宿舍智能化控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種宿舍智能化控制系統(tǒng)，包含多個(gè)電器控制器和一個(gè)主控器。每個(gè)電器控制器的輸出均串接于原插座或開關(guān)上，實(shí)現(xiàn)其負(fù)載通電功率和時(shí)間的控制，改變設(shè)計(jì)方便，無須破墻布線。系統(tǒng)采用電力線通信，主控器通過GSM網(wǎng)與主人通信。
【專利說明】
宿舍智能化控制系統(tǒng)
(一)技術(shù)領(lǐng)域:
[0001]本發(fā)明涉及一種宿舍智能化控制系統(tǒng)，包含多個(gè)電器控制器和一個(gè)主控器。每個(gè)電器控制器的輸出均串接于原插座或開關(guān)上，實(shí)現(xiàn)其負(fù)載通電功率和時(shí)間的控制，改變設(shè)計(jì)方便，無須破墻布線。系統(tǒng)采用電力線通信，主控器通過GSM網(wǎng)與主人通信。
(二)【背景技術(shù)】:
[0002]由電力網(wǎng)提供電源的控制系統(tǒng)，其各電子設(shè)備或模塊間都是通過專用線路通信，來糾正各電子設(shè)備或電子模塊的計(jì)時(shí)時(shí)間，達(dá)到同步運(yùn)行目的。由于采用專用線路通信使布線復(fù)雜化并增加成本，如果計(jì)時(shí)時(shí)間不通過線路通信糾正，則由于傳統(tǒng)計(jì)時(shí)誤差，運(yùn)行數(shù)小時(shí)后，其累積計(jì)時(shí)誤差會使系統(tǒng)控制動(dòng)作不一致，可能造成系統(tǒng)崩潰，在一些經(jīng)常變更設(shè)計(jì)，布線工程量大的場合其產(chǎn)品應(yīng)用受到限制。
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0003]本發(fā)明涉及宿舍智能化控制系統(tǒng)，包含多個(gè)電器控制器和一個(gè)主控器。各電器控制器的面板裝有3至5只不同顏色LED，接入系統(tǒng)前先編號。電器控制器在剛開機(jī)后的一段時(shí)間，依序顯示不同顏色LED組合(例如:紅、綠、藍(lán)、紅綠、藍(lán)綠、紅藍(lán)、紅綠藍(lán))，各組合均與編號的號碼對應(yīng)，選擇顯示不同顏色LED組合時(shí)，關(guān)機(jī)得到相對應(yīng)的編號并保存，它是在編號時(shí)段當(dāng)檢測不到電網(wǎng)周波信號時(shí)，單片機(jī)依靠其電源電容的儲能將編號數(shù)據(jù)存入非易失存儲器中。集體宿舍總開關(guān)板上小型斷路器包含多路獨(dú)立空氣開關(guān)，它是導(dǎo)軌式安裝和壓板式接線改接方便，每一個(gè)空氣開關(guān)控制一路集體宿舍各房間電器負(fù)載，然后根據(jù)系統(tǒng)需要選擇一個(gè)空氣開關(guān)，在空氣開關(guān)之后裝一個(gè)電子開關(guān)，該電子開關(guān)并聯(lián)隔離二極管，通信時(shí)，主控器關(guān)斷電子開關(guān)并接通其通信電子開關(guān)，將市電經(jīng)隔離二極管送入系統(tǒng)，系統(tǒng)采用經(jīng)電力線的半波通信半波供電。主控器和各電器控制器中均安裝周波甄別電路，用于產(chǎn)生系統(tǒng)的同步時(shí)間保持系統(tǒng)動(dòng)作一致，同時(shí)在其通信電路中各安裝一個(gè)通信電子開關(guān)、開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊。每個(gè)電器控制器的輸出經(jīng)光電隔離和雙向可控硅接于原插座或開關(guān)電路中，實(shí)現(xiàn)其負(fù)載通電功率和時(shí)間的控制，改變設(shè)計(jì)方便，無須破墻布線。選擇2至3個(gè)電器控制器預(yù)置優(yōu)化的燉、煮、燜、煨、熬、煎藥和電風(fēng)扇自然風(fēng)等多種實(shí)用程序，普通電器例如電熱鍋、電炒鍋、煎藥罐、電風(fēng)扇以及照明燈等插入所述任一個(gè)插座，輸入上述實(shí)用程序的模式，就使上述普通電器智能化運(yùn)行。主控器通過GSM網(wǎng)與主人通信，并在設(shè)定時(shí)間或接收到的手機(jī)短信指令，需要半波通信時(shí)，即執(zhí)行從全波到半波的切換動(dòng)作。當(dāng)各電器控制器在設(shè)定的半波通信時(shí)間或且檢測到電力網(wǎng)被隔離二極管阻斷的半波沒有信號，系統(tǒng)處于半波狀態(tài)時(shí)，即切斷其電器負(fù)載電源，然后接通通信電子開關(guān)，使系統(tǒng)處于半波通信狀態(tài);反之，當(dāng)從半波切換為全波時(shí)，主控器先向各電器控制器發(fā)送切換指令，關(guān)斷通信電子開關(guān)，接通電器電源。
[0004]其通信電子開關(guān)的開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊是從電力網(wǎng)線經(jīng)電阻降壓后分兩路，一路用于各電器控制器，它經(jīng)反接二極管接于主控器和各電器控制器的單片機(jī)I/O口，在時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)到周波負(fù)半波時(shí)，掃描該I/O 口，如果沒有信號即系統(tǒng)處于半波通信狀態(tài)。另一路用于各電器控制器和主控器，其間通信是受同步時(shí)間控制以保持動(dòng)作一致，該路經(jīng)電阻分壓后接D觸發(fā)器的CLK端，D觸發(fā)器的Q端接單片機(jī)的外部中斷口(INTO或INT1)，該中斷口設(shè)置為電平觸發(fā)。D觸發(fā)器的D端接地，其S端與單片機(jī)的I /0 口相接，初始狀態(tài)S端置I。當(dāng)CLK端的正方波信號到來時(shí)，其上升沿使D觸發(fā)器置0，外部中斷口低電平產(chǎn)生中斷，在中斷服務(wù)程序中先使S端置O使D觸發(fā)器置IS卩Q端為I而關(guān)中斷，然后進(jìn)行通信，通信電子開關(guān)依所采用通信方式接于單片機(jī)相應(yīng)端口，并進(jìn)行信號調(diào)理，通信結(jié)束前S端置I使開中斷等待下一周波的通信，如此周而復(fù)始實(shí)現(xiàn)半波通信。
[0005]系統(tǒng)中安裝有手機(jī)短信收發(fā)裝置，利用GSM網(wǎng)絡(luò)，以收發(fā)短信方式與主人進(jìn)行通信，目前GSM的SMS短信服務(wù)仍然是國內(nèi)普及率最高的一種短信業(yè)務(wù)GSM的SMS本身具備數(shù)據(jù)傳送功能，一個(gè)消息的傳輸就構(gòu)成了一次通信，消息的傳輸是由處于GSM外部的短消息服務(wù)中心(SMSC)進(jìn)行中繼，GSM的短信息業(yè)務(wù)SMS它不用撥號即可建立連接，用戶把要發(fā)的信息加上信宿數(shù)據(jù)發(fā)送到短信息服務(wù)中心，經(jīng)短信服務(wù)中心完成存儲后再發(fā)送給最終的信宿。所以當(dāng)GSM終端沒開機(jī)時(shí)信息不會丟失。
[0006]本發(fā)明利用電力網(wǎng)周波的正半周上升段，取三個(gè)甄別點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對周波信號的識別判定，再利用周波時(shí)間建立同步時(shí)間，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中主控器和各電器控制器的同步運(yùn)行。
[0007]主控器和各電器控制器的周波甄別電路結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，由二個(gè)采用滯回比較器的電壓比較器組成，每個(gè)電壓比較器中均包含濾波電路，其電壓比較器的基準(zhǔn)電壓由穩(wěn)壓電路提供。系統(tǒng)設(shè)置時(shí)鐘計(jì)時(shí)器和同步計(jì)時(shí)器。如果檢測到相臨的兩個(gè)周波信號均為真，則取出該兩個(gè)相鄰的周波信號過零之間的時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間，按序存入周波時(shí)間存儲單元中，該周波時(shí)間存儲單元可存放100個(gè)周波時(shí)間，存滿時(shí)每存入一個(gè)周波時(shí)間，均先移除最先存入的一個(gè)周波時(shí)間，并計(jì)算存入的周波時(shí)間的平均值Tz并保存，利用Tz值鑒別待識別周波信號，以降低電力網(wǎng)頻率波動(dòng)的影響，同時(shí)采用三個(gè)甄別點(diǎn)降低誤判可能性。
[0008]二個(gè)比較器分別用于甄別點(diǎn)1、甄別點(diǎn)2，如圖1所示。在周波正半周上升段的周波過零處，即甄別點(diǎn)O設(shè)置電壓過零檢測模塊，它采用周波正半波信號經(jīng)電阻分壓、二極管進(jìn)一步隔離負(fù)半周、信號調(diào)理后送入D觸發(fā)器的時(shí)鐘端CLK，D觸發(fā)器的Q端接單片機(jī)外部中斷口，該外部中斷口設(shè)置成電平觸發(fā)，D觸發(fā)器的D端接地，S端接單片機(jī)I/O口，平時(shí)該I/O口置
I。當(dāng)周波正半波過零信號到來時(shí)，緊接其后的周波信號上升沿使D觸發(fā)器Q端為O，單片機(jī)外部中斷口低電平，從而產(chǎn)生中斷，在中斷服務(wù)程序中執(zhí)行指令:所述I/O口置0、關(guān)中斷、計(jì)時(shí)、所述I/O口置1、開中斷。其余二個(gè)比較器分別設(shè)置在周波正半周上升段，峰值電壓的35 %至50 %處的甄別點(diǎn)I和50 %至70 %處的甄別點(diǎn)2。
[0009]周波信號判定:單片機(jī)在設(shè)定時(shí)間開中斷后，時(shí)鐘計(jì)時(shí)器清零并開始計(jì)時(shí)，當(dāng)周波電壓過零時(shí)，設(shè)置在甄別點(diǎn)O的電壓過零檢測模塊(VO)中D觸發(fā)器的輸出電壓跳變?yōu)榱?，產(chǎn)生中斷，記錄其過零點(diǎn)中斷時(shí)間ThO;此后，單片機(jī)掃描甄別點(diǎn)I處電壓比較器(Vl)的輸出電壓，當(dāng)周波電壓達(dá)到(Vl)的閾值電壓時(shí)，輸出電壓從高到低跳變，掃描記錄其跳變時(shí)間Thl;同樣掃描記錄甄別點(diǎn)2處電壓比較器(V2)輸出電壓跳變時(shí)間Th2，將ThO與電壓過零檢測模塊(VO)的輸出電壓跳變時(shí)間設(shè)定值TsO作比較;Th I與電壓比較器(Vl)的輸出電壓跳變時(shí)間設(shè)定值Tsl以及Th2與電壓比較器(V2)的輸出電壓跳變時(shí)間設(shè)定值Ts2分別作比較，如果在允許誤差范圍內(nèi)，則檢測到的該甄別信號為真，否則為假。上述判定甄別信號為真時(shí)，計(jì)算本次周波信號過零與相鄰前一次甄別信號為真時(shí)的周波信號過零間的時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間Tzu，將其與周波時(shí)間的平均值Tz作比較，如果不超過設(shè)定周波時(shí)間誤差Tzv則周波信號為真，這時(shí)保存Tzu并取20ms與同步計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間相加，將相加的值存入同步計(jì)時(shí)器中。
[00? O ]當(dāng)時(shí)鐘計(jì)時(shí)器以周波電壓過零開始計(jì)時(shí)，則計(jì)時(shí)到16ms至18.5ms間的開中斷時(shí)間設(shè)定值Tk時(shí)開中斷，時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)到25ms至27ms間的關(guān)中斷時(shí)間設(shè)定值Tn時(shí)關(guān)中斷。
[0011 ]系統(tǒng)開機(jī)后，時(shí)鐘計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)，當(dāng)檢測到第一個(gè)周波電壓過零時(shí)，設(shè)置在甄別點(diǎn)O的電壓過零檢測模塊(VO)的輸出電壓跳變，從而產(chǎn)生中斷，取出周波電壓過零點(diǎn)的時(shí)間TO保存，將時(shí)鐘計(jì)時(shí)器清零并開始計(jì)時(shí)，這時(shí)周波電壓過零時(shí)間ThO為0，同時(shí)單片機(jī)按上述方法掃描并判定甄別信號。由于檢測的是第一個(gè)周波，時(shí)鐘計(jì)時(shí)器是在周波電壓過零時(shí)開始計(jì)時(shí)，其ThO、Thl和Th2的值均須加上周波時(shí)間20ms減去開中斷時(shí)間設(shè)定值Tk的差值，如果三個(gè)甄別信號為真，取出的周波電壓過零點(diǎn)的時(shí)間TO作為初始時(shí)間存入同步計(jì)時(shí)器中，下一次即第一次開中斷時(shí)間取Tk。否則為假時(shí)，此時(shí)時(shí)鐘計(jì)時(shí)器時(shí)間須加上T0，繼續(xù)檢測。
[0012]當(dāng)檢測到第一個(gè)和相鄰的第二個(gè)周波電壓過零時(shí)，由于未保存檢測的周波時(shí)間，因此兩次周波信號過零間的時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間是與周波時(shí)間20ms作比較，判定周波信號為真時(shí)，則是取20ms減ThO的差值與同步計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間相加，即第一次保存標(biāo)準(zhǔn)周波時(shí)間20ms，需扣除其ThO值，這是因?yàn)榇撕竺看螜z測到周波信號為真時(shí)，均在開中斷時(shí)將時(shí)鐘計(jì)時(shí)器清零后重新開始計(jì)時(shí)，并且是在開中斷時(shí)將標(biāo)準(zhǔn)周波時(shí)間計(jì)入同步計(jì)時(shí)器中，開中斷后時(shí)鐘計(jì)時(shí)器清零，否則判定周波信號為假時(shí)，此時(shí)時(shí)鐘計(jì)時(shí)器時(shí)間須加上T1 = T0+Tk，繼續(xù)按上述方法重新檢測第一個(gè)周波。當(dāng)檢測第一個(gè)周波信號為真后，恢復(fù)以上所述的周波信號判定。
[0013]如圖1所示，如果檢測到周波信號為假，下一次開中斷時(shí)間均在本次開中斷時(shí)間后，經(jīng)延時(shí)周波時(shí)間的平均值Tz時(shí)開中斷，并在開中斷后延時(shí)Tns時(shí)關(guān)中斷，設(shè)置關(guān)中斷時(shí)間是當(dāng)周波信號在甄別點(diǎn)O時(shí)沒有產(chǎn)生中斷，這時(shí)須在超過TsO允許誤差范圍的設(shè)定時(shí)間點(diǎn)開始掃描，以及掃描甄別點(diǎn)I和甄別點(diǎn)2時(shí)，電壓比較器輸出電壓沒有產(chǎn)生跳變，都在關(guān)中斷時(shí)間Tns關(guān)中斷和停止掃描，Tns為:
[0014]Tns = Tn — Tk
[0015]如果檢測到周波信號為真，則下一周波開中斷時(shí)間Tks為:
[0016]Tks = Tk+ThO
[0017]即從第一次開中斷時(shí)間取Tk之后，時(shí)鐘計(jì)時(shí)器均是計(jì)時(shí)到Tks開中斷，并清零后重新開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)到Tns時(shí)關(guān)中斷，從而使同步計(jì)時(shí)器時(shí)間受到周波電壓過零時(shí)間的糾正。
[0018]重復(fù)上述過程。如果所述檢測到的上一周波信號為真，本周波判定時(shí)，甄別信號為假，或檢測到的周波時(shí)間與周波時(shí)間的平均值Tz比較超過設(shè)定周波時(shí)間誤差Tzv，或時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)到關(guān)中斷時(shí)間設(shè)定值Tns時(shí)，電壓過零檢測模塊(VO)輸出電壓未跳變，沒有產(chǎn)生中斷，則在時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)到Tns時(shí)關(guān)中斷，這時(shí)記未計(jì)周波數(shù)N為I并存儲，下一次開中斷時(shí)間是在上次開中斷時(shí)間經(jīng)過Tz后開中斷，時(shí)鐘計(jì)時(shí)器在開中斷后清零并計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)到Tns時(shí)關(guān)中斷，此后每次判定周波信號真?zhèn)危鐬榧倩虮敬螜z測甄別信號雖為真但上次為假，則取N，將N+1后回存于存儲器中。
[0019]當(dāng)檢測到周波信號為真時(shí)，則取出存儲器中N保存，并將存儲器中N置零，并恢復(fù)使用設(shè)定值Tks，這時(shí)取(N+1) X 20ms的值加于同步計(jì)時(shí)器中。
[0020]系統(tǒng)同步時(shí)間為同步計(jì)時(shí)器的時(shí)間，再加上當(dāng)前正在計(jì)時(shí)的時(shí)鐘計(jì)時(shí)器的時(shí)間。
[0021]判定甄別點(diǎn)信號真?zhèn)螘r(shí)，ThO、Thl、Th2是通過與電壓比較器輸出電壓跳變時(shí)間設(shè)定值TS0、Tsl、Ts2作比較看是否超差，來判定甄別點(diǎn)信號真?zhèn)?，可以選擇:ThO、Thl、Th2均為真時(shí)該周波甄別信號為真，或者ThO為真，同時(shí)Thl、Th2之一為真時(shí)，或者Thl、Th2為真時(shí)，該周波甄別信號為真，視對判定周波信號真?zhèn)尾煌蠖ā?br>[0022]如果電力網(wǎng)故障，當(dāng)N大于25至70間的一個(gè)設(shè)定值時(shí)，由于系統(tǒng)中主控器和各電器控制器，其檢測的Tz值和N值可能不同，這時(shí)，電力網(wǎng)頻率累積誤差，可能造成同步計(jì)時(shí)器時(shí)間無法通過檢測到真實(shí)周波信號時(shí)得到糾正，當(dāng)檢測到周波信號為真時(shí)，這時(shí)采用時(shí)鐘計(jì)時(shí)器的累計(jì)計(jì)時(shí)值直接加于同步計(jì)時(shí)器中，以減少系統(tǒng)的不同步時(shí)間，累計(jì)計(jì)時(shí)值為NX Tz+20ms。電力網(wǎng)正常運(yùn)營情況下N遠(yuǎn)小于25。
[0023]允許的周波時(shí)間誤差Tzv和電壓比較器輸出電壓的翻轉(zhuǎn)時(shí)間設(shè)定值，由試驗(yàn)評估取其平均值獲得。
(四)【附圖說明】:
[0024]圖1是周波甄別數(shù)據(jù)關(guān)系示意圖；
[0025]圖2是周波甄別電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3是宿舍智能化控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)方框圖。
(五)【具體實(shí)施方式】:
[0027]圖3是宿舍智能化控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)方框圖，包括:主控器(10)、通信電子開關(guān)(11 )、開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊(12)、手機(jī)短信收發(fā)裝置(13)、SIM卡(14)、電器(15)、周波甄別電路(16)、電器控制器(17)、電子開關(guān)(18)。其中通信電子開關(guān)(11 )、開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊(12)、周波觀別電路(16)和圖2中單片機(jī)(UO)均分別包含在電器控制器(17)和主控器(10)中，電子開關(guān)(18)、通信電子開關(guān)(11)使用雙向可控硅作為開關(guān)。電器(15)指接于開關(guān)電路中的原有電器。
[0028]圖2是周波甄別電路(16)的結(jié)構(gòu)示意圖，由:輸入電路(SO)、電壓過零檢測模塊(VOK電壓比較器(Vl)和電壓比較器(V2)構(gòu)成。單片機(jī)(UO)是指電器控制器(17)和主控器(10)中的單片機(jī)。輸入電路(SO)用于將電力網(wǎng)交流電壓通過電阻和二極管的分壓，轉(zhuǎn)換為電壓比較器合適的穩(wěn)定的輸入電壓。單片機(jī)(UO)采用89C55WD，電壓比較器(Vl)、電壓比較器(V2)使用專用的電壓比較器LM393，其基準(zhǔn)電壓是采用穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓電路來穩(wěn)定電壓比較器的閾值電壓。
[0029]當(dāng)電力網(wǎng)交流電壓周波信號過零時(shí)，電壓過零檢測模塊(VO)的輸出電壓跳變，單片機(jī)(UO)產(chǎn)生中斷，記錄中斷時(shí)間，同時(shí)單片機(jī)(UO)還用于掃描電壓比較器(Vl)和電壓比較器(V2)的輸出電壓，當(dāng)輸出電壓跳變時(shí)記錄跳變時(shí)間，用于判定電力網(wǎng)周波信號從而產(chǎn)生同步時(shí)間。
[0030]手機(jī)短信收發(fā)裝置中單片機(jī)89C51通過I2C總線與主控器實(shí)現(xiàn)串行通信，該單片機(jī)89C51還通過串行接口集成電路MAX232與GSM模塊TC35i連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，GSM模塊芯片TC35i是RS232數(shù)據(jù)口，支持AT命令集，其中包含了對SMS的控制，單片機(jī)89C51通過向GSM模塊發(fā)送一系列AT指令，完成對GSM模塊的初始化和短信息收發(fā)。SMS的收發(fā)采用TEXT模式， TEXT模式是基于ASCII碼的一種結(jié)構(gòu)模式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.宿舍智能化控制系統(tǒng)，其特征是，在各電器控制器的面板裝有3至5只不同顏色LED，在剛開機(jī)后的一段時(shí)間，依序顯示不同顏色LED組合，選擇顯示不同顏色LED組合時(shí)，關(guān)機(jī)得到相對應(yīng)的編號并保存，它是在編號時(shí)段當(dāng)檢測不到電網(wǎng)周波信號時(shí)，單片機(jī)依靠其電源電容的儲能將編號數(shù)據(jù)存入非易失存儲器中；在空氣開關(guān)之后裝一個(gè)電子開關(guān)，該電子開關(guān)并聯(lián)隔離二極管，通信時(shí)，主控器關(guān)斷電子開關(guān)并接通其通信電子開關(guān)，將市電經(jīng)隔離二極管送入系統(tǒng)，系統(tǒng)采用經(jīng)電力線的半波通信半波供電。主控器和各電器控制器中均安裝周波甄別電路，用于產(chǎn)生系統(tǒng)的同步時(shí)間，同時(shí)在其通信電路中各安裝一個(gè)通信電子開關(guān)、開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊，每個(gè)電器控制器的輸出經(jīng)光電隔離和雙向可控硅接于原插座或開關(guān)上，實(shí)現(xiàn)其負(fù)載通電功率和時(shí)間的控制。選擇2至3個(gè)電器控制器預(yù)置優(yōu)化的多種實(shí)用程序，普通電器插入所述任一個(gè)插座，輸入上述實(shí)用程序的模式，就使上述普通電器智能化運(yùn)行；當(dāng)各電器控制器在設(shè)定的半波通信時(shí)間或且檢測到電力網(wǎng)被隔離二極管阻斷的半波沒有信號時(shí)，即接通通信電子開關(guān)，其通信電子開關(guān)的開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊是從電力網(wǎng)線經(jīng)電阻降壓后分兩路，一路用于各電器控制器，它經(jīng)反接二極管接于主控器和各電器控制器的單片機(jī)I/O口，在時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)到周波負(fù)半波時(shí)，掃描該I/O口，如果沒有信號即系統(tǒng)處于半波通信狀態(tài)，另一路用于各電器控制器和主控器，該路經(jīng)電阻分壓后接D觸發(fā)器的CLK端，D觸發(fā)器的Q端接單片機(jī)的外部中斷口，當(dāng)CLK端的正方波信號到來時(shí)，其上升沿使D觸發(fā)器置O，外部中斷口低電平產(chǎn)生中斷，進(jìn)行通信，系統(tǒng)中安裝有手機(jī)短信收發(fā)裝置，利用GSM網(wǎng)絡(luò)，以收發(fā)短信方式與主人進(jìn)行通信； 周波甄別電路是利用電力網(wǎng)周波的正半周上升段，取三個(gè)甄別點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對周波信號的識別判定，再利用周波時(shí)間建立同步時(shí)間，系統(tǒng)設(shè)置時(shí)鐘計(jì)時(shí)器和同步計(jì)時(shí)器，如果檢測到相臨的兩個(gè)周波信號均為真，則取出該兩個(gè)相鄰的周波信號過零之間的時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間，按序存入周波時(shí)間存儲單元中，存滿100個(gè)周波時(shí)間時(shí)每存入一個(gè)周波時(shí)間，均先移除最先存入的一個(gè)周波時(shí)間，并計(jì)算存入的周波時(shí)間的平均值Tz，利用Tz值鑒別待識別周波信號； 二個(gè)比較器分別用于甄別點(diǎn)1、甄別點(diǎn)2，在周波正半周上升段的周波過零處，即甄別點(diǎn)O設(shè)置電壓過零檢測模塊，它采用周波正半波信號經(jīng)電阻分壓、二極管進(jìn)一步隔離負(fù)半周、信號調(diào)理后送入D觸發(fā)器的時(shí)鐘端CLK，當(dāng)周波正半波過零信號到來時(shí)，緊接其后的周波信號上升沿使D觸發(fā)器Q端為0，單片機(jī)外部中斷口低電平，從而產(chǎn)生中斷，其余二個(gè)比較器分別設(shè)置在周波正半周上升段，峰值電壓的35%至50%處的甄別點(diǎn)I和50%至70%處的甄別點(diǎn)2; 周波信號判定:單片機(jī)在設(shè)定時(shí)間開中斷后，時(shí)鐘計(jì)時(shí)器清零并開始計(jì)時(shí)，當(dāng)周波電壓過零時(shí)，設(shè)置在甄別點(diǎn)O的電壓過零檢測模塊中D觸發(fā)器的輸出電壓跳變?yōu)榱?，產(chǎn)生中斷，記錄其過零點(diǎn)中斷時(shí)間ThO;此后，單片機(jī)掃描甄別點(diǎn)I處電壓比較器(Vl)的輸出電壓，當(dāng)周波電壓達(dá)到電壓比較器(Vl)的閾值電壓時(shí)，輸出電壓從高到低跳變，掃描記錄其跳變時(shí)間Thl;同樣掃描記錄甄別點(diǎn)2處電壓比較器(V2)輸出電壓跳變時(shí)間Th2，如果所述跳變時(shí)間在允許誤差范圍內(nèi)，則檢測到的該甄別信號為真，否則為假，上述判定甄別信號為真時(shí)，計(jì)算本次周波信號過零與相鄰前一次甄別信號為真時(shí)的周波信號過零間的時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間Tzu，將其與周波時(shí)間的平均值Tz作比較，如果不超過設(shè)定周波時(shí)間誤差Tzv則周波信號為真，這時(shí)保存Tzu并取20ms與同步計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間相加，將相加的值存入同步計(jì)時(shí)器中； 當(dāng)時(shí)鐘計(jì)時(shí)器以周波電壓過零開始計(jì)時(shí)，則計(jì)時(shí)到16ms至18.5ms間的開中斷時(shí)間設(shè)定值Tk時(shí)開中斷，時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)到25ms至27ms間的關(guān)中斷時(shí)間設(shè)定值Tn時(shí)關(guān)中斷； 當(dāng)檢測到第一個(gè)周波電壓過零時(shí)，設(shè)置在甄別點(diǎn)O的電壓過零檢測模塊的輸出電壓跳變，從而產(chǎn)生中斷，取出周波電壓過零點(diǎn)的時(shí)間TO保存，將時(shí)鐘計(jì)時(shí)器清零并開始計(jì)時(shí)，這時(shí)周波電壓過零時(shí)間ThO為O，單片機(jī)按上述方法掃描并判定甄別信號，其ThO、Thl和Th2的值均須加上周波時(shí)間20ms減去開中斷時(shí)間設(shè)定值Tk的差值，如果三個(gè)甄別信號為真，取出的周波電壓過零點(diǎn)的時(shí)間TO作為初始時(shí)間存入同步計(jì)時(shí)器中，下一次即第一次開中斷時(shí)間取Tk，否則為假時(shí)，此時(shí)時(shí)鐘計(jì)時(shí)器時(shí)間須加上TO，繼續(xù)檢測； 當(dāng)檢測到第一個(gè)和相鄰的第二個(gè)周波電壓過零，判定周波信號為真時(shí)，則是取20ms減ThO的差值與同步計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)時(shí)間相加，開中斷后時(shí)鐘計(jì)時(shí)器清零，否則判定周波信號為假時(shí)，此時(shí)時(shí)鐘計(jì)時(shí)器時(shí)間須加上T1 = T0+Tk，繼續(xù)按上述方法重新檢測第一個(gè)周波，當(dāng)檢測第一個(gè)周波信號為真后，恢復(fù)以上所述的周波信號判定； 如果檢測到周波信號為假，下一次開中斷時(shí)間均在本次開中斷時(shí)間后，經(jīng)延時(shí)周波時(shí)間的平均值Tz時(shí)開中斷，并在開中斷后延時(shí)Tns時(shí)關(guān)中斷，設(shè)置關(guān)中斷時(shí)間是當(dāng)周波信號甄別為假時(shí)，在關(guān)中斷時(shí)間Tns關(guān)中斷和停止掃描，Tns為: Tns = Tn-Tk 如果檢測到周波信號為真，則下一周波開中斷時(shí)間Tks為:Tks = Tk+ThO 即從第一次開中斷時(shí)間取Tk之后，時(shí)鐘計(jì)時(shí)器均是計(jì)時(shí)到Tks開中斷，并清零后重新開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)到Tns時(shí)關(guān)中斷； 重復(fù)上述過程，如果所述檢測到的上一周波信號為真，本周波判定時(shí)，甄別信號為假，則在時(shí)鐘計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)到Tns時(shí)關(guān)中斷，這時(shí)記未計(jì)周波數(shù)N為I并存儲，下一次開中斷時(shí)間是在上次開中斷時(shí)間經(jīng)過Tz后開中斷，時(shí)鐘計(jì)時(shí)器在開中斷后清零并計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)到Tns時(shí)關(guān)中斷，此后每次判定周波信號真?zhèn)?，如為假或本次檢測甄別信號雖為真但上次為假，則取N，將N+1后回存于存儲器中； 當(dāng)檢測到周波信號為真時(shí)，則取出存儲器中N保存，并將存儲器中N置零，并恢復(fù)使用設(shè)定值Tks，這時(shí)取(N+1) X 20ms的值加于同步計(jì)時(shí)器中； 系統(tǒng)同步時(shí)間為同步計(jì)時(shí)器的時(shí)間，再加上當(dāng)前正在計(jì)時(shí)的時(shí)鐘計(jì)時(shí)器的時(shí)間； 判定甄別點(diǎn)信號真?zhèn)螘r(shí)，選擇:ThO、Thl、Th2均為真時(shí)該周波甄別信號為真，或者ThO為真及Thl、Th2之一為真時(shí)，或者Thl、Th2為真時(shí)，該周波甄別信號為真，視對判定周波信號真?zhèn)尾煌蠖?，如果N大于25至70間的一個(gè)設(shè)定值時(shí)，采用時(shí)鐘計(jì)時(shí)器的累計(jì)計(jì)時(shí)值直接加于同步計(jì)時(shí)器中，累計(jì)計(jì)時(shí)值為NXTz+20ms。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的宿舍智能化控制系統(tǒng)，其特征在于包括: 主控器(1)、通信電子開關(guān)(11)、開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊(12)、手機(jī)短信收發(fā)裝置(13)、S頂卡(14)、周波甄別電路(16)、電器控制器(17)、電子開關(guān)(18)，其中單片機(jī)(UO)和通信電子開關(guān)(11)、開關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊(12)和周波甄別電路(16)均分別包含在電器控制器(17)和主控器(10)中； 周波甄別電路(16)由:輸入電路(SO)、電壓過零檢測模塊(VO)、電壓比較器(Vl)和電壓比較器(V2)構(gòu)成，輸入電路(SO)用于將電力網(wǎng)交流電壓通過電阻和二極管的分壓，轉(zhuǎn)換為電壓比較器合適的穩(wěn)定的輸入電壓； 手機(jī)短信收發(fā)裝置中單片機(jī)89C51通過I2C總線與主控器實(shí)現(xiàn)串行通信，該單片機(jī)89C51還通過串行口 MAX232與GSM模塊TC35i連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
【文檔編號】G05B19/042GK105911927SQ201610448470
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月20日
【發(fā)明人】張金木
【申請人】福州臺江區(qū)超人電子有限公司