專利名稱：一種對燈進行自動控制的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種對燈進行自動控制的方法和裝置，特別是一種用無線局域網對燈 進行自動控制的方法及實現該自動控制方法的裝置。
背景技術：
對燈進行自動控制的現有技術是用計算機的輸出端來控制燈的開、關、亮度、顏色 狀態的變化。計算機向輸出端輸出指令，使輸出端口安裝的繼電器、晶閘管、可控硅、電位器 等執行元件動作，執行元件的變化通過控制線傳遞到燈，實現燈的開、關、亮度、顏色狀態的 變化。如果燈的數量多，計算機輸出端和控制線數量增加，硬件結構就很復雜；如果燈分布 范圍廣，控制線長度會很長，又多又長的控制線使施工、維護十分困難。燈的數量達到成千 上萬個時，現有技術就難以實現對燈的自動控制。

發明內容
本發明的目的是提供一種對燈進行自動控制的方法和裝置，主要解決現有的方法 中如果燈的數量多，計算機輸出端和控制線數量增加，硬件結構就很復雜；如果燈分布范圍 廣，控制線長度會很長，又多又長的控制線使施工、維護十分困難等技術問題，有利于低成 本地對數量較多的燈進行控制。為解決上述技術問題，本發明是這樣實現的一種對燈進行自動控制的方法，其特征在于具有無線信號發射功能的計算機通 過無線局域網來實現對連接每一個燈的IC芯片進行自動控制，該無線局域網發射信號的 有效接收范圍應能覆蓋被控制的燈的分布區域。所述的對燈進行自動控制的方法，其特征在于計算機將自動控制信息編碼通過 無線網卡發送到IC芯片。所述的對燈進行自動控制的方法，其特征在于每個燈由一 IC芯片控制，燈和IC
芯片一一對應。所述的對燈進行自動控制的方法，其特征在于被控制的燈是指用電力點亮的發 光體如白熾燈或霓虹燈或LED。一種裝置，用于實現如上所述的方法，其特征在于它包括由計算機和無線網卡組 成的計算機無線局域網控制系統、可接受無線控制信號的IC芯片和與IC芯片連接的燈；其中該IC芯片由接收單元、寫碼單元、譯碼單元、自檢單元、執行單元五部分組 成；該接收單元接收計算機發出的無線信號，該無線信號包括地址碼和操作碼；該寫碼單元供用戶寫入該IC芯片的地址碼；該自檢單元根據計算機的無線自檢相關指令，進行系統清零、復位，IC芯片和燈的 自檢；該譯碼單元對接收單元接收的自動控制信息編碼進行識別，若發現信息編碼中的地址碼與本IC芯片中的地址碼符合，就輸出指令命令執行單元執行同組信息編碼中的操 作指令；該執行單元在得到譯碼單元允許執行的指令后，執行同組操作指令，使受該IC芯 片控制的燈的狀態，符合操作指令的要求并保持這一狀態直到下一次接收單元又接收到與 地址碼相符的新的信息編碼無線信號后，執行單元再將燈的狀態按這條新的操作指令進行 刷新。所述的裝置，其特征在于該IC芯片中的地址碼一經寫入便不會自行消失，但可 人為改寫。所述的裝置，其特征在于該地址碼也可由IC芯片生產方在制造芯片過程中寫 入。所述的裝置，其特征在于該地址碼一般可包含A、B、C、D 4組，A碼具有唯一性， 保證每一 IC芯片有自己獨有的與其它IC芯片不同的A地址碼。所述的裝置，其特征在于若譯碼單元識別出控制信號發射的地址碼與IC芯片內 部固有的地址碼不一致，IC芯片的執行單元就不執行同一編組的操作碼，燈的狀態保持不變。所述的裝置，其特征在于該無線信號為32位自動控制數據編碼，其中前16位 地址碼，后16位操作碼。藉由上述技術方案，本發明具有的技術效果是本發明方法和裝置在無線網卡發射信號的有效接收范圍內，計算機不占用輸出 端、不需要控制線就能夠對成千上萬個燈中的任意一個燈進行開、關、亮度、顏色狀態變化 的控制，成本低、操作方便。


圖1是對燈進行自動控制的原理圖；圖中1是計算機、計算機內含無線網卡，2是 電源線，3是IC芯片，4是燈。圖2是IC芯片3的方框圖；圖中4是燈。圖3是IC芯片的內部拓撲圖；圖中5是天線(位于芯片外)、4是燈(位于芯片 外)、6是射頻接收電路、7是數字邏輯控制電路、8是電可擦寫存儲器EEPR0M I/O輸入輸出 控制電路、9是上電復位電路、10是訪問和認證電路、11是電可擦寫存儲器EEPR0M電路、12 是時鐘信號電路、13是寫入控制電路、14是控制輸出電路。圖4是IC芯片3的邏輯方框圖。
具體實施例方式請看圖1，計算機1通過無線網卡向空中發出自動控制信息的無線編碼，每組自動 控制信息編碼為32位，前16位為地址碼，后16位為操作碼。在無線網卡發射信號的有效 接收范圍內，所有的IC芯片3都能接收到無線自動控制信息編碼。計算機1采用帶無線網卡的計算機，如TinkPad R60，其采用的是intel PRO/ Wireless 2200BG 無線網卡。再請看圖2，圖2是IC芯片3工作原理方框圖。IC芯片3內部由接收單元、寫碼單元、譯碼單元、自檢單元、執行單元五部分組成。IC芯片3的接收單元接收計算機1發出指令編碼的無線信號。 IC芯片3的寫碼單元供用戶寫入該IC芯片3的地址碼，地址碼一經寫入便不會自 行消失，但可人為改寫。地址碼也可由IC芯片3生產方在制造芯片過程中寫入，并將地址 碼標識在IC芯片外包裝上供用戶編程序時使用。地址碼一般可包含A、B、C、D 4組，A碼 具有唯一性，保證每一 IC芯片3有自己獨有的與其它IC芯片3不同的A地址碼。IC芯片 3與燈4是一一對應的，A碼也是IC芯片3控制著燈4的地址碼。B碼、C碼、D碼可以有重 復性，供IC芯片3和燈4的自檢以及系統清零、復位等用。IC芯片3的自檢單元根據計算機1的無線自檢相關指令，進行系統清零、復位，IC 芯片3和燈4的自檢。IC芯片3的譯碼單元對接收單元接收的自動控制信息編碼進行識別，若發現信息 編碼中的地址碼與本IC芯片3中的地址碼符合，就輸出指令命令執行單元執行同組信息編 碼中的操作指令。IC芯片3的執行單元在得到譯碼單元允許執行的指令后，執行同組操作指令，使 受該IC芯片3控制的燈4的狀態(開、關、亮度、顏色)符合操作指令的要求并保持這一狀 態直到下一次接收單元又接收到與地址碼相符的新的信息編碼無線信號后，執行單元再將 燈4的狀態按這條新的操作指令進行刷新。下面從IC芯片內部各功能電路進一步說明上述具體實施方法請看圖4，圖4是IC芯片3的內部拓撲結構。射頻接收電路6采用Freescale公 司MC13192芯片，工作在2. 4G頻道，由放大電路、整形電路、解調電路、串行數字比較電路組 成。將天線5接收到的計算機1通過無線網卡發出的自動控制編碼信息，進行放大、整形和 解調，轉換成規范的數字信號，并傳遞給數字邏輯控制電路7和訪問和認證電路10。本發明中采用TOSHIBA公司的TDA8002C芯片，該芯片集合了數字邏輯控制電路7、 訪問和認證電路10、寫入控制電路13。下面分別進行描述。數字邏輯控制電路7由移位寄存器和控制寄存器組成；訪問和認證電路10由數字 比較電路組成。數字邏輯控制電路7中的移位寄存器收到射頻接收電路6傳遞過來的自動 控制編碼，控制寄存器打開電可擦寫存儲器EEPROM輸入輸出控制電路8的輸出口，由訪問 和認證電路10中的數字比較電路將射頻接收電路6輸出的32位數字信號中的前16位地 址碼和存儲在電可擦寫存儲器EEPR0M11即本發明采用ATMEL公司的AT24C02芯片中的IC 芯片3的16位地址碼進行比較，如果來自射頻接收電路6的地址碼和IC芯片3的地址碼 相符，訪問和認證電路10就指令控制輸出電路14執行由射頻接收電路6傳遞過來的32位 數字信號中的后16位操作碼，使燈4的狀態符合計算機1所要求的狀態，并保持到IC芯片 3在接收所有計算機1通過無線網卡發出的自動控制編碼信息中，訪問和認證電路10再次 發現與IC芯片3地址碼相符的指令，訪問和認證電路10指令控制輸出電路14即MAXIM公 司的MAX6951芯片執行新編碼中的后16位操作碼。如果IC芯片3中的訪問和認證電路10將射頻接收電路6傳遞過來的由計算機1 發出的自動控制無線編碼信息中的前16位地址碼與IC芯片3中的地址碼比較后并不相 符，訪問和認證電路10不作為，控制輸出電路14保持燈4的狀態不改變。
IC芯片3中的寫入控制電路13由寫保護電路組成，制造方在制造IC芯片3時就 將寫入密碼制造在IC芯片3內，用戶要寫入地址碼時，通過計算機1無線網卡輸入寫入密 碼，寫入控制電路13中的寫保護電路驗證正確后，數字邏輯控制電路7打開電可擦寫存儲 器EEPR0M I/O控制器8的輸入口，后續的數據就有序地存儲在電可擦寫存儲器EEPR0M 11 即AT24C02芯片上，為該IC芯片3的地址碼。IC芯片3的地址碼可重復寫入一萬次以上， 數據可保存十年以上。IC芯片3中的控制輸出電路14采用MAXIM公司的MAX6951芯片，由電子開關電 路、電子電位器電路、晶閘管電路組成，按照16位操作碼指令，控制燈4的開、關、亮度、顏色 的狀態。IC芯片3中的上電復位電路采用CATALYST公司CAT1832芯片，由開機清零電路組 成，在系統開機瞬間對IC芯片3內的所有電路進行清零，完成初始化。IC芯片3中的時鐘信號電路采用Dallas公司的DS1302時鐘芯片，由時鐘發生器 電路組成，使IC芯片3內的所有電路能同步運行。再請看圖4。圖4是IC芯片工作的邏輯框圖，開機清零后開始工作，將接收到的32 位自動控制數據編碼中前16位地址碼與IC芯片3中的16位地址碼進行比較，若符合IC 芯片3中的控制執行單元就根據32位自動控制編碼中后16位操作碼指令對燈進行控制； 若不符合IC芯片3就清零，進入下一次地址碼比較。
本發明中，天線5和射頻接收電路6即MC13192芯片組成了接收單元；寫入控制電 路13和數字邏輯控制電路7、電可擦寫存儲器EEPR0M輸入輸出控制電路8、電可擦寫存儲 器EEPR0M 11即AT24C02芯片組成了寫碼單元；訪問和認證電路10和數字邏輯控制電路 7、電可擦寫存儲器EEPR0M輸入輸出控制電路8、電可擦寫存儲器EEPR0M 11即AT24C02芯 片組成了譯碼單元；控制輸出系統14即MAX6951芯片組成執行系單元；上電復位電路9即 CAT1832芯片和訪問和認證電路10、數字邏輯控制電路7、電可擦寫存儲器EEPR0M輸入輸出 控制電路8、電可擦寫存儲器EEPR0M 11即AT24C02芯片、控制輸出電路14即MAX6951芯片 組成了自檢單元；控制輸出電路14即MAX6951芯片組成了執行單元。本發明對燈4進行自動控制裝置工作時，主控計算機1通過無線網卡源源不斷地 向空中發出32位一組的自動控制信息編碼的無線信號，無線局域網系統內的所有IC芯片 3均在接收計算機1發出的自動控制信息編碼無線信號并對每組信息編碼進行識別。當自 動控制信息編碼中的地址碼與IC芯片3固有地址碼不相符時，該IC芯片3的執行單元不 作為，燈4的狀態維持原狀；當某組自動控制信息編碼中的地址碼與IC芯片3的地址碼一 致時，該IC芯片3就執行該組編碼中的操作指令，使其控制的燈4的狀態與操作指令要求 一致。本發明對燈進行自動控制裝置中，所有的IC芯片3和燈4連接后都并聯掛在電源 線上，并沒有控制線接到燈上。IC芯片3只有在收到與其地址碼相符的自動控制信息編碼 后才會執行該信息編碼中的操作指令。本發明用計算機1指令編碼的無線尋址方式逐一對每片IC芯片3發出操作指令。 32位指令編碼中，16位地址碼可以控制65536個燈，16位操作碼可以命令芯片內的執行系 統完成復雜的操作執行。65536個燈的自動控制系統是一個非常大的系統。本發明對燈進 行自動控制的方法和裝置每次只改變了一個燈的狀態，計算機1和無線網卡強大的無線通訊功能使發自動控制信息指令編碼的速度非常快一發出65536組指令只需五十分之一秒 的時間，肉眼看來65536個燈是同時點亮的。在一秒內可對65536個燈中每個燈的狀態改 變50次，實際應用中并不需要這么快的速度，計算機1還有很多時間閑著，系統還可大大擴 展，并增加差錯檢測信息以提高系統可靠性。本發明中的IC芯片3承載了現有技術對燈進行自動控制裝置中的繼電器、晶閘 管、可控硅、電位器等執行元件和控制線的全部功能。IC芯片3中的接收單元、寫碼單元、譯 碼單元、自檢單元這四部分對所有IC芯片3都是基本相同的，而執行單元根據控制對象燈 4的不同規格、不同控制要求而設計制作成不同系列。IC芯片3的體積非常細小，如果是控 制LED，IC芯片可以直接封裝在LED內，內含IC芯片的LED外表與普通LED幾乎無異。如 果是控制白熾燈，IC芯片可做成模塊封裝在燈座內。本發明對65536個燈中的每一個燈實現了自動控制，當亮度顏色的變化，數量分 布的變化，位置布局的變化，速度節奏的變化，方向圖案的變化，各種排列與組合的變化在 65536個燈上一一表現出來可以營造出無窮無盡的魔幻般的視覺效果。操作者借助互聯網 可以遠距離對燈進行自動控制，遙控距離不受限制。用無線局域網對燈進行自動控制的方法裝置，能夠實現現有技術無法實現的對成 千上萬個燈中的每一個燈的自動控制，滿足用戶的需求，給用戶帶來全新的體驗。用無線局域網對燈進行自動控制的方法和裝置，不占用計算機的輸入輸出口，不 用控制線，整個系統結構簡單，硬件成本有非常大的降低；做工程就是將燈安裝在規定位置 接好電源線即可，現場施工快捷，施工成本還有非常大的降低。成熟的IC芯片制造工藝又 確保本系統非常可靠，基本不用維護。本發明用無線局域網對燈進行自動控制的方法及裝置也可應用于對閥門、電動 機、電動器械等裝置的自動控制。
權利要求
一種對燈進行自動控制的方法，其特征在于具有無線信號發射功能的計算機通過無線局域網來實現對連接每一個燈的IC芯片進行自動控制，該無線局域網發射信號的有效接收范圍應能覆蓋被控制的燈的分布區域。
2.根據權利要求1所述的對燈進行自動控制的方法，其特征在于計算機將自動控制 信息編碼通過無線網卡發送到IC芯片。
3.根據權利要求1所述的對燈進行自動控制的方法，其特征在于每個燈由一IC芯片 控制，燈和IC芯片一一對應。
4.根據權利要求1所述的對燈進行自動控制的方法，其特征在于被控制的燈是指用 電力點亮的發光體如白熾燈或霓虹燈或LED。
5.一種裝置，用于實現如權利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于它包括由 計算機和無線網卡組成的計算機無線局域網控制系統、可接受無線控制信號的IC芯片和 與IC芯片連接的燈；其中該IC芯片由接收單元、寫碼單元、譯碼單元、自檢單元、執行單元五部分組成； 該接收單元接收計算機發出的無線信號，該無線信號包括地址碼和操作碼； 該寫碼單元供用戶寫入該IC芯片的地址碼；該自檢單元根據計算機的無線自檢相關指令，進行系統清零、復位，IC芯片和燈的自檢；該譯碼單元對接收單元接收的自動控制信息編碼進行識別，若發現信息編碼中的地址 碼與本IC芯片中的地址碼符合，就輸出指令命令執行單元執行同組信息編碼中的操作指 令；該執行單元在得到譯碼單元允許執行的指令后，執行同組操作指令，使受該IC芯片 控制的燈的狀態，符合操作指令的要求并保持這一狀態直到下一次接收單元又接收到與地 址碼相符的新的信息編碼無線信號后，執行單元再將燈的狀態按這條新的操作指令進行刷新。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于該IC芯片中的地址碼一經寫入便不會自 行消失，但可人為改寫。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于該地址碼也可由IC芯片生產方在制造芯 片過程中寫入。
8.根據權利要求6或7所述的裝置，其特征在于該地址碼一般可包含A、B、C、D4組， A碼具有唯一性，保證每一 IC芯片有自己獨有的與其它IC芯片不同的A地址碼。
9.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于若譯碼單元識別出控制信號發射的地址 碼與IC芯片內部固有的地址碼不一致，IC芯片的執行單元就不執行同一編組的操作碼，燈 的狀態保持不變。
10.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于該無線信號為32位自動控制數據編碼， 其中前16位地址碼，后16位操作碼。
全文摘要
本發明涉及一種對燈進行自動控制的方法和裝置。該方法是具有無線信號發射功能的計算機通過無線局域網來實現對連接每一個燈的IC芯片進行自動控制，該無線局域網發射信號的有效接收范圍應能覆蓋被控制的燈的分布區域。該裝置中包括由計算機和無線網卡組成的計算機無線局域網控制系統、可接受無線控制信號的IC芯片和與IC芯片連接的燈。本發明主要解決現有的方法中如果燈的數量多，計算機輸出端和控制線數量增加，硬件結構就很復雜；如果燈分布范圍廣，控制線長度會很長，又多又長的控制線使施工、維護十分困難等技術問題，有利于低成本地對數量較多的燈進行控制。
文檔編號G08C17/02GK101873742SQ200910049929
公開日2010年10月27日 申請日期2009年4月24日 優先權日2009年4月24日
發明者白英彩, 金健, 金起農 申請人:上海愛賽可計算機科技有限公司