送红外指令，控制对应空调。其中红外收发模块采用红外管实现，红外接收管会把红外信号转成电平信号，输送到单片机pwmcontrol引脚，红外发送管会把电平信号转化成红外信号；单片机内部通过dma来实现数据读取，其中红外编码是按照高低电平时间来进行数据编码；为低功耗设计，红外发射模块设计开关电路，采用三级管控制红外发射电路的开关，三极管由单片机控制。

请参考图7，红外接收模块，其中pb1是红外收发管，r6、r8是限流电阻，r7是上拉电阻，c6是滤波电容，ir_rx直接接到单片机pwm_control引脚，单片机内部通过dma来采集红外收发管的红外编码信号。

请参考图8，红外信号发射模块，其中q11、q12、q13是mosfet，ir_tx_cs3是选择信号，为高电平时候q12打通,ir_tx发送信号通过；ir_tx_h3是高功率选择信号，为高电平时候，q13打通，电流经过d2和r53、q13，高功率发送红外信号；ir_tx_h3为低电平时候，q13关断，电流经过d2和r53、q11，低功率发送红外信号；r51、r56、r52、r49、r41、r53是限流电阻。基于所述图8电路结构即可进行高低功率的红外发送，所述系统包含4组同样的红外发射结构，用于360°全方位发送。

数据收发模块通过spi连接到单片机，单片机驱动数据收发模块，进行数据收发。rf驱动电路采用rf芯片，如成熟芯片ssv7241，与单片机进行spi通信，单片机驱动芯片工作，ssv7241外接16m晶振和射频天线即可正常工作，遵循macbee协议连接到macbee网关，进行无线通信。

作为本发明的优选实施方式，mcu采用32位单片机，可以是stm32，dsp或fp，都可以实现此功能。单片机通过数据收发模块，无线连接到macbee网关，macbee网关通过wifi连接到路由器，再通过公网连接到云服务器；手机通过4g网络连接到服务器，发送命令到云服务器，云服务器通过公网到本地路由器，再通过wifi传到macbee网关；macbee通过rf方式，遵循macbee协议，发送给对应单片机，单片机转发红外信号控制到对应空调。

光圈led部分是用于显示开关机和指示工作状态的，结合前面的光度采集电路，控制光圈led的发光亮度、颜色和开关，实现自动调光。app端可以开关机，本身按键也可以开关机；光圈led选用rgb三所led，实现任意颜色变化。在晚上休息的时候，可以选择关闭光圈。光圈的亮度主要通过单片机输出pwm波控制三极管电路实现。请参考图9，其中db1、db2、db3是rgb三位一体led灯，q15、q16、q17是功率管，用于驱动led发光，b_c、g_c、r_c连接单片机的pwm输出io口，单片机进行调光和控光。

实施例二：

基于macbee协议实现非智能设备联网控制的系统,包括：mcu、红外模块、非智能受控终端、数据收发模块、macbee网关、云服务器以及控制终端；控制终端用于向云服务器发送控制指令，该控制指令依次经云服务器、macbee网关、数据收发模块、mcu、红外模块发送至控制终端；控制终端用于在接收控制指令后依次通过红外模块、mcu、数据收发模块、macbee网关、云服务器向mcu反馈红外信号编码样本；云服务器用于存储各种编码指令，还用于根据红外信号编码样本识别红外信号编码型号，云服务器结合红外信号编码型号与控制指令向macbee网关发送编码指令；数据收发模块用于接收编码指令并发送至mcu；mcu用于根据编码指令进行红外信号编码；红外模块用于将红外信号编码转换为红外控制信号，并向非智能受控终端发送红外控制信号。

单片机mcu内部通过dma来实现数据读取，其中红外编码是按照高低电平时间来进行数据编码；单片收到红外编码后，将数据上传到云服务器上，云服务器进行红外编码配对，找出红外信号编码型号；再将此型号的红外命令码下发到单片机，app上触发开关，升温，降温，模式等相关指令，单片机根据app命令，对应找到云服务器中的红外编码指令，控制红外发送端口的引脚高低电平，发送红外控制信号，控制空调。

同样的原理，可以控制所有所外设备，如机顶盒，电视等家用红外遥控设备。作为本发明的优选实施方式，还包括开关机模块与dc电源模块，开关机模块设有启动按键，启动按键按下后触发dc电源模块的使能端开启，dc电源模块向mcu供电；当启动按键被按下达到开关机模块预设的时间后，触发mcu关机指令，mcu使dc电源模块的使能端不使能，dc电源模块断开mcu电源。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。