基于短距离可见光双向通信的物联网控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种基于短距离可见光双向通信的物联网控制器，包括光电探测器、信号转换模块、微控制单元、存储器、驱动模块、编码输出装置和被控装置，所述光电探测器与信号转换模块连接，所述微控制单元分别与信号转换模块、存储器、驱动模块和被控装置连接，所述驱动模块还与编码输出装置连接。
【专利说明】
基于短距离可见光双向通信的物联网控制器
技术领域
[0001]本实用新型涉及物联网领域，具体涉及一种基于短距离可见光双向通信的物联网控制器。
【背景技术】
[0002]物联网是指将各种信息传感设备，如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理，让人们可以更直接地去控制和管理这些事物。
[0003]—些物联网装置如售货机、密码锁等，其内部装有通信模块，可以接入互联网，通过网络进行数据的校验，再控制机械装置进行动作。这类设备必须安装通信模块接入互联网，通常是WIF1、3G、4G模块等，不但增加了整机制造成本，在运营中还需要额外支付网络使用费给运营商，影响了这些系统的推广使用。如申请号为201510461257.1的中国实用新型专利文献公开一种基于可见光的物联网宾馆客房锁控系统，包括可见光钥匙模块、客房锁控模块和台账监控模块，所述客房锁控模块包括可见光检测单元、控制单元、门锁驱动单元、第一无线传输单元，所述台账监控模块包括第二无线传输单元、控制终端;所述可见光钥匙模块用于向可见光检测单元发射可见光;可见光检测单元用于检测可见光并对可见光处理后发送至控制单元;控制单元用于根据接收到的可见光信息，通过第一无线传输单元发送给控制终端;控制终端用于匹配用户和权限信息并通过第二无线传输单元反馈给控制单元;控制单元向门锁驱动单元发送驱动信息；门锁驱动单元根据驱动信息进行开锁或关锁。该专利将可见光通信技术和物联网技术结合，实现了便于统一管理和实时监控的智能物联网锁控系统，但是该技术方案仍需要在客房锁控模块中安装通信模块，增加了系统的制造成本。另外，该系统虽然利用了可见光信号，但是可见光信号在此系统中仍然只是充当一种开锁的凭证码，没有利用可见光进行双向通信。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的是解决现有技术的缺陷，提供一种基于短距离可见光双向通信的物联网控制器，采用的技术方案如下:
[0005]基于短距离可见光双向通信的物联网控制器，包括光电探测器、信号转换模块、微控制单元、存储器、驱动模块、编码输出装置和被控装置，所述光电探测器与信号转换模块连接，所述微控制单元分别与信号转换模块、存储器、驱动模块和被控装置连接，所述驱动模块还与编码输出装置连接，所述光电探测器用于接收可见光信号并将之转换成电信号，所述信号转换模块用于将电信号转换成数字信号，所述存储器用于保存控制器运行所需的数据，所述微控制单元用于接收数字信号并对之进行处理然后据此发送控制信号至驱动模块，所述驱动模块用于接收微控制单元发出的控制信号，然后驱动编码输出装置产生相应编码，所述被控装置用于接收微控制单元发出的电信号并转换成机械动作。
[0006]作为优选，本实用新型还包括分别与光电探测器和信号转换模块连接的信号预处理模块，所述信号预处理模块用于对所述电信号进行放大与滤波。
[0007]作为优选，所述信号预处理电路包含前置放大电路和带通滤波电路，用于对所述光电探测器输出的电信号进行低噪声放大和带通滤波，使其具有足够的幅度和信噪比，以便进一步处理。
[0008]作为优选，所述驱动模块带有DIM调制接口或PffM调制接口。
[0009]作为优选，所述编码输出装置为显示装置。
[0010]对于图形显示装置，可直接呈现包含编码信息的图形。
[0011]作为优选，所述编码形成装置为LED光源，所述LED光源装有匀光罩。
[0012]对于LED加匀光罩形成一个面光源，该光源对于成像系统可形成一个较大的均匀光斑，光源的调制编码在图像传感器的光斑区域内呈现出亮暗条纹，对其进行图像处理和解码即可得到所传输的数据。
[0013]本实用新型中，当用户通过被控装置的按键(当被控装置有按键时，被控装置的按键与微控制单元连接)或可见光信号等发出请求后，物联网控制器通过调制驱动编码输出装置形成编码，用户接收该编码后，根据此码进行支付或转换等操作，得到一个授权码，将该授权码调制到用户端上发射给物联网控制器，物联网控制器接收到该信号后进行解码和校验判断，判断是否正确，并将正确的指令发送至被控装置执行指定的动作，。本实用新型通过物联网控制器与用户终端之间的可见光双向通信，使得本物联网控制器内部不需要安装通信模块便可以实现装置之间的通信，降低了制造成本、简化了装置结构。
[0014]所述用户端可采用智能手机，目前摄像头和闪光灯已属于智能手机标准配置，闪光灯可作为可见光发射装置，发出可见光信号，摄像头可作为可见光接收装置，接收物联网控制器的编码输出装置发出的可见光编码信号。光信号没有辐射，不能穿越遮挡物，因此以短距光通信作为物联网控制器的通信方式，具有良好的适用性和安全性。
[0015]作为优选，所述光电探测器为光敏电阻或光电池或光电二极管。
[0016]作为优选，所述信号转换模块为模数转换电路。
[0017]作为优选，所述信号转换模块为电平转换电路。
[0018]作为优选，所述微控制单元和存储器集成于一块芯片中。
[0019]与现有技术相比，本实用新型的有益效果:通过短距离可见光双向通信物联网控制器可以实现数据的可靠双向传输，本实用新型通过控制端与用户端之间的可见光双向通信，实现对被控装置的控制，有效降低制造成本、简化装置结构。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型实施例1的物联网控制器的系统结构示意图；
[0021]图2是本实用新型实施例2的系统结构示意图；
[0022]图3是本实用新型实施例2售货机端的流程图；
[0023]图4是本实用新型实施例2手机端的流程图；
[0024]图5是本实用新型实施例3的系统结构示意图；
[0025]图6是本实用新型实施例3锁端的流程图；
[0026]图7是本实用新型实施例3手机端的流程图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细描述。
[0028]实施例1:
[0029]如图1所示，基于短距离可见光双向通信的物联网控制器，包括光电探测器2、信号转换模块4、微控制单元5、存储器6、驱动模块7、编码输出装置8和被控装置10，所述光电探测器2与信号转换模块4连接，所述微控制单元5分别与信号转换模块4、存储器6、驱动模块7和被控装置10连接，所述驱动模块7还与编码输出装置8连接，所述光电探测器2用于接收可见光信号I并将之转换成电信号，所述信号转换模块4用于将电信号转换成数字信号，所述存储器6用于保存控制器运行所需的数据，所述微控制单元5用于接收数字信号并对之进行处理然后据此发送控制信号至驱动模块7，所述驱动模块7用于接收微控制单元5发出的控制信号并将之转换成电流信号，然后驱动编码输出装置8产生相应的编码，，所述被控装置10用于接收微控制单元5发出的电信号并转换成机械动作。
[0030]所述编码输出装置为显示装置或为LED光源，所述LED光源装有匀光罩。
[0031]本实用新型中，当用户通过被控装置的按键(当被控装置有按键时，被控装置的按键与微控制单元连接)或可见光信号等发出请求后，物联网控制器通过调制驱动编码输出装置形成编码，用户接收该编码后，根据此码进行支付或转换等操作，得到一个授权码，将该授权码调制到用户端上发射给物联网控制器，物联网控制器接收到该信号后进行解码和校验判断，判断是否正确，并将正确的指令发送至被控装置执行指定的动作，。本实用新型通过物联网控制器与用户终端之间的可见光双向通信，使得本物联网控制器内部不需要安装通信模块便可以实现装置之间的通信，降低了制造成本、简化了装置结构。
[0032]所述用户端可采用智能手机，目前摄像头和闪光灯已属于智能手机标准配置，闪光灯可作为可见光发射装置，发出可见光信号，摄像头可作为可见光接收装置，接收物联网控制器的LED光源发出的可见光信号。光信号没有辐射，不能穿越遮挡物，因此以短距光通信作为物联网控制器的通信方式，具有良好的适用性和安全性。
[0033]本实施例还包括分别与光电探测器2和信号转换模块4连接的信号预处理模块3，所述信号预处理模块3用于对所述电信号进行放大与滤波。
[0034]所述信号预处理电路3包含前置放大电路和带通滤波电路，用于对所述光电探测器2输出的电信号进行低噪声放大和带通滤波，使其具有足够的幅度和信噪比，以便进一步处理。
[0035]所述光电探测器2为光敏电阻，其外部安装有滤光片，滤除非信号波段，降低干扰，通过光电探测器2将可见光信号I转换成电信号。
[0036]所述信号转换模块4为模数转换电路。
[0037]所述微控制单元5和存储器6集成于一块芯片中。
[0038]实施例2:
[0039]如图2所示，本实施例中，被控装置为自动售货机，用户端为手机21，在用户端及控制器的配合控制下实现物品或票据的输出，使用手机自带闪光灯发射光信号I给物联网控制器，使用手机自带摄像头接收物联网控制器发出的光信号9，手机21能够接入互联网，与云服务器22进行数据交互。
[0040]如图3和图4所示，本实施例的工作过程包括:首先用户通过自动售货机选择商品，物联网控制器根据所选商品得到随机动态的商品码，之后通过微控制单元5控制驱动模块7驱动编码输出装置8形成编码，所述商品码被调制到所述编码中；等待用户支付，并进行信号接收判断和超时判断；如没有超时则继续等待用户支付，如果设定时间还没有支付则自动结束该流程。
[0041]用户支付的过程为:用户使用手机摄像头获取控制器编码，并对编码进行解码得到商品码；用手机支付该商品，并将支付信息上传云服务器，从云服务器中获取已支付授权码，手机将该授权码编码，调制驱动手机闪光灯发射所述编码。
[0042]物联网控制器接收到用户发射的可见光编码信号后进行解码，得到支付授权码；判断该授权码是否正确，如正确则输出用户指定商品，如错误则结束该流程。
[0043]本实施例中，用户端和控制器通过可见光通信，控制器上无需安装任何通信模块即可实现与用户端通信，实现用户端对自动售货机的控制，降低了系统的制造成本，简化了系统的结构。
[0044]实施例3:
[0045]如图5所示，本实施例中，被控装置为电子锁芯，用户端为手机，使用手机自带闪光灯发射光信号I给物联网控制器，使用手机自带摄像头接收物联网控制器发出的光信号9，在用户端及控制器的配合控制下实现锁芯的开关。
[0046]如图6和图7所示，本实施例的工作流程包括:
[0047]锁端接收用户的开锁请求，根据内置算法生成动态锁码，并调制驱动编码输出装置8形成相应编码;然后等待用户的开锁信号，并判断开锁信号接收判断和超时判断；如果未超时则继续等待接收开锁信号，如超过设定时间仍未收到开锁信号则结束该开锁流程。
[0048]用户端发送开锁信号的过程包括:用户使用手机摄像头获取控制器编码输出装置8产生的编码，对所述编码进行解码得到动态锁码;根据预设解码算法得到动态锁码对应的解锁码;对解锁码进行编码;调制驱动手机闪光灯发射所述编码。
[0049]物联网控制器接收到用户发射的可见光编码信号后进行解码，得到解锁码;判断该解锁码是否正确，如正确则解锁，如错误则结束该流程。
[0050]本实施例中，物联网控制器上无需安装任何通信装置，在整个过程中，无论是手机还是控制器都不需要连接到互联网，直接通过可见光与电子锁芯11通信，简化了整个流程和装置的结构，解决了大量物联网设备连接互联网的生产成本和维护成本，也避免了网络拥挤带来的开锁速度慢或不能开锁等问题，更确保了数据的安全性。
【主权项】
1.基于短距离可见光双向通信的物联网控制器，其特征在于，包括光电探测器、信号转换模块、微控制单元、存储器、驱动模块、编码输出装置和被控装置，所述光电探测器与信号转换模块连接，所述微控制单元分别与信号转换模块、存储器、驱动模块和被控装置连接，所述驱动模块还与编码输出装置连接。2.根据权利要求1所述的基于短距离可见光双向通信的物联网控制器，其特征在于，还包括分别与光电探测器和信号转换模块连接的信号预处理模块，所述信号预处理模块用于对所述电信号进行放大与滤波。3.根据权利要求2所述的基于短距离可见光双向通信的物联网控制器，其特征在于，所述信号预处理电路包含前置放大电路和带通滤波电路，用于对所述光电探测器输出的电信号进行低噪声放大和带通滤波，使其具有足够的幅度和信噪比，以便进一步处理。4.根据权利要求1所述的基于短距离可见光双向通信的物联网控制器，其特征在于，所述编码输出装置为显示装置。5.根据权利要求1所述的基于短距离可见光双向通信的物联网控制器，其特征在于，所述编码输出装置为LED光源，所述LED光源装有匀光罩。6.根据权利要求1所述的基于短距离可见光双向通信的物联网控制器，其特征在于，所述光电探测器为光敏电阻或光电池或光电二极管。7.根据权利要求1所述的基于短距离可见光双向通信的物联网控制器，其特征在于，所述信号转换模块为模数转换电路。8.根据权利要求1所述的基于短距离可见光双向通信的物联网控制器，其特征在于，所述信号转换模块为电平转换电路。
【文档编号】H04B10/116GK205647587SQ201620503884
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】李秋实, 赵晓萌, 陈哲, 梁富念
【申请人】广州铱星光电科技有限公司