CN102563810A - 无线组网式空调节能控制器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无线组网式空调节能控制器及控制方法，可任意编码的红外发射单元、射频通讯单元、关机按键、开机请求按键、EEPRPOM存储单元均与MCU模块相连。控制器内置的可任意编码的红外发射单元对多品牌空调红外遥控；控制器面板上的关机按键和开机请求按键，通过民用无线波段的射频网络进行组织，连接到中心控制计算机，用户直接通过关机按键关闭所控制的空调，通过开机请求按键通过无线网络发送开机请求指令到中心控制计算机，由计算机的空调控制程序根据数据库中预先设置的工作状态参数发回开机控制命令给控制器，命令所控空调开机并运行在指定状态，从而减少空调空转状态时间，避免不必要的人为浪费，达到节能目的。

Description

无线组网式空调节能控制器及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种无线组网式空调节能控制器及其控制方法，属于空调控制技术领域。

背景技术

根据国家“关于加强节能工作的决定”的明确要求控制室内空调温度，规定所有公共建筑内的单位，包括国家机关、社会团体、企事业组织和个体工商户，除特定用途外，夏季室内空调温度设置不低于26摄氏度，冬季室内空调温度设置不高于20摄氏度。如今能源紧缺问题日益突出，在没有找到高效环保新能源的前提下，如何高效使用现有资源，显的尤为重要。除了工业生产用电以外，商业楼宇用电所占能耗比例越来越高，办公楼，写字楼酒店商场用电量逐年攀升。而在楼宇能耗中，空调能耗占总能耗相当大的比例 。

如今市场上已经存在许多空调遥控设备，但是其控制效果单一，只是机械的完成温度、模式等状态的设置。对人体健康、节能低碳等诸多方面都所无顾及，导致长时间使用，影响人体健康，消耗不必要的国家资源，对于空调的有效运行缺乏调节机制。

因此，设计了一种无线组网式空调节能控制器，其主要适用于商业楼宇、政府机关、旅馆酒店中大量空调需统一管理的场合。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种无线组网式空调节能控制器及控制方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

无线组网式空调节能控制器，特点是：包括MCU模块、可任意编码的红外发射单元、射频通讯单元、关机按键、开机请求按键、EEPRPOM存储单元，可任意编码的红外发射单元、射频通讯单元、关机按键、开机请求按键、EEPRPOM存储单元均与MCU模块相连。

进一步地，上述的无线组网式空调节能控制器，其中，所述可任意编码的红外发射单元通过四行四列八根导线与MCU模块相连，MCU模块控制八根导线的高低电平状态；

所述射频通讯单元通过SPI总线与MCU模块相连，采用半双工模式接收发送；

所述关机按键通过导线一端连接MCU模块1的外部中断端口，一端连接电源地；

所述开机请求按键通过导线一端连接MCU模块1的外部中断端口，一端连接电源地；

所述EEPRPOM存储单元通过I2C总线与MCU模块相连，采用半双工模式接收发送。

更进一步地，上述的无线组网式空调节能控制器，其中，所述MCU模块采用型号为MSP430F1232的芯片，所述可任意编码的红外发射单元采用型号为ES-A9019的芯片，所述射频通讯单元采用型号为Si4432的芯片，所述EEPRPOM存储单元采用型号为AT24C16的芯片。所述关机按键采用接触式非带锁开关，所述开机请求按键采用接触式非带锁开关。

本发明无线组网式空调节能控制器的控制方法，控制器内置的可任意编码的红外发射单元对多品牌空调红外遥控；控制器面板上的关机按键和开机请求按键，通过民用无线波段的射频网络进行组织，连接到中心控制计算机，用户直接通过关机按键关闭所控制的空调，通过开机请求按键通过无线网络发送开机请求指令到中心控制计算机，由计算机的空调控制程序根据数据库中预先设置的工作状态参数发回开机控制命令给控制器，命令所控空调开机并运行在指定状态。

再进一步地，上述的无线组网式空调节能控制器的控制方法，其中，MCU模块运行烧写在其可读存储区的程序代码，对可任意编码的红外发射单元和射频通讯单元进行初始化，使其工作在休眠等待状态，将计算机上与关机按键、开机请求按键连接的端口置为输入状态，并允许这两个端口电平低跳变引起单片计算机的外部中断，然后读取存在EEPRPOM存储单元中的地址号，之后进入休眠状态，即停止内部CPU运行动作，只保留***时钟运行，等待外部中断事件的发生；

EEPRPOM存储单元存储控制器的身份号，用于无线通信时的寻址；

可任意编码的红外发射单元存储数种空调品牌的编码格式及控制指令，只要选择其中的代码号，并通过外部行列线高低电平组合即使其发出相应编码格式的红外控制信号，控制信号驱动红外发光二极管，驱动空调动作；

当用户需要控制空调时，只要按下开机请求按键，按键被按下时使MCU模块的外部中断端口电平变低，触发MCU模块内部的中断服务程序，在中断服务程序中结束MCU模块的休眠状态，进入全速运行状态，控制射频通讯单元进入就绪模式，并形成开机请求命令送入射频通讯单元的发送缓存区，命令中含有自身身份信息，之后，射频通讯单元进入发送状态，向四周广播其开机请求指令；

位于中心控制计算机的射频通讯单元收到指令后将数据内容转发给计算机，计算机上的空调控制程序对数据进行解析，并调取数据库中身份空调当前适合运行的状态信息，然后通过无线方式进行回发；

控制器收到回发的空中无线数据包后，解析运行参数，并控制与可任意编码的红外发射单元相连的行列线的高低电平状态，使其产生指定的红外遥控信号，进而控制空调动作，然后MCU模块释放对可任意编码的红外发射单元相连的行列线的控制，并控制射频通讯单元进入休眠状态，之后停止CPU动作，控制器全部单元进入低功耗模式；

当用户需要关机时，只需按下关机按键，按键被按下时使MCU模块的外部中断端口电平变低，触发MCU内部的中断服务程序，在中断服务程序中结束MCU模块的休眠状态，进入全速运行状态，并控制与可任意编码的红外发射单元相连的行列线的高低电平状态，使其产生指定的红外遥控关机信号，进而控制空调动作；

如果对空调的控制指令中有时间限制参数，则MCU模块在休眠模式下保留***时钟正常运行，当时间超过设定的时间长度时，通过中断进入全速执行模式，并关闭空调。

本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：

控制器通过无线方式组网，与中心控制计算机进行通信，实现大量控制器统一管理，且避免室内布线的麻烦；支持用户通过计算机程序对各空调运行状态进行预先设置，使空调运行于最佳状态；控制器需要开机时主动请求中心计算机，平时无需进入等待指令状态，本身功耗极低，符合节能环保要求；控制器面板上有关机按键和开机请求按键，避免人为随意操作和误操作；控制器本身无需存储空调运行状态参数，实时获取空调运行指令，支持***随时升级而本身无需任何改动。

附图说明

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：

图1：空调节能控制器的硬件结构框图。

具体实施方式

如图1所示，无线组网式空调节能控制器，包括MCU模块1、可任意编码的红外发射单元2、射频通讯单元3、关机按键4、开机请求按键5、EEPRPOM存储单元6，可任意编码的红外发射单元2、射频通讯单元3、关机按键4、开机请求按键5、EEPRPOM存储单元6均与MCU模块1相连。其中，可任意编码的红外发射单元2通过四行四列八根导线与MCU模块1相连，MCU模块1控制八根导线的高低电平状态；射频通讯单元3通过SPI总线与MCU模块1相连，采用半双工模式接收发送；关机按键4通过导线一端连接MCU模块1的外部中断端口，一端连接电源地，按键按下时端口与电源地接通；开机请求按键5通过导线一端连接MCU模块1的外部中断端口，一端连接电源地，按键按下时端口与电源地接通；EEPRPOM存储单元6通过I2C总线与MCU模块1相连，采用半双工模式接收发送。

MCU模块1采用型号为MSP430F1232的芯片，可任意编码的红外发射单元2采用型号为ES-A9019的芯片，射频通讯单元3采用型号为Si4432的芯片，EEPRPOM存储单元6采用型号为AT24C16的芯片，关机按键4采用接触式非带锁开关，开机请求按键5采用接触式非带锁开关。

无线组网式空调节能控制器的控制方法，控制器内置的可任意编码的红外发射单元2对多品牌空调红外遥控；控制器面板上的关机按键4和开机请求按键5，通过民用无线波段的射频网络进行组织，连接到中心控制计算机，用户直接通过关机按键4关闭所控制的空调，或通过开机请求按键5通过无线网络发送开机请求指令到中心控制计算机，由计算机的空调控制程序根据数据库中预先设置的工作状态参数发回开机控制命令给控制器，命令所控空调开机并运行在指定状态，减少空调空转状态时间，避免不必要的人为浪费，达到节能目的。

控制器采用电池或AC220V供电，***加电后作为MCU模块1核心部件的单片计算机开始运行烧写在其可读存储区的程序代码，对可任意编码的红外发射单元2和射频通讯单元3进行初始化，使其工作在休眠等待状态，将单片计算机上和关机按键4、开机请求按键5连接的端口置为输入状态，并允许这两个端口电平低跳变引起单片计算机的外部中断，然后读取存在EEPRPOM存储单元6中的自身地址号，之后进入休眠状态，即停止内部CPU运行动作，只保留***时钟运行，等待外部中断事件的发生。

EEPRPOM存储单元6用于存储本控制器的身份号，身份号是同一无线网络中唯一的身份标识，用于无线通信时的寻址。

可任意编码的红外发射单元2是空调红外信号合成芯片，内部存储了上千种空调品牌的编码格式及控制指令，只要选择其中的代码号，并通过外部行列线高低电平组合即可使其发出相应编码格式的红外控制信号，该信号驱动红外发光二极管，可驱动空调动作。   

当用户需要控制空调时，只要按下开机请求按键5，开机请求按键5一端连接MCU模块1的外部中断端口，一端连接电源地，按键被按下时造成MCU模块1的外部中断端口电平变低，可触发MCU内部的中断服务程序，在中断服务程序中结束MCU模块1的休眠状态，进入全速运行状态，控制射频通讯单元3进入就绪模式，并形成开机请求命令送入射频通讯单元3的发送缓存区，命令中含有自身身份信息。之后，射频通讯单元3进入发送状态，向四周广播其开机请求指令。

位于中心控制计算机的射频通信电路收到该指令后将数据内容转发给计算机，计算机上的空调控制程序对数据进行解析，并调取数据库中该身份空调当前适合运行的状态信息，然后通过无线方式进行回发。

控制器收到回发的空中无线数据包后，解析里面的运行参数，并控制与可任意编码的红外发射单元2相连的行列线的高低电平状态，使其产生指定的红外遥控信号，进而控制空调动作。然后接MCU模块1释放对可任意编码的红外发射单元2相连的行列线的控制，并控制射频通讯单元3进入休眠状态，之后停止CPU动作，控制器全部单元进入低功耗模式。

当用户需要关机时，只需按下关机按键4，关机按键4一端连接MCU模块1的外部中断端口，一端连接电源地，按键被按下时造成MCU模块1的外部中断端口电平变低，可触发MCU内部的中断服务程序，在中断服务程序中结束MCU模块1的休眠状态，进入全速运行状态，并控制与可任意编码的红外发射单元2相连的行列线的高低电平状态，使其产生指定的红外遥控关机信号，进而控制空调动作。

如果对空调的控制指令中有时间限制参数，则MCU模块1在休眠模式下保留***时钟正常运行，当时间超过设定的时间长度时，通过中断进入全速执行模式，并关闭空调。

综上所述，本发明内嵌任意编码红外发射单元与射频通讯单元，用于有计划控制空调运行状态的智能空调控制设备，通过无线组网，发送开机请求命令至中心控制计算机，并由中心控制计算机发出运行状态参数的空调节能控制器。技术可靠，成本低廉，实用性强，支持***参数设置实时修改，自身功耗极低，极大地避免了公共场所里空调的空转浪费，达到了节能的目的。

需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.无线组网式空调节能控制器，其特征在于：包括MCU模块、可任意编码的红外发射单元、射频通讯单元、关机按键、开机请求按键、EEPRPOM存储单元，可任意编码的红外发射单元、射频通讯单元、关机按键、开机请求按键、EEPRPOM存储单元均与MCU模块相连。

2.根据权利要求1所述的无线组网式空调节能控制器，其特征在于：所述可任意编码的红外发射单元通过四行四列八根导线与MCU模块相连，MCU模块控制八根导线的高低电平状态；

所述射频通讯单元通过SPI总线与MCU模块相连，采用半双工模式接收发送；

所述关机按键通过导线一端连接MCU模块1的外部中断端口，一端连接电源地；

所述开机请求按键通过导线一端连接MCU模块1的外部中断端口，一端连接电源地；

所述EEPRPOM存储单元通过I2C总线与MCU模块相连，采用半双工模式接收发送。

3.根据权利要求1或2所述的无线组网式空调节能控制器，其特征在于：所述MCU模块采用型号为MSP430F1232的芯片，所述可任意编码的红外发射单元采用型号为ES-A9019的芯片，所述射频通讯单元采用型号为Si4432的芯片，所述EEPRPOM存储单元采用型号为AT24C16的芯片。

4.根据权利要求1或2所述的无线组网式空调节能控制器，其特征在于：所述关机按键采用接触式非带锁开关，所述开机请求按键采用接触式非带锁开关。

5.权利要求1所述的无线组网式空调节能控制器的控制方法，其特征在于：控制器内置的可任意编码的红外发射单元对多品牌空调红外遥控；控制器面板上的关机按键和开机请求按键，通过民用无线波段的射频网络进行组织，连接到中心控制计算机，用户直接通过关机按键关闭所控制的空调，通过开机请求按键通过无线网络发送开机请求指令到中心控制计算机，由计算机的空调控制程序根据数据库中预先设置的工作状态参数发回开机控制命令给控制器，命令所控空调开机并运行在指定状态。

6.权利要求5所述的无线组网式空调节能控制器的控制方法，其特征在于： MCU模块运行烧写在其可读存储区的程序代码，对可任意编码的红外发射单元和射频通讯单元进行初始化，使其工作在休眠等待状态，将计算机上与关机按键、开机请求按键连接的端口置为输入状态，并允许这两个端口电平低跳变引起单片计算机的外部中断，然后读取存在EEPRPOM存储单元中的地址号，之后进入休眠状态，即停止内部CPU运行动作，只保留***时钟运行，等待外部中断事件的发生；

EEPRPOM存储单元存储控制器的身份号，用于无线通信时的寻址；

可任意编码的红外发射单元存储数种空调品牌的编码格式及控制指令，只要选择其中的代码号，并通过外部行列线高低电平组合即使其发出相应编码格式的红外控制信号，控制信号驱动红外发光二极管，驱动空调动作；

当用户需要控制空调时，只要按下开机请求按键，按键被按下时使MCU模块的外部中断端口电平变低，触发MCU模块内部的中断服务程序，在中断服务程序中结束MCU模块的休眠状态，进入全速运行状态，控制射频通讯单元进入就绪模式，并形成开机请求命令送入射频通讯单元的发送缓存区，命令中含有自身身份信息，之后，射频通讯单元进入发送状态，向四周广播其开机请求指令；

位于中心控制计算机的射频通讯单元收到指令后将数据内容转发给计算机，计算机上的空调控制程序对数据进行解析，并调取数据库中身份空调当前适合运行的状态信息，然后通过无线方式进行回发；

控制器收到回发的空中无线数据包后，解析运行参数，并控制与可任意编码的红外发射单元相连的行列线的高低电平状态，使其产生指定的红外遥控信号，进而控制空调动作，然后MCU模块释放对可任意编码的红外发射单元相连的行列线的控制，并控制射频通讯单元进入休眠状态，之后停止CPU动作，控制器全部单元进入低功耗模式；

当用户需要关机时，只需按下关机按键，按键被按下时使MCU模块的外部中断端口电平变低，触发MCU内部的中断服务程序，在中断服务程序中结束MCU模块的休眠状态，进入全速运行状态，并控制与可任意编码的红外发射单元相连的行列线的高低电平状态，使其产生指定的红外遥控关机信号，进而控制空调动作；

如果对空调的控制指令中有时间限制参数，则MCU模块在休眠模式下保留***时钟正常运行，当时间超过设定的时间长度时，通过中断进入全速执行模式，并关闭空调。

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