一种工业无线遥控装置及遥控方法

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一种工业无线遥控装置及遥控方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及电子、无线通信、遥控设备领域，特别涉及一种应用于工业无线遥控装置及遥控方法。\n背景技术\n[0002] 在工业控制领域，存在很多设备需要经常启停控制，以及相关简单的开关量控制，比如行车的控制，升降机的控制等，目前多数工厂企业所采用的控制方法主要有：固定开关的控制，通过有线电缆长距离控制，通过无线射频控制等三种控制方式。\n[0003] 固定开关的控制，需要一个操作员一直在其旁边控制或者需要操作员在设备与开关之间不停的走动控制，这种控制效率小，浪费人力资源；有线电缆长距离控制，也称为有线遥控器，这种控制比固定开关控制效率高，操作员可以拿着遥控器在一定的范围内，走动控制，但是这种控制方式，受到电缆距离的限制，以及在某些工厂，拖动有线电缆控制，存在一定的安全隐患；无线射频控制方式，也称为无线遥控模块，避免了前两种控制方式的不足，遥控效率高，但是目前无线遥控模块多数为红外遥控、蓝牙遥控、WIFI遥控，这三种遥控方式存在距离短的不足，受到一定的限制，目前也存在ISM频段的无线遥控模块，但多数集中在遥控编码和解码方面的开发及应用，对于一些安全系数要求比较高的遥控设备，存在安全隐患。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的在于克服上述有线遥控和无线遥控的弊病，本实用提供一种工业无线遥控装置，包括无线遥控模块和无线控制终端，利用ISM无线通信，通过遥控命令加密、口令认证和权限控制的方法，实现远距离、高效、安全的工业无线遥控操作。\n[0005] 本发明的技术方案为：一种工业无线遥控装置，包括无线遥控模块和无线控制终端，所述无线遥控模块包括单片机、电源控制单元、按键单元和第一无线通信单元，所述单片机根据按键单元的输入量控制第一无线通信单元发送无线信号,所述电源控制单元与单片机连接；无线控制终端包括嵌入式微控制器、第二无线通信单元、输出接口单元，所述第二无线通信单元将接收的无线信号发送至嵌入式微控制器，嵌入式微控制器与输出接口单元连接。所述电源控制单元包括芯片U2、电容C16～电容C25、电阻R5、电阻R6、干簧管GHG1、三极管BG1；当干簧管GHG1接通时，三极管BG1导通，电源导通；当干簧管GHG1断开时，三极管BG1断开，电源切断。所述单片机包括芯片U1和通信状态显示单元，所述单片机中芯片U1脚\n1、脚3、脚2、脚43、脚44分别与第一无线通信单元的脚3至脚7对应连接；通信状态显示单元包括电阻R2、电阻R3、LED灯LD1、LED灯LD2，单片机通过芯片U1的脚30、脚31进行控制LED灯LD1、LED灯LD2显示。按键单元3包括电容C1～电容C12、按键KEY1～按键KEY12；电容C1～电容C12的对应接点与单片机中芯片U1的脚21、脚9、脚20、脚22、脚19、脚23、脚18、脚24、脚10、脚25、脚11、脚37对应连接；电容C1～电容C12与按键KEY1～按键KEY12一一对应；芯片U1循环扫描12个引脚。嵌入式微控制器包括控制芯片U4、电容C26～电容C32、电阻R7、电阻R8、晶振JZ2、编码开关S1；所述控制芯片U4脚1、脚3、脚2、脚43、脚44分别与第二无线通信单元的脚3～脚7与对应连接；控制芯片U4的脚30～脚37与编码开关S1的脚9～脚16与对应连接。所述输出接口单元包括芯片U6～芯片U15、电阻R9～电阻R18、LED灯LD3～LED灯LD12、二极管D1～二极管D10、继电器JDQ1～继电器JDQ10连接组成；通过芯片U6脚1、芯片U7脚1、芯片U8脚1、芯片U9脚1、芯片U10脚1、芯片U11脚1、芯片U12脚1、芯片U13脚1、芯片U14脚1、芯片U15脚1与嵌入式微控制器中芯片U4脚20～脚25、脚26～脚28、脚42对应连接，所述芯片U6～芯片U15为光耦芯片；电阻R9～R18、LED灯LD3～LD12组成用于实时显示每一路的输出状态输出显示电路；输出接口单元通过继电器JDQ1～JDQ10对输出进行驱动。\n[0006] 一种工业无线遥控方法，该方法包括以下步骤：步骤一、无线遥控模块通过按键单元输入键值，获得遥控命令和口令密码；\n[0007] 步骤二、单片机1中芯片U1利用预设的密钥，对遥控命令和口令密码进行加密处理，形成加密数据，然后通过第一无线通信单元进行无线发送；\n[0008] 步骤三、无线控制终端通过第二无线通信单元接收被加密的加密数据；\n[0009] 步骤四、嵌入式微控制器中芯片U4利用预设的密钥对获得加密数据进行解密处理生成遥控命令和口令密码；\n[0010] 步骤五、嵌入式微控制器对解密后的口令密码进行认证，并根据解密后的口令密码和遥控命令进行权限控制；\n[0011] 步骤六、如果口令密码认证通过并且权限控制获得通过，则将此遥控命令通过输出接口单元进行相应输出操作，并通过第二无线通信单元发送成功应答给无线遥控模块；\n如果口令密码认证失败或者权限控制未通过，则不进行相关输出操作，并通过第二无线通信单元发送失败应答给无线遥控模块。\n[0012] 所述遥控命令由1位数据段组成，口令密码由4位数据段组成，所述加密数据具有8位数据段组成。\n[0013] 本发明的有益效果为：无需通信电缆，采用ISM频段无线通信方式，节约投资，降低成本，提升遥控距离；采用输出光电隔离，抗干扰能力强，通过遥控命令加密、口令认证和权限控制的方法，增加系统控制安全性，特别适用于工业领域使用，具有较好的推广价值。\n附图说明\n[0014] 图1本发明工业无线遥控装置结构框图；\n[0015] 图2本发明工业无线遥控装置的单片机电路原理图；\n[0016] 图3本发明工业无线遥控装置的电源控制单元原理图；\n[0017] 图4本发明工业无线遥控装置的按键单元原理图；\n[0018] 图5本发明工业无线遥控装置的嵌入式微控制器；\n[0019] 图6本发明工业无线遥控装置的输出接口单元；\n[0020] 图7本发明工业无线遥控方法工作原理框图。\n具体实施方式\n[0021] 下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。\n[0022] 一种工业无线遥控装置，包括无线遥控模块和无线控制终端，由单片机1分别与电源控制单元2、按键单元3、第一无线通信单元4-1连接成无线遥控模块7；由嵌入式微控制器\n5分别与第二无线通信单元4-2、输出接口单元6连接成无线控制终端8；由芯片U1及相关外围电路元器件电容C13～C15、电阻R1～R4、晶振JZ1、LED灯LD1、LD2连接成单片机1；第一无线通信单元4-1脚3～7与单片机1中芯片U1脚1、脚3、脚2、脚43、脚44对应连接；由芯片U2、电容C16～C25、电阻R5、R6、干簧管GHG1、三极管BG1连接成电源控制单元2；由电容C1～C12、按键KEY1～KEY12连接成按键单元3，通过电容C1～C12的对应接点分别与单片机1中芯片U1的脚21、脚9、脚20、脚22、脚19、脚23、脚18、脚24、脚10、脚25、脚11、脚37对应连接；由芯片U4、电容C26～C32、电阻R7、R8、晶振JZ2、编码开关S1连接成嵌入式微控制器5；由芯片U6～U15、电阻R9～R18、LED灯LD3～LD12、二极管D1～D10、继电器JDQ1～JDQ10连接成输出接口单元\n6，通过芯片U6脚1、芯片U7脚1、芯片U8脚1、芯片U9脚1、芯片U10脚1、芯片U11脚1、芯片U12脚\n1、芯片U13脚1、芯片U14脚1、芯片U15脚1与嵌入式微控制器5中芯片U4脚20～25、脚26～28、脚42对应连接；第二无线通信单元4-2脚3～7与嵌入式微控制器5中芯片U4脚1、脚3、脚2、脚\n43、脚44对应连接。\n[0023] 一种无线遥控方法，采用上述的工业无线遥控装置来实现无线遥控模块和无线控制终端之间的遥控命令传送，包含：\n[0024] (1)无线遥控模块采用口令加密的方式将遥控命令通过无线通信发送到无线控制终端；\n[0025] (2)无线控制终端通过口令解密、口令认证和权限控制执行遥控命令。\n[0026] 具体实施方式1：\n[0027] 一种工业无线遥控装置，包括无线遥控模块和无线控制终端，参见图1；无线遥控模块电路7由单片机1分别与电源控制单元2、按键单元3、第一无线通信单元4-1连接组成；\n无线控制终端8由嵌入式微控制器5分别与第二无线通信单元4-2、输出接口单元6连接组成；无线遥控模块7通过第一无线通信单元4-1以无线方式发送遥控命令，无线控制终端8通过第二无线通信单元4-2接受遥控命令，通过密码加密、口令认证和权限控制方法处理遥控命令；第一无线通信单元4-1与第二无线通信单元4-2完全相同，均为现有技术，采用无线通讯模块，型号为：APC250。\n[0028] 单片机1由芯片U1及相关外围电路元器件电容C13～C15、电阻R1～R4、晶振JZ1、LED灯LD1、LED灯LD2连接组成，参见附图2；第一无线通信单元4-1脚3～7与单片机1中芯片U1脚1、脚3、脚2、脚43、脚44对应连接；通信状态显示电路由电阻R2、电阻R3、LED灯LD1、LED灯LD2组成，在通信过程不同状态下，通过单片机1中芯片U1脚30、脚31进行控制显示；本发明中芯片U1采用型号为STC11L08XE芯片。\n[0029] 电源控制单元2由芯片U2、电容C16～C25、电阻R5、电阻R6、干簧管GHG1、三极管BG1连接组成，参见附图3；通过电阻R5、电阻R6、三极管BG1、干簧管GHG1、电容C20连接成的电路，控制电源的通断，当干簧管GHG1接通时，三极管BG1导通，电源导通；当干簧管GHG1断开时，三极管BG1断开，电源切断，减小无线遥控模块的功耗；本发明中芯片U2采用型号为HT7233。\n[0030] 按键单元3由电容C1～C12、按键KEY1～KEY12连接组成，参见附图4；通过电容C1～C12的对应接点与单片机1中芯片U1的脚21、脚9、脚20、脚22、脚19、脚23、脚18、脚24、脚10、脚25、脚11、脚37对应连接；电容C1～C12对按键动作进行滤波，起到硬件防抖功能；单片机1中芯片U1可以通过循环扫描12个IO口，并加入软件防抖功能，可以准确地得知具体按键的值。\n[0031] 嵌入式微控制器5由芯片U4、电容C26～C32、电阻R7、电阻R8、晶振JZ2、编码开关S1连接组成，参见附图5；第二无线通信单元4-2脚3～7与嵌入式微控制器5中芯片U4脚1、脚3、脚2、脚43、脚44对应连接；编码开关S1脚9～16与嵌入式微控制器5中芯片U4脚30～37对应连接，通过获取拨码开关的状态，嵌入式微控制器5中芯片U4可对通信信道进行设置。\n[0032] 输出接口单元6由芯片U6～U15、电阻R9～R18、LED灯LD3～LD12、二极管D1～D10、继电器JDQ1～JDQ10连接组成，参见附图6；通过芯片U6脚1、芯片U7脚1、芯片U8脚1、芯片U9脚1、芯片U10脚1、芯片U11脚1、芯片U12脚1、芯片U13脚1、芯片U14脚1、芯片U15脚1与嵌入式微控制器5中芯片U4脚20～25、脚26～28、脚42对应连接，其中芯片U6～U15为光耦芯片，型号为：LTV352T，采用光耦隔离，输入输出没有电气连接，增加系统安全性；由电阻R9～R18、LED灯LD3～LD12组成输出显示电路，可实时显示每一路的输出状态；通过继电器JDQ1～JDQ10对输出进行驱动，增加输出驱动能力，其中二极管D1～D10分别为继电器JDQ1～JDQ10的续流二极管。\n[0033] 无线遥控模块7通过按键单元3输入键值，获得遥控命令和口令密码，其中遥控命令由1位数字组成，口令密码由4位数字组成，单片机1中芯片U1利用预设的密钥，对遥控命令和口令密码进行加密处理，形成8位数字，然后通过第一无线通信单元4-1进行无线发送。\n[0034] 无线控制终端8通过第二无线通信单元4-2接收被加密的遥控命令和口令密码8位数字，嵌入式微控制器5中芯片U4利用预设的密钥，对获得的8位加密数字进行解密处理生成1位遥控命令数字和4位口令密码数字，然后对解密后的4位口令密码进行认证，并根据解密后的4位口令密码和1位遥控命令进行权限控制，如果口令密码认证通过并且权限控制获得通过，则将此遥控命令通过输出接口单元6进行相应输出操作，并通过第二无线通信单元\n4-2发送成功应答给无线遥控模块7，如果口令密码认证失败或者权限控制未通过，则不进行相关输出操作，并通过第二无线通信单元4-2发送失败应答给无线遥控模块7。\n[0035] 工业无线遥控装置工作原理图见附图7；无线遥控模块7工作包括输入遥控命令和口令密码、加密处理、无线发送以及等待应答4个步骤，无线控制终端8包括接收无线遥控命令和口令密码、解密处理、口令密码认证及权限控制、输出与发送应答4个步骤；无线遥控模块7中加密处理用到的预设密钥与无线控制终端8中解密处理用到的预设密钥是一样的。\n[0036] 上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。