本發明涉及自動化控制技術領域，具體的說，是一種基于LIFI遠程控制自動窗簾。

背景技術：

太陽能（solar energy），是指太陽的熱輻射能（參見熱能傳播的三種方式），主要表現就是常說的太陽光線。在現代一般用作發電或者為熱水器提供能源。自地球上生命誕生以來，就主要以太陽提供的熱輻射能生存，而自古人類也懂得以陽光曬干物件，并作為制作食物的方法，如制鹽和曬咸魚等。在化石燃料日趨減少的情況下，太陽能已成為人類使用能源的重要組成部分，并不斷得到發展。太陽能的利用有光熱轉換和光電轉換兩種方式，太陽能發電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能也包括地球上的風能、化學能、水能等。

太陽能是由太陽內部氫原子發生氫氦聚變釋放出巨大核能而產生的，來自太陽的輻射能量。

人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。植物通過光合作用釋放氧氣、吸收二氧化碳，并把太陽能轉變成化學能在植物體內貯存下來。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動植物經過漫長的地質年代演變形成的一次能源。地球本身蘊藏的能量通常指與地球內部的熱能有關的能源和與原子核反應有關的能源。

智能控制（intelligent controls）在無人干預的情況下能自主地驅動智能機器實現控制目標的自動控制技術。控制理論發展至今已有100多年的歷史，經歷了“經典控制理論”和“現代控制理論”的發展階段，已進入“大系統理論”和“智能控制理論”階段。智能控制理論的研究和應用是現代控制理論在深度和廣度上的拓展。20世紀80年代以來，信息技術、計算技術的快速發展及其他相關學科的發展和相互滲透，也推動了控制科學與工程研究的不斷深入，控制系統向智能控制系統的發展已成為一種趨勢。

自動化（Automation）是指機器設備、系統或過程（生產、管理過程）在沒有人或較少人的直接參與下，按照人的要求，經過自動檢測、信息處理、分析判斷、操縱控制，實現預期的目標的過程。自動化技術廣泛用于工業、農業、軍事、科學研究、交通運輸、商業、醫療、服務和家庭等方面。采用自動化技術不僅可以把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣、危險的工作環境中解放出來，而且能擴展人的器官功能，極大地提高勞動生產率，增強人類認識世界和改造世界的能力。

FLASH存儲器（FLASH閃存），英文名稱是"Flash Memory"，一般簡稱為"Flash"，它屬于內存器件的一種，是一種不揮發性（Non-Volatile）內存。閃存的物理特性與常見的內存有根本性的差異：目前各類DDR、SDRAM或者RDRAM 都屬于揮發性內存，只要停止電流供應內存中的數據便無法保持，因此每次電腦開機都需要把數據重新載入內存；閃存在沒有電流供應的條件下也能夠長久地保持數據，其存儲特性相當于硬盤，這項特性正是閃存得以成為各類便攜型數字設備的存儲介質的基礎。

flash閃存是非易失存儲器,可以對稱為塊的存儲器單元塊進行擦寫和再編程。任何flash器件的寫入操作只能在空或已擦除的單元內進行,所以大多數情況下,在進行寫入操作之前必須先執行擦除。NAND器件執行擦除操作是十分簡單的,而NOR則要求在進行擦除前先要將目標塊內所有的位都寫為0。

由于擦除NOR器件時是以64～128KB的塊進行的,執行一個寫入/擦除操作的時間為5ms,與此相反,擦除NAND器件是以8～32KB的塊進行的,執行相同的操作最多只需要4ms。

執行擦除時塊尺寸的不同進一步拉大了NOR和NADN之間的性能差距,統計表明,對于給定的一套寫入操作(尤其是更新小文件時),更多的擦除操作必須在基于NOR的單元中進行。這樣,當選擇存儲解決方案時,設計師必須權衡以下的各項因素：NOR的讀速度比NAND稍快一些；NAND的寫入速度比NOR快很多；NAND的4ms擦除速度遠比NOR的5ms快；大多數寫入操作需要先進行擦除操作；NAND的擦除單元更小,相應的擦除電路更少。

隨機存取存儲器（random access memory，RAM）又稱作“隨機存儲器”，是與CPU直接交換數據的內部存儲器，也叫主存(內存)。它可以隨時讀寫，而且速度很快，通常作為操作系統或其他正在運行中的程序的臨時數據存儲媒介。

存儲單元的內容可按需隨意取出或存入，且存取的速度與存儲單元的位置無關的存儲器。這種存儲器在斷電時將丟失其存儲內容，故主要用于存儲短時間使用的程序。按照存儲單元的工作原理，隨機存儲器又分為靜態隨機存儲器（英文：Static RAM，SRAM)和動態隨機存儲器（英文Dynamic RAM，DRAM)。

具有如下特性：

隨機存取，所謂“隨機存取”，指的是當存儲器中的數據被讀取或寫入時，所需要的時間與這段信息所在的位置或所寫入的位置無關。相對的，讀取或寫入順序訪問（Sequential Access）存儲設備中的信息時，其所需要的時間與位置就會有關系。它主要用來存放操作系統、各種應用程序、數據等。

易失性，當電源關閉時RAM不能保留數據。如果需要保存數據，就必須把它們寫入一個長期的存儲設備中（例如硬盤）。RAM和ROM相比，兩者的最大區別是RAM在斷電以后保存在上面的數據會自動消失，而ROM不會自動消失，可以長時間斷電保存。

對靜電敏感，正如其他精細的集成電路，隨機存取存儲器對環境的靜電荷非常敏感。靜電會干擾存儲器內電容器的電荷，引致數據流失，甚至燒壞電路。故此觸碰隨機存取存儲器前，應先用手觸摸金屬接地。

訪問速度，現代的隨機存取存儲器幾乎是所有訪問設備中寫入和讀取速度最快的，存取延遲和其他涉及機械運作的存儲設備相比，也顯得微不足道。

需要刷新（再生），現代的隨機存取存儲器依賴電容器存儲數據。電容器充滿電后代表1(二進制)，未充電的代表0。由于電容器或多或少有漏電的情形，若不作特別處理，數據會漸漸隨時間流失。刷新是指定期讀取電容器的狀態，然后按照原來的狀態重新為電容器充電，彌補流失了的電荷。需要刷新正好解釋了隨機存取存儲器的易失性。

技術實現要素：

本發明的目的在于設計出一種基于LIFI遠程控制自動窗簾，滿足機器自動控制所需，利用多種存儲模式進行數據存儲，并根據不同的需要，利用不同的存儲器對相應的處理數據進行存儲，從而有效的提高現場可編程門陣列電路的處理性能，提高其處理速度，達到機器人的運行更加流暢的目的，整個系統具有設計科學合理、安全穩定、實用性強等特點。

本發明通過下述技術方案實現：一種基于LIFI遠程控制自動窗簾，主要由中央處理器、現場可編程門陣列電路、光鑰匙模塊 、自動窗簾、信號調制控制設備、LED 燈、接收天線、信號處理電路、光電檢測模塊、開關量檢測電路、白光LED及存儲電路組成，所述中央處理器連接現場可編程門陣列電路、信號調制控制設備、LED 燈、接收天線、信號處理電路；

所述自動窗簾包括核心處理器模塊、LED光接收電路、存儲器模塊、 按鍵模塊、電源保護與電平轉換模塊、繼電器模塊；所述繼電器模塊包括繼電器電路和行程開關，其中所述行程開關位于自動窗簾軌道上， 通過導線與控制器內部的所述繼電器電路相連；核心處理器通過控制繼電器的通斷實現電源接線點的選擇，所述繼電器模塊包括2個繼電器，通過繼電器的接通或者斷開實現電機的正轉和反轉，從而實現窗簾的打開和關閉；所述2個繼電器回路也分別與 2個行程開關的常閉觸點串聯；當窗簾已經完全打開或關閉時，系統能夠自動將電源斷開，預防碰撞的發生，并可通過行程開關的常開觸點向控制器發出位置信號；所述LED光接收電路接收LED照明燈組的LED通信信號并轉化為控制指令輸送到核心處理器；所述電源保護與電平轉換模塊包括電源保護部分和電平轉換部分，所述電平轉換部分對日常交流市電將 220 V 交流電壓轉換為 5 V 直流電壓輸出；所述電源保護部分是一個與電源輸入端串聯的保險絲；所述按鍵模塊包括一個獨立式按鍵， 用于實現系統重啟和恢復初始設置。

所述中央處理器連接光鑰匙模塊、信號調制控制設備、LED 燈、接收天線、光探測器、信號處理電路；所述信號調制設備負責調制生成原始的電信號；所述LED 燈是單色的 LED；所述光探測器是可見光波段響應較好的 CCD光電轉換器件；所述接收天線是可變倍數的光學鏡頭；所述信號處理電路與光探測器相適應，用于視頻電信號的處理，以及確定接收光斑的形狀、大小和平均接收光功率；所述探照燈和所述接收天線之間是大氣信道，光源發出的光通過大氣信道進行傳輸；所述遠距離可見光通信系統設備主要包括發射端和接收端；發射端可使用OOK、PPM 等調制方式，光源將調制好的光信號以高速、明暗變化的規律進行發射，采用大功率低束散角陣列 LED 作為光源，由于調制速率在一百比特量級，可以采用單片機配合 C++軟件編程進行發射端的軟硬件設計，實現字符串的發送；接收端，采用 CCD 作為光探測器，硬件設備使用高幀頻100fps 以上、高靈敏度、高響應度 CCD 相機；相機以與光源相同幀頻進行拍攝，并且設計軟件對CCD 相機進行數據的采集和處理，將調制信號的規律呈現出來，得到相應的灰度值，從而完成信息的傳遞過程，實現字符串的接收；所述充電插口設置于閉合門的側端；進一步的，為更好的實現本發明，所述隨機存儲器采用靜態隨機存儲器和/或動態隨機存儲器。所述光鑰匙模塊內設置有智能移動終端，基于智能移動終端操作系統，設計基于虛擬串口的秘鑰發送智能移動終端的軟件模塊，通過智能移動終端的軟件模塊發送出秘鑰信息，秘鑰信息由智能移動終端的 min-USB 口輸出；所輸出的秘鑰信息，基于智能移動終端OTG 功能，經過外部驅動模塊加載到LED燈上，通過LED來完成秘鑰信息的傳送。

進一步的，為更好的實現本發明，所述自動窗簾內設置有編碼器、運動控制器、PWM功放、直流伺服電機，所述現場可編程門陣列電路連接編碼器，所述編碼器連接運動控制器，所述運動控制器連接PWM功放，所述PWM功放連接直流伺服電機，所述直流伺服電機連接編碼器。

進一步的，為更好的實現本發明，所述光鑰匙模塊 內設置有光敏元件接收器、反射鏡、光源、調制波形發生器、調制波形處理器及調制放大器，所述現場可編程門陣列電路連接調制波形發生器，所述調制波形發生器連接光源，所述光源連接反射鏡，所述反射鏡連接光敏元件接收器，所述光敏元件接收器連接調制放大器，所述調制放大器連接調制波形處理器，所述調制波形處理器連接現場可編程門陣列電路。

進一步的，為更好的實現本發明，所述白光LED內設置有太陽能電池板、穩壓電路、電源控制器及直流供電電路，所述太陽能電池板連接穩壓電路，所述穩壓電路連接電源控制器，所述電源控制器連接直流供電電路，所述直流供電電路分別連接中央處理器和現場可編程門陣列電路。

進一步的，為更好的實現本發明，所述白光LED內還設置有蓄電池組，所述蓄電池組連接電源控制器。

進一步的，為更好的實現本發明，還包括參數存儲器，所述參數存儲器連接中央處理器。

進一步的，為更好的實現本發明，所述現場可編程門陣列電路主芯片采用Cyclone III。

進一步的，為更好的實現本發明，所述中央處理器采用TMS570LS1114微控制器。

本發明與現有技術相比，具有以下優點及有益效果：

（1）本發明滿足機器人自動控制所需，利用多種存儲模式進行數據存儲，并根據不同的需要，利用不同的存儲器對相應的處理數據進行存儲，從而有效的提高現場可編程門陣列電路的處理性能，提高其處理速度，達到機器的運行更加流暢的目的，整個系統具有設計科學合理、安全穩定、實用性強等特點。當連接在可見光發射模塊中的各類傳感器(煙霧傳感器、溫度傳感器)發現災害出現時，會立即向此模塊的核心控制電路發出報警信號。核心控制電路隨即發出報警信號到以太網通信模塊中，通過互聯網同時向用戶發出警報信息。該自動窗簾應能通過開斷電源，來控制插座上電器的供電， 或對電器的通信口發命令幀控制， 控制的家電包括空調、 電飯煲、 自動窗簾等。自動窗簾與核心控制電路進行通信，將數據傳送給主控制器或響應主控制器的命令， 保證智能家居系統的正常工作。 自動窗簾與主控制器構成有效的通信網絡， 通信應快速穩定。

另外，自動窗簾能夠通過GSM通信模塊實現了遠程控制，用戶可以在回家之前啟動自動窗簾，改善室內空氣濕度，在離開家以后關閉，即使忘記出門之前關閉自動窗簾，也可以通過手機發出控制指令，關閉自動窗簾，這樣能夠合理規劃自動窗簾的使用時間，延遲使用壽命以及節約能源。所述微控制器是采用單片機 ,其CPU由控制器和運算器組成， 主要進行運算及指令識別。存儲器為８Ｋ可擦寫閃存， 工作電源為+５Ｖ 。其內部有振蕩器的反相放大器， 石英晶體和陶瓷諧振器共同構成自激振蕩器。引腳簡單可靠， 功能強大， 使用方便， 并具有低功耗空閑和掉電模式。

（2）本發明通過自動化技術、智能化控制技術、以及微處理器控制技術相結合而進行系統控制，使得機器人在使用過程中能夠有效完成所設定工作流程，采用微控制器與現場可編程門陣列相結合的中心控制技術，提高整個系統的處理性能及處理效率，使得整個系統運行更加穩定，并有效降低故障率；并設計利用清潔能源內的太陽能進行供電，使得整個系統結構可減少不可再生能源的損耗，同時還能夠滿足惡劣天氣下依然正常工作，達到24小時全天候系統工作的目的。

（3）本發明所述光鑰匙模塊 內有效保證機器人在運行區域內進行運動，而不會出現因超出運行區域進行運動產生事故的發生。

（4）本發明所述隨機存儲器可進一步提高現場可編程門陣列電路的處理性能，在運行時，靜態存儲器作高速緩沖存儲器(Cache)使用，動態存儲器做主存儲器使用。

（5）本發明所述的蓄電池能夠滿足在光照度不夠使太陽能進行發電或夜間時候依然滿足對整個系統進行供電。

（6）本發明采用PWM調制信號來完成電機及舵機的速度調制、方向調制，使其運行更加穩定安全；遠距離可見光通信系統，在發射端采用了OOK調制方式，OOK 帶寬需求低，而且硬件實現最為簡單，解碼時候只需要通過直接檢測的方法，通過判斷光的有無來確定接收到的信息時0或者1；使得發射端成本合理；在接收端，采用 CCD 作為光探測器，硬件設備使用高幀頻（100fps 以上）、高靈敏度、高響應度 CCD 相機；相機以與光源相同幀頻進行拍攝，并且設計軟件對CCD 相機進行數據的采集和處理，將調制信號的規律呈現出來，得到相應的灰度值，從而完成信息的傳遞過程，實現字符串的接收。選擇 CCD 作為光探測器，其靈敏度和響應度比傳統的 PIN 光電二極管高很多。對比于傳統光電二極管，采用 CCD 相機可以使光源的位置可以在圖像中清晰的顯示出來，這樣，只要能夠判斷出信號的位置，將來可以使用多個光源，在接收端的接受能力之內，成倍的提高傳輸速率。并且 CCD 作為光探測器還可以同時用于APT 通信系統當中。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明整體結構示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行進一步詳細介紹，但本發明的實施方式不限于此。

實施例1：

一種基于LIFI遠程控制自動窗簾，如圖1所示，主要由中央處理器、現場可編程門陣列電路、光鑰匙模塊 、自動窗簾、信號調制控制設備、LED 燈、接收天線、信號處理電路、光電檢測模塊、開關量檢測電路、白光LED及存儲電路組成，所述中央處理器連接現場可編程門陣列電路、信號調制控制設備、LED 燈、接收天線、信號處理電路；所述自動窗簾包括核心處理器模塊、LED光接收電路、存儲器模塊、 按鍵模塊、電源保護與電平轉換模塊、繼電器模塊；所述繼電器模塊包括繼電器電路和行程開關，其中所述行程開關位于自動窗簾軌道上， 通過導線與控制器內部的所述繼電器電路相連；核心處理器通過控制繼電器的通斷實現電源接線點的選擇，所述繼電器模塊包括2個繼電器，通過繼電器的接通或者斷開實現電機的正轉和反轉，從而實現窗簾的打開和關閉；所述2個繼電器回路也分別與 2個行程開關的常閉觸點串聯；當窗簾已經完全打開或關閉時，系統能夠自動將電源斷開，預防碰撞的發生，并可通過行程開關的常開觸點向控制器發出位置信號；所述LED光接收電路接收LED照明燈組的LED通信信號并轉化為控制指令輸送到核心處理器；所述電源保護與電平轉換模塊包括電源保護部分和電平轉換部分，所述電平轉換部分對日常交流市電將 220 V 交流電壓轉換為 5 V 直流電壓輸出；所述電源保護部分是一個與電源輸入端串聯的保險絲；所述按鍵模塊包括一個獨立式按鍵， 用于實現系統重啟和恢復初始設置。

所述中央處理器連接光鑰匙模塊、信號調制控制設備、LED 燈、接收天線、光探測器、信號處理電路；所述信號調制設備負責調制生成原始的電信號；所述LED 燈是單色的 LED；所述光探測器是可見光波段響應較好的 CCD光電轉換器件；所述接收天線是可變倍數的光學鏡頭；所述信號處理電路與光探測器相適應，用于視頻電信號的處理，以及確定接收光斑的形狀、大小和平均接收光功率；所述探照燈和所述接收天線之間是大氣信道，光源發出的光通過大氣信道進行傳輸；所述遠距離可見光通信系統設備主要包括發射端和接收端；發射端可使用OOK、PPM 等調制方式，光源將調制好的光信號以高速、明暗變化的規律進行發射，采用大功率低束散角陣列 LED 作為光源，由于調制速率在一百比特量級，可以采用單片機配合 C++軟件編程進行發射端的軟硬件設計，實現字符串的發送；接收端，采用 CCD 作為光探測器，硬件設備使用高幀頻100fps 以上、高靈敏度、高響應度 CCD 相機；相機以與光源相同幀頻進行拍攝，并且設計軟件對CCD 相機進行數據的采集和處理，將調制信號的規律呈現出來，得到相應的灰度值，從而完成信息的傳遞過程，實現字符串的接收；所述充電插口設置于閉合門的側端；在運行時，整個系統需要控制多個電動機和行程開關，并進行光電檢測，為提高處理性能，加快處理速度，在中央處理器控制處理的基礎上外擴現場可編程門陣列電路來進行諸如光電檢測、電機驅動檢測、舵機驅動檢測、開關量檢測，以提高整個系統的處理性能。其中，現場可編程門陣列（FPGA）電路，采用了邏輯單元陣列LCA（Logic Cell Array）這樣一個概念，內部包括可配置邏輯模塊CLB（Configurable Logic Block）、輸入輸出模塊IOB（Input Output Block）和內部連線（Interconnect）三個部分；現場可編程門陣列（FPGA）是可編程器件，與傳統邏輯電路和門陣列（如PAL，GAL及CPLD器件）相比，FPGA具有不同的結構。FPGA利用小型查找表（16×1RAM）來實現組合邏輯，每個查找表連接到一個D觸發器的輸入端，觸發器再來驅動其他邏輯電路或驅動I/O，由此構成了既可實現組合邏輯功能又可實現時序邏輯功能的基本邏輯單元模塊，這些模塊間利用金屬連線互相連接或連接到I/O模塊。FPGA的邏輯是通過向內部靜態存儲單元加載編程數據來實現的，存儲在存儲器單元中的值決定了邏輯單元的邏輯功能以及各模塊之間或模塊與I/O間的聯接方式，并最終決定了FPGA所能實現的功能，FPGA允許無限次的編程。

在信號處理過程中，為便于使機器人在規定的區域內運行，特別設置有光鑰匙模塊 ，在運行時，現場可編程門陣列電路所形成的控制舵機運動的信號將加載至光電檢測模塊內完成諸如轉向等方向控制類的舵機控制，在控制時，光電檢測模塊內所生成的PWM的信號就能夠快速調節舵機的轉角，從而實現機器人的方向控制；開關量檢測電路用于完成電路系統運行時的開關量數據檢測。

為提高現場可編程門陣列電路處理數據的性能，將數據按性能要求進行調用，提高處理速度，特采用多種數據存儲模式，優選的設置有FLASH存儲器及隨機存儲器作為現場可編程門陣列電路的存儲電路使用，在運行時，FLASH存儲器采用SPR4096A，主要用來存儲現場可編程門陣列電路諸如備份數據、運行狀態、處理時長等需要長期存儲使用的數據信息。SPR4096A FLASH具有如下特征：512K×8位的存儲空間；內嵌4K×8位的SRAM；外部CPU可以通過串行接口或8位并行接口來訪問Flash／SRAM；I／O接口的電壓范圍為2.25～3.6 V，并支持stand by的省電模式。可以大大降低系統的成本。在使用時，數據處理過程中，現場可編程門陣列電路結合隨機存儲器和FLASH存儲器可有效完成數據交換，以達到良好的數據處理效果。

當連接在可見光發射模塊中的各類傳感器(煙霧傳感器、溫度傳感器)發現災害出現時，會立即向此模塊的核心控制電路發出報警信號。核心控制電路隨即發出報警信號到以太網通信模塊中，通過互聯網同時向用戶發出警報信息。該自動窗簾應能通過開斷電源，來控制插座上電器的供電， 或對電器的通信口發命令幀控制， 控制的家電包括空調、 電飯煲、 自動窗簾等。自動窗簾與核心控制電路進行通信，將數據傳送給主控制器或響應主控制器的命令， 保證智能家居系統的正常工作。 自動窗簾與主控制器構成有效的通信網絡， 通信應快速穩定。

另外，智能插排能夠通過GSM通信模塊實現了遠程控制，用戶可以在回家之前啟動智能插排，改善室內空氣濕度，在離開家以后關閉，即使忘記出門之前關閉智能插排，也可以通過手機發出控制指令，關閉智能插排，這樣能夠合理規劃智能插排的使用時間，延遲使用壽命以及節約能源。所述遠距離可見光通信系統具體包括：

調制器，用于可見光通信發射端需要將基帶信號調制到光載波上，調制器的作用就是要根據不同的調制方式，如 OOK 調制、PPM 調制等，將信息先調制成電信號。調制器硬件上可以采用常用的 51 單片機系列，為了達到更高的速度和精度的要求，還可以選擇 FPGA 等。

LED 驅動，用于將電信號轉化為光信號。LED 驅動模塊用于完成對LED 光源的驅動功能，同時將調至好的電信號轉化為光信號加載到 LED 光源上。如 51 單片機，其觸發方式是 TTL 觸發，完成對 LED 光源驅動。

LED，是可見光通信系統的發射裝置，為了滿足通信系統的需求，應盡可能選擇功率大、束散角小、白光 LED 光源。此外，選擇陣列形式 LED 光源可以增大光功率，而對束散角一般達到4度。

LED控制器，用來控制光源和相機的設備，完成輔助功能。

大氣信道，光源將調至好的信號光發射出去，通過大氣信道傳輸，傳輸過程中將受到大氣信道的影響。

相機鏡頭，相機鏡頭即是接收天線，主要完成光信號的捕捉接收功能，鏡頭能夠進行變焦，變化接收視場角，可以放大或者縮小目標。為了便于和 CCD相機相互配合，配置了電動變焦鏡頭和編碼器，可以實現電腦控制自動變焦。

CCD 相機，CCD 是感光元器件，主要是將光信號轉化為電信號再成像。

CCD 相機需能夠匹配光源的速率， CCD 相機能夠完成高幀頻采集。CCD 相機通過千兆以太網連接到電腦上，并通過程序完成圖像數據的采集和處理。

成像處理過程，用于將接收到的已調光信號進行接收成像，分析其灰度光強度，解調出原始信息，完成信息接收。

實施例2：

本實施例是在上述實施例的基礎上進一步優化，進一步的，為更好的實現本發明，提高現場可編程門陣列電路的處理性能，特別設置有下述結構：所述隨機存儲器采用靜態隨機存儲器和/或動態隨機存儲器，靜態存儲器（SRAM）的特點是工作速度快，只要電源不撤除，寫入SRAM的信息就不會消失，不需要刷新電路，同時在讀出時不破壞原來存放的信息，一經寫入可多次讀出，但集成度較低，功耗較大，在本發明中作高速緩沖存儲器(Cache)使用。DRAM是動態隨機存儲器(Dynamic Random Access Memory)，它是利用場效應管的柵極對其襯底間的分布電容來保存信息，以存儲電荷的多少，即電容端電壓的高低來表示“1”和“0”，在本發明中作為主存儲器使用。

實施例3：

本實施例是在上述任一實施例的基礎上進一步優化，進一步的，為更好的實現本發明，能利用PWM控制方式對電機進行調速與控制，如圖1所示，特別設置有下述結構：所述自動窗簾內設置有編碼器、運動控制器、PWM功放、直流伺服電機，所述現場可編程門陣列電路連接編碼器，所述編碼器連接運動控制器，所述運動控制器連接PWM功放，所述PWM功放連接直流伺服電機，所述直流伺服電機連接編碼器。

為控制機器人的運行軌跡及動作，現場可編程門陣列電路將機器人的運行軌跡及動作數據通過相應的轉換后加載至自動窗簾、光電檢測模塊及開關量檢測電路內，機器人的驅動件主要是電機和舵機，皆采用PWM進行調速與控制，根據編碼器（優選脈沖編碼器）的反饋信號，對機器人的運動狀態進行實時控制，在控制時，編碼器對待控制動作信號進行編碼，而后傳送至運動控制器內形成相應的控制信號，并將PWM功放進行信號放大后再控制直流伺服電機進行相應的運動。

本發明通過自動化技術、智能化控制技術、以及微處理器控制技術相結合而進行系統控制，使得機器人在使用過程中能夠有效完成所設定工作流程，采用微控制器與現場可編程門陣列相結合的中心控制技術，提高整個系統的處理性能及處理效率。

實施例4：

本實施例是在實施例1或2的基礎上進一步優化，進一步的，為更好的實現本發明，為便于使機器人在規定的區域內運行，如圖1所示，特別設置成下述結構：所述光鑰匙模塊 內設置有光敏元件接收器、反射鏡、光源、調制波形發生器、調制波形處理器及調制放大器，所述現場可編程門陣列電路連接調制波形發生器，所述調制波形發生器連接光源，所述光源連接反射鏡，所述反射鏡連接光敏元件接收器，所述光敏元件接收器連接調制放大器，所述調制放大器連接調制波形處理器，所述調制波形處理器連接現場可編程門陣列電路。

在運行時，現場可編程門陣列電路將發出光電檢測指令至調制波形發生器內，調制波形發生器的波形調制采用頻率調制方法，由于檢測系統的調制頻率在幾十至幾百kHz的范圍內，為滿足要求，優選考慮采用發光二級管（響應速度快，其工作頻率可達幾MHz或十幾MHz）來完成調制波形的生成；光源內設置有光源驅動及光源，光源驅動主要負責把調制波形放大到足夠的功率去驅動光源發光，而光源采用適合波形為方波的調制光的發射、且工作頻率較高的紅外發光二極管，利用紅外發光二級管將調制光進行發射后，反射鏡將此調制光反射至光敏元件接收器上，光敏元件接收器采用光敏二極管接收調制光線，并將光信號轉變為電信號，由于此電信號較弱，因此需進一步進行濾波及放大處理，故將光敏二極管轉換后的電信號首先加載至調制放大器內進行信號放大，此調制信號的放大采用交流放大的形式，還能使調制光信號與背景光信號分離，為信號處理提供方便。經放大、分離處理后的調制光信號將利用調制波形處理器進一步進行濾波及信號識別處理，而后加載至現場可編程門陣列電路內，以此為參考而調整機器人的運行區域，光鑰匙模塊 其本質是將“交流”的、有用的調制光信號從“直流”的、無用的背景光信號中分離出來，從而達到抗干擾的目的。

實施例5：

本實施例是在實施例1或2的基礎上進一步優化，進一步的，為更好的實現本發明，利用清潔能源內的太陽能進行供電，使得整個系統結構可減少不可再生能源的損耗，同時還能夠滿足惡劣天氣下依然正常工作，達到24小時全天候系統工作的目的，如圖1所示，特別設置成下述結構：所述白光LED內設置有太陽能電池板、穩壓電路、電源控制器及直流供電電路，所述太陽能電池板連接穩壓電路，所述穩壓電路連接電源控制器，所述電源控制器連接直流供電電路，所述直流供電電路分別連接中央處理器和現場可編程門陣列電路。

在工作中，太陽能電池板將太陽能轉化為直流電能，而后將通過穩壓電路進行穩壓，經穩壓后的直流電源將通過電源控制器內的輸出電路輸送至直流供電電路內，而后由直流供電電路分別給中央處理器和現場可編程門陣列電路進行供電。

實施例6：

本實施例是在上述實施例的基礎上進一步優化，進一步的，為更好的實現本發明，能夠在光照度不夠使太陽能進行發電或夜間時候依然滿足對整個系統進行供電，如圖1所示，特別設置有下述結構：所述白光LED內還設置有蓄電池組，所述蓄電池組連接電源控制器。

在使用時，多余的電能將被存儲在蓄電池組內，而出現太陽能光照不夠或陰雨天氣或夜間時，蓄電池組將進行釋電，并通過電源控制器的輸出電路輸送至直流供電電路內，對中央處理器及現場可編程門陣列電路進行供電，達到24小時全天候的使整個系統工作。

實施例7：

本實施例是在實施例1或2的基礎上進一步優化，進一步的，為更好的實現本發明，便于提高處理性能，并更多的存儲機器人運行軌跡及動作，如圖1所示，特別設置有下述結構：還包括參數存儲器，所述參數存儲器連接中央處理器。

在參數存儲器內存儲有機器人運行軌跡數據及動作數據，中央處理器將通過讀取此類數據后加載至現場可編程門陣列電路內，用于控制機器人的運行軌跡及動作。

實施例8：

本實施例是在實施例1或2的基礎上進一步優化，進一步的，為更好的實現本發明，能利用成熟的邏輯門陣列處理技術完成諸如開關量檢測控制、舵機驅動檢測控制、光電檢測控制、光電檢測模塊控制等操作，特別采用下述設置方式：所述現場可編程門陣列電路主芯片采用Cyclone III。

Cyclone III，低成本的Cyclone III FPGA是Altera Cyclone系列的第三代產品。Cyclone III FPGA系列前所未有地同時實現了低功耗、低成本和高性能，進一步擴展了FPGA在成本敏感大批量領域中的應用。采用臺灣半導體生產公司(TSMC)的65-nm低功耗(LP)工藝技術。Cyclone III容量在5K至120K邏輯單元(LE)之間，最多534個用戶I/O引腳。Cyclone III器件具有4-Mbit嵌入式存儲器、288個嵌入式18*18乘法器、專用外部存儲器接口電路、鎖相環(PLL)以及高速差分I/O等。

實施例9：

本實施例是在實施例1或2的基礎上進一步優化，進一步的，為更好的實現本發明，能利用成熟的微控制器芯片技術完成主控制處理，特別采用下述設置方式：所述中央處理器采用TMS570LS1114微控制器。

TMS570LS1114器件是一款高性能汽車級安全系統微控制器系列。此安全架構包括：以鎖步模式運行的雙核CPU，CPU和存儲器內置自檢(BIST)邏輯，閃存和數據SRAM上的ECC，外設存儲器的奇偶校驗，外設I/O上的回路功能。

TMS570LS1114器件集成了ARM Cortex-R4F浮點CPU，此CPU 提供一個高效1.66 DMIPS/MHz，并且具有能夠以高達180MHz運行的配置，從而提供高達298DMIPS。此器件支持字不變大端序[BE32]格式。

TMS570LS1114器件具有1MB集成閃存和128KB數據RAM，此配置具有單個位糾錯和雙位糾錯功能。這個器件上的閃存存儲器是一個由64位寬數據總線接口實現的非易失性、電可擦除并且可編程的存儲器。為了實現所有讀取、編程和擦除操作，此閃存運行在一個3.3V電源輸入上（與I/O電源一樣的電平）。當處于管線模式中時，閃存可在高達180MHz的系統時鐘頻率下運行。SRAM在整個支持的頻率范圍內支持字節、半子、字和雙字模式的單周期讀取和寫入訪問。

TMS570LS1114器件特有針對基于實時控制的外設，其中包括2個下一代高端定時器(N2HET)時序協處理器，此協處理器具有多達44 個I/O端子，7個支持多達14個輸出的增強型脈寬調制器(ePWM)模塊，6個增強型捕捉(eCAP)模塊，2個增強型正交編碼器脈沖(eQEP)模塊，以及2個支持多達24個輸入的12位模數轉換器(ADC)。

N2HET1是一款高級智能定時器，此定時器能夠為實時應用提供精密的計時功能。該定時器為軟件控制型，采用一個精簡指令集，并具有一個專用的定時器微級機和一個連接的I/O端口。N2HET 可被用于脈寬調制輸出、捕捉或者比較輸入，或者通用I/O。N2HET 特別適合于那些需要多種傳感器信息的應用，以及那些要求具有復雜和準確時間脈沖的驅動致動器的應用。一個高端定時器傳輸單元(HTU)能夠執行DMA類型處理來與主存儲器之間傳輸N2HET數據。一個內存保護單元(MPU)被內置于HTU內。

ePWM模塊能夠用最少的CPU開銷或干預來生成復雜脈寬波形。ePWM易于使用，并且支持高側和低側PWM和死區生成。借助于集成觸發區保護以及與片載MibADC的同步，ePWM模塊非常適合于數字電機控制應用。

eCAP模塊在外部事件的精確定時捕捉十分重要的系統中是必不可少的。在不被用于捕捉應用時，eCAP還可被用于監視ePWM輸出或用于簡單的PWM生成。

eQEP模塊用于與一個線性或旋轉遞增編碼器進行直接連接以從一個高性能運動和位置控制系統中正在旋轉的機械中獲得位置、方向和速度信息。

此器件具有212位分辨率MibADC，每個MibADC總共具有24個 通道和受64字奇偶校驗保護的緩沖器RAM。MibADC通道可被獨立轉換或者可針對順序轉換序列由軟件成組。16個輸入可在2個MibADC間共用。有三個獨立的組。每個組可在被觸發時被轉換一次，或者通過配置以執行連續轉換模式。MibADC1還支持外部模擬復用器的使用。

此器件有多個通信接口：3個MibSPI，2個SPI，1個LIN1個SCI，3個DCAN，和1個I2C。SPI為相似移位寄存器類型器件之間的高速通信提供了一種便捷方法。LIN支持本地互聯標準2.0并可被用作一個使用標準不歸零碼(NRZ)格式的全雙工模式UART。DCAN支持CAN 2.0（A和B）協議標準并使用一個串行、多主控通信協議，此協議用高達1Mbps的穩健耐用通信速率有效支持分布式實時控制。DCAN非常適合工作于嘈雜和惡劣環境中的系統（例如：汽車和工業領域），此類應用需要可靠的串行通信或多路復用布線。

I2C模塊是一個多主控通信模塊，此模塊通過I2C串行總線在微控制器和一個I2C 兼容器件之間提供一個接口。此I2C支持100Kbps和 400Kbps的速度。

一個調頻鎖相環(FMPLL)時鐘模塊被用來將外部頻率基準與一個內部使用的更高頻率相乘。此全局時鐘模塊(GCM)管理可用時鐘源與器件時鐘域間的映射。

此器件還有一個外部時鐘前置分頻器(ECP)模塊，當被啟用時，此模塊在ECLK端子上輸出一個連續外部時鐘。ECLK頻率是一個外設接口時鐘(VCLK)頻率的用戶可編程比例。這個可被外部監視的低頻輸出作為此器件運行頻率的指示器。

直接內存訪問(DMA)控制器有16個通道，32個控制數據包和對其內存的奇偶校驗保護。MPU被內置在DMA中，以保護內存不受錯誤傳輸的影響。

錯誤信令模塊(ESM)監控所有器件錯誤并在檢測到一個故障時確定是觸發一個中斷還是觸發一個外部錯誤引腳/球狀引腳。可從外部監視的nERROR端子可作為一個微控制器中故障條件的指示器。

外部內存接口(EMIF)提供到異步和同步內存或者其它從器件的內存擴展。

一個參數覆蓋模塊(POM)被用來提高應用代碼的校準功能。POM能夠將閃存訪問重新路由至內部存儲器或EMIF，從而避免了閃存內參數更新所需的重編程步驟。

本發明滿足機器人自動控制所需，利用多種存儲模式進行數據存儲，并根據不同的需要，利用不同的存儲器對相應的處理數據進行存儲，從而有效的提高現場可編程門陣列電路的處理性能，提高其處理速度，達到機器人的運行更加流暢的目的，整個系統具有設計科學合理、安全穩定、實用性強等特點。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。