买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：泉州师范学院

摘要：本发明公开一种融合电力载波可联网HID驱动系统及其方法，运用单片机作为主机控制器和从机控制器的控制芯片，同时通过电力载波模块以电力线为通信载体，负责传送主机控制器与从机控制器之间的通信信号及操控动作，由PC主机上控制界面来显示STM主机即时状态信息，利用控制程序通过USB转TTL传送控制信号给主机控制器，再由主机控制器通过电力载波模块和电力线传送到从机控制器，达到主机从机即时通讯及控制的目的。本发明选用电力载波通信技术，可以有效地利用己有的输电网作为信号传输线路,不用额外铺设线路,从而大大减少投资、节约了成本。

主权项：1.一种融合电力载波可联网HID驱动系统，其特征在于：其包括PC主机、主控机以及两台以上的终端，主控机包括主机控制器和第一电力载波模块，PC主机电连接主机控制器，PC主机预载有控制程序，并通过控制程序输出控制信号至主机控制器，主机控制器将控制信号通过第一电力载波模块加载至电力线网络，每台终端均包括依次连接的第二电力载波模块、从机控制器、HID驱动电路和HID灯，电力线网络与第二电力载波模块电连接，第二电力载波模块从电力线网络接收并解调获取主机控制器的控制信号再输出至从机控制器，从机控制器基于控制信号输出驱动信号至HID驱动电路，并由HID驱动电路驱动HID灯工作；所述第一电力载波模块和第二电力载波模块均采用ST7540电力载波芯片；所述第一电力载波模块和第二电力载波模块上均具有一电源转换模块，电源转换模块将电力线网络上的220V的交流电转为9V直流电给第一电力载波模块或第二电力载波模块供电；所述主机控制器和从机控制器均采用STM32F103RCT6单片机作为主控芯片。

全文数据：一种融合电力载波可联网HID驱动系统及其方法技术领域本发明涉及电子信息技术领域，尤其涉及一种融合电力载波可联网HID驱动系统及其方法。背景技术1、现有技术选用Zigbee无线通信传输数据时，传输速率相对较低，传输距离较小，且传输的数据量不大。我国Zigbee无线通信的工作频段设置在2.4GHz，数据无线传输速率为250kbs，传输距离在10m到50m之间。由于其通信距离较短，因此无法满足可联网HID驱动控制系统在通信距离上的需求。2、现有技术采用现场总线技术，这是一种应用于生产现场，实现现场信号有线传输的数字通信技术。主要实现信息在现场设备之间、现场设备与控制器之间的传输，但仍需搭建额外的通信线路，增加了系统的建设周期及成本。发明内容本发明的目的在于提供一种融合电力载波可联网HID驱动系统及其方法。本发明采用的技术方案是：一种融合电力载波可联网HID驱动系统，其包括PC主机、主控机以及两台以上的终端，主控机包括主机控制器和第一电力载波模块，PC主机电连接主机控制器，PC主机预载有控制程序，并通过控制程序输出控制信号至主机控制器，主机控制器将控制信号通过第一电力载波模块加载至电力线网络，每台终端均包括依次连接的第二电力载波模块、从机控制器、HID驱动电路和HID灯，电力线网络与第二电力载波模块电连接，第二电力载波模块从电力线网络接收并解调获取主机控制器的控制信号再输出至从机控制器，从机控制器基于控制信号输出驱动信号至HID驱动电路，并由HID驱动电路驱动HID灯工作。进一步地，PC主机通过USB转TTL模块传送控制信号给主机控制器。进一步地，所述第一电力载波模块和第二电力载波模块均采用ST7540电力载波芯片。进一步地，所述第一电力载波模块和第二电力载波模块上均具有一电源转换模块，电源转换模块将电力线网络上的220V的交流电转为9V直流电给第一电力载波模块或第二电力载波模块供电。进一步地，主机控制器和从机控制器均采用STM32F103RCT6单片机作为主控芯片。进一步地，主机控制器与从机控制器单次通信采用三向交握通信方法。即A、主机控制器向从机控制器发出连线请求，B、从机控制器向主机控制器回复，C、主机控制器确认状态信息接收完成，向从机控制器发送结束数据包。进一步地，主机控制器与多个终端进行通信时采用轮询的方式，达到远程通信与一对多通信的目的，实现资讯实时传输。进一步地，一种融合电力载波可联网HID驱动系统的控制方法，其包括以下步骤：步骤1，主机控制器向PC主机请求控制数据包；步骤2，PC主机利用USB转TTL传送将控制数据包发送至主机控制器；步骤3，主机控制器拆解控制数据包进行相应的处理；当控制数据包中的指令为继电器控制命令时，主机控制器控制终端处理完对应的继电器控制命令后执行步骤1；当控制数据包中指令为时间校正时，主机控制器进行时间校正并再更新当前时间后发送当前时间给终端后执行步骤1；当控制数据包中不包括继电器控制命令和时间校正时，主机控制器将终端反馈的状态信息发送至PC主机呈现并执行步骤1；进一步地，步骤3中主机控制器控制终端处理对应的继电器控制命令的具体方法为：步骤3-11，主机控制器利用电力载波技术该控制数据包发送至终端；步骤3-12，终端根据控制数据包的继电器控制命令采取相应的动作，并将执行结果依次反馈至主机控制器和PC主机；步骤3-13，PC主机展示并确认执行结果。进一步地，步骤3中主机控制器进行时间校正并再更新当前时间后发送当前时间给终端的具体步骤为：步骤3-21，主机控制器发送请求控制数据包给PC主机，且PC主机有时间校正的需求，PC主机会获取当前系统时间；步骤3-22，PC主机发送PC主机的当前系统时间发送至主机控制器；步骤3-23，主机控制器根据PC主机的当前系统时间校正主机控制器自身的工作时间；步骤3-24，主机控制器将校正后的自身工作时间分别发送至终端；步骤3-25，终端根据主机控制器的工作时间校正终端各自的工作时间。步骤3-26，终端将执行结果依次反馈至主机控制器和PC主机；步骤3-27，PC主机展示并确认执行结果。进一步地，步骤3中主机控制器将终端反馈的状态信息发送至PC主机呈现的具体方法为：步骤3-31，主机控制器向终端发送反馈状态信息请求，步骤3-32，终端回复状态信息至主机控制器，步骤3-33，主机控制器向PC主机发送包含状态信息的数据包，步骤3-34，PC主机接收并拆包读取数据包中的终端状态信息，将终端状态信息显示在PC主机的程序界面中。进一步地，步骤3-34中当PC主机未收到该包含状态信息的数据包时，主机控制器会重新发送，直至PC主机接收到为止。本发明采用以上技术方案，采用三级结构形式，实现了远程管理，既降低了系统的硬件成本和HID驱动的电能消耗，又提高了管理效率，节约了管理维护的成本。本发明采用以上技术方案，PC主机的控制界面来显示接收到的即时状态信息，PC主机上的控制程序能及时反馈出HID灯资讯，避免盲目巡视,既减少了夜间出勤人员和车辆,又减少了工作人员劳动强度。还可减少工作人员编制,减员增效。利用此控制程序传送控制命令给主机控制器，再由主机控制器通过电力载波模块和电力线传送到从机控制器，达到主机从机即时通讯及控制的目的。主机控制器与从机控制器单次通信采用三向交握的方法，当主机控制器与多个终端进行通信时，主机控制器采用轮询的方式，达到远程通信与一对多通信的目的，实现资讯实时传输。本发明选用电力载波通信技术，可以有效地利用己有的输电网作为信号传输线路,不用额外铺设线路,从而大大减少投资、节约了成本。附图说明以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；图1为本发明一种融合电力载波可联网HID驱动系统结构示意图；图2为本发明的电源转换模块的电路原理示意图；图3为本发明PC主机与主控机的连接示意图；图4为本发明终端部分的连接结构示意图；图5为本发明的HID驱动电路的原理示意图；图6为本发明主机控制器与终端单次通信时三向交握通信流程示意图；图7为本发明主机控制器与多个终端通信时轮询通信流程示意图；图8为本发明主机控制器控制终端处理对应的继电器控制命令的通信流程示意图；图9为本发明主机控制器进行时间校正并再更新当前时间的通信流程示意图；图10为本发明主机控制器将终端反馈的状态信息发送至PC主机的通信流程示意图。具体实施方式如图1-10之一所示，本发明公开了一种融合电力载波可联网HID驱动系统，根据可实现HID灯远程自动控制的驱动系统，运用单片机STM32F103RCT6作为主机控制器和从机控制器的控制芯片，同时通过电力载波模块以电力线为通信载体，负责传送主机控制器与从机控制器之间的通信信号及操控动作，使用VisualStudio撰写C#视窗控制界面来显示STM主机即时状态信息，利用此C#控制程序通过USB转TTL传送控制信号给主机控制器，再由主机控制器通过电力载波模块和电力线传送到从机控制器，达到主机从机即时通讯及控制的目的。驱动系统包括PC主机、主控机以及两台以上的终端，主控机包括主机控制器和第一电力载波模块，PC主机电连接主机控制器，PC主机预载有控制程序，并通过控制程序输出控制信号至主机控制器，主机控制器将控制信号通过第一电力载波模块加载至电力线网络，每台终端均包括依次连接的第二电力载波模块、从机控制器、HID驱动电路和HID灯，电力线网络与第二电力载波模块电连接，第二电力载波模块从电力线网络接收并解调获取主机控制器的控制信号再输出至从机控制器，从机控制器基于控制信号输出驱动信号至HID驱动电路，并由HID驱动电路驱动HID灯工作。进一步地，主机控制器和从机控制器均采用STM32F103RCT6单片机作为主控芯片。具体地，如图1所示，本发明硬件结构上分成。PC主机（VisualStudioC#控制程序）、主机控制器（单片机STM32F103RCT6）、电力载波联网和终端；终端包括：电力载波模块、从机控制器（单片机STM32F103RCT6）、HID驱动电路和HID灯。本发明采用三级结构形式，实现了远程通信及远程管理，既降低了系统的硬件成本和HID驱动的电能消耗，又提高了管理效率，节约了管理维护的成本。PC主机通过其COMport和单片机STM32F103RCT6进行通讯。COMport又称为SerialPort,是装置及单片机之间传输资料的通道，依其序列传输协议的不同可以区分为RS-232、RS-422、RS-485、USB转TTL等。COMport可连接打印机以及单片机等行动装置至电脑。本发明的技术方案中使用USB转TTL将电脑与单片机STM32F103RCT6进行通讯。用户自行选择与单片机STM32F103RCT6连接的USB转TTL的端口和波特率，本发明优选的PC主机与单片机STM32F103RCT6使用的波特率为9600。如图3所示，PC主机通过USB转TTL模块传送控制信号给主机控制器。当USB转TTL接收到PC主机发送来的数据时，会将数据从USB转TTL的TXD发送，由主机控制器的STM32F103RCT6串口2的RXD2接收并保存在USART2的接收数据寄存器RDR中，再转移到USART1的发送数据寄存器TDR中由串口1的TXD1发送，主机控制器的电力载波通信模块的RXD接收，经过FSK调制后通过电力线接口传输到终端。若主机控制器的电力载波通信模块接收到电力线传来的数据，经过FSK解调后将数据经TXD发送，由主机控制器的STM32F103RCT6串口1的RXD1接收数据并暂时保存在USART1的接收数据寄存器RDR中，再转移到USART2的发送数据寄存器TDR，然后由串口2的TXD2发送到USB转TTL模块的RXD中，最后由USB转TTL发送到PC主机，PC主机VisualStudioC#控制界面将显示相应数据。如图4所示，电力载波通信模块与从机控制器的单片机STM32的串口1连接发送和接收数据。电力载波通信模块接收到主机控制器传输来的数据后，经过FSK解调将数据在TXD端口发送，再由从机控制器的单片机STM32F103RCT6的串口1的RXD1接收并保存在USART1的接收数据寄存器RDR中，从机控制器的单片机STM32F103RCT6读取数据并对HID驱动采取相应的动作；从机控制器的单片机STM32F103RCT6将读取到HID驱动的状态，如：是否处于掉电，是否故障，此刻单片机输出的逐级调光电压等状态保存在USART1的发送数据寄存器TDR中由串口1的TXD1发送，电力载波通信模块RXD接收后经过FSK调制，再由电力线接口传到电力线上从而传输到主机控制器。进一步地，如图5所示为HID驱动电路的原理示意图。220V的交流市电经过电磁干扰EMI滤波器滤波整流后，到APFC功率校正电路获得低电流谐波失真与高功率因数，输出400V的直流电，然后通过电路进行降压，降至HID灯的合适工作电压。半桥逆变电路通过SG3525将APFC的直流输出转化为36KHz左右的高频交流电，得到HID灯工作所需的交流方波供驱动灯管所用。脉冲点火电路的作用是在灯接入220V交流市电时，通过电路产生一个幅值3~5KV、脉宽1微秒的高压脉冲电压对灯管进行点亮，在灯管正常工作后，立即停止工作。从机控制器会采集HID灯的状态信息，通过从机控制器的单片机STM32F103RTC6的USART传输到电力载波ST7540，进而传输到主机控制器。进一步地，所述第一电力载波模块和第二电力载波模块均采用ST7540电力载波芯片。具体地，第一、第二电力载波模块选用由意法半导体ST设计生产的电力线收发芯片ST7540。主机控制器和从机控制器选用单片机STM32F103RCT6作为主控芯片。ST7540是半双工同步异步FSK调制解调器，专为电力线通信网络应用而设计。ST7540工作采用单电源电压7.5~12.5V，由于系统使用电力线供电，所以直接用市电进行供电。进一步地，如图2所示，所述第一电力载波模块和第二电力载波模块上均具有一电源转换模块，电源转换模块将电力线网络上的220V的交流电转为9V直流电给第一电力载波模块或第二电力载波模块供电。进一步地，主机控制器与从机控制器单次通信采用三向交握通信方法。如图6所示，A、主机控制器向从机控制器发出连线请求：主机控制器会根据PC主机执行的部分向从机控制器有选择的发送①②中的任意一个数据包。①主机控制器会发送控制继电器数据包给从机控制器，从机控制器接收到后会检查这个数据包是否为从机控制器的地址，若是，则从机控制器会读取数据包的数据，并采取相应的动作，若主机控制器没有发送控制继电器数据包给从机控制器，则该数据包的资料为空。②当PC主机向主机控制器发送时间校正数据包时，主机控制器会向所有终端发送该数据包，终端接收后会修改时间；若PC主机没有发送时间校正包，则该数据包的资料为空。B、从机控制器向主机控制器回复：③主机控制器接收从机控制器数据包，C、主机控制器确认资讯接收完成，向从机控制器发送结束数据包：④先检查从机控制器数据包的数据，查看接收数据包是否完整，若完整主机控制器会根据从机控制器数据包的结束符向不同的从机控制器发送不同的结束数据包，从机控制器接收到此结束数据包就会继续单片机其他工作，从机控制器若没有接收到结束数据包，说明主机接收的从机控制器数据包不完整，从机控制器则会再次发送数据包。进一步地，主机控制器与多个终端进行通信时采用轮询的方式，达到远程通信与一对多通信的目的，实现资讯实时传输。如图7所示，①：主机控制器将从PC主机接收到的资讯发送给终端1；②：终端1查看地址是否为本终端1的地址，若是，则向主机控制器发送自己的状态资讯，若不是则继续等待；主机控制器接收完终端1的资讯后，向PC主机回复，等待PC主机的答复；③：主机控制器发送资讯给终端2；④：终端2查看地址是否为本终端2地址，若是，则向主机控制器发送自己的状态资讯，若不是则继续等待；主机控制器接收完终端2的资讯后，会向PC主机回复，等待PC主机的答复后；⑤：主机控制器发送资讯给终端3；⑥：终端3查看地址是否为本终端3地址，若是，则向主机控制器发送自己的状态资讯，若不是则继续等待；主机控制器接收完终端3的资讯后，会向PC主机回复，等待PC主机的答复后回到①（图7中的⑦），继续依序循环询问。进一步地，一种融合电力载波可联网HID驱动系统的控制方法，其包括以下步骤：步骤1，主机控制器向PC主机请求控制数据包；步骤2，PC主机利用USB转TTL传送将控制数据包发送至主机控制器；步骤3，主机控制器拆解控制数据包进行相应的处理；当控制数据包中的指令为继电器控制命令时，主机控制器控制终端处理完对应的继电器控制命令后执行步骤1；进一步地，如图8所示，步骤3中主机控制器控制终端处理对应的继电器控制命令的具体方法为：步骤3-11，主机控制器利用电力载波技术该控制数据包发送至终端；步骤3-12，终端根据控制数据包的继电器控制命令采取相应的动作，并将执行结果依次反馈至主机控制器和PC主机；步骤3-13，PC主机展示并确认执行结果。当控制数据包中指令为时间校正时，主机控制器进行时间校正并再更新当前时间后发送给终端后执行步骤1；进一步地，如图9所示，主机控制器进行时间校正并再更新当前时间后发送当前时间给终端的具体步骤为：步骤3-21，主机控制器发送请求控制数据包给PC主机，且PC主机有时间校正的需求，PC主机会获取当前系统时间；步骤3-22，PC主机发送PC主机的当前系统时间发送至主机控制器；步骤3-23，主机控制器根据PC主机的当前系统时间校正主机控制器自身的工作时间；步骤3-24，主机控制器将校正后的自身工作时间分别发送至终端；步骤3-25，终端根据主机控制器的工作时间校正终端各自的工作时间；步骤3-26，终端将执行结果依次反馈至主机控制器和PC主机；步骤3-27，PC主机展示并确认执行结果。当控制数据包中不包括继电器控制命令和时间校正时，主机控制器将终端反馈的状态信息发送至PC主机呈现并执行步骤1；进一步地，如图10所示，步骤3中主机控制器将终端反馈的状态信息发送至PC主机呈现的具体方法为：步骤3-31，主机控制器向终端发送反馈状态信息请求，步骤3-32，终端回复状态信息至主机控制器，步骤3-33，主机控制器向PC主机发送包含状态信息的数据包，步骤3-34，PC主机接收并拆包读取数据包中的终端状态信息，将终端状态信息显示在PC主机的程序界面中。当PC主机未收到该包含状态信息的数据包时，主机控制器会重新发送，直至PC主机接收到为止。本发明采用以上技术方案，PC主机的控制界面来显示接收到的即时状态信息，PC主机上的控制程序能及时反馈出HID灯资讯，避免盲目巡视,既减少了夜间出勤人员和车辆,又减少了工作人员劳动强度。还可减少工作人员编制,减员增效。利用此控制程序传送控制命令给主机控制器，再由主机控制器通过电力载波模块和电力线传送到从机控制器，达到主机从机即时通讯及控制的目的。主机控制器与从机控制器单次通信采用三向交握的方法，当主机控制器与多个终端进行通信时，主机控制器采用轮询的方式，达到远程通信与一对多通信的目的，实现资讯实时传输。本发明选用电力载波通信技术，可以有效地利用己有的输电网作为信号传输线路,不用额外铺设线路,从而大大减少投资、节约了成本。

权利要求：1.一种融合电力载波可联网HID驱动系统，其特征在于：其包括PC主机、主控机以及两台以上的终端，主控机包括主机控制器和第一电力载波模块，PC主机电连接主机控制器，PC主机预载有控制程序，并通过控制程序输出控制信号至主机控制器，主机控制器将控制信号通过第一电力载波模块加载至电力线网络，每台终端均包括依次连接的第二电力载波模块、从机控制器、HID驱动电路和HID灯，电力线网络与第二电力载波模块电连接，第二电力载波模块从电力线网络接收并解调获取主机控制器的控制信号再输出至从机控制器，从机控制器基于控制信号输出驱动信号至HID驱动电路，并由HID驱动电路驱动HID灯工作。2.根据权利要求1所述的一种融合电力载波可联网HID驱动系统,其特征在于：所述PC主机通过USB转TTL模块传送控制信号给主机控制器。3.根据权利要求1所述的一种融合电力载波可联网HID驱动系统,其特征在于：所述第一电力载波模块和第二电力载波模块均采用ST7540电力载波芯片。4.根据权利要求1所述的一种融合电力载波可联网HID驱动系统,其特征在于：所述第一电力载波模块和第二电力载波模块上均具有一电源转换模块，电源转换模块将电力线网络上的220V的交流电转为9V直流电给第一电力载波模块或第二电力载波模块供电。5.根据权利要求1所述的一种融合电力载波可联网HID驱动系统,其特征在于：所述主机控制器和从机控制器均采用STM32F103RCT6单片机作为主控芯片。6.根据权利要求1所述的一种融合电力载波可联网HID驱动系统,其特征在于：所述主机控制器与从机控制器单次通信采用三向交握通信方式；所述主机控制器与多个终端进行通信时采用轮询方式。7.一种融合电力载波可联网HID驱动系统的控制方法，应用于权利要求1-6任一所述的一种融合电力载波可联网HID驱动系统，其特征在于：方法包括以下步骤：步骤1，主机控制器向PC主机请求控制数据包；步骤2，PC主机利用USB转TTL传送将控制数据包发送至主机控制器；步骤3，主机控制器拆解控制数据包进行相应的处理；当控制数据包中的指令为继电器控制命令时，主机控制器控制终端处理完对应的继电器控制命令后执行步骤1；当控制数据包中指令为时间校正时，主机控制器进行时间校正并再更新当前时间后发送当前时间给终端后执行步骤1；当控制数据包中不包括继电器控制命令和时间校正时，主机控制器将终端反馈的状态信息发送至PC主机呈现并执行步骤1。8.根据权利要求7所述的一种融合电力载波可联网HID驱动系统的控制方法，其特征在于：步骤3中主机控制器控制终端处理对应的继电器控制命令的具体方法为：步骤3-11，主机控制器利用电力载波技术该控制数据包发送至终端；步骤3-12，终端根据控制数据包的继电器控制命令采取相应的动作，并将执行结果依次反馈至主机控制器和PC主机；步骤3-13，PC主机展示并确认执行结果。9.根据权利要求7所述的一种融合电力载波可联网HID驱动系统的控制方法，其特征在于：步骤3中主机控制器进行时间校正并再更新当前时间后发送当前时间给终端的具体步骤为：步骤3-21，主机控制器发送请求控制数据包给PC主机，且PC主机有时间校正的需求，PC主机会获取当前系统时间；步骤3-22，PC主机发送PC主机的当前系统时间发送至主机控制器；步骤3-23，主机控制器根据PC主机的当前系统时间校正主机控制器自身的工作时间；步骤3-24，主机控制器将校正后的自身工作时间分别发送至终端；步骤3-25，终端根据主机控制器的工作时间校正终端各自的工作时间；步骤3-26，终端将执行结果依次反馈至主机控制器和PC主机；步骤3-27，PC主机展示并确认执行结果。10.根据权利要求9所述的一种融合电力载波可联网HID驱动系统的控制方法，其特征在于：步骤3中主机控制器将终端反馈的状态信息发送至PC主机呈现的具体方法为：步骤3-21，主机控制器向终端发送反馈状态信息请求，步骤3-22，终端回复状态信息至主机控制器，步骤3-23，主机控制器向PC主机发送包含状态信息的数据包，步骤3-24，PC主机接收并拆包读取数据包中的终端状态信息，将终端状态信息显示在PC主机的程序界面中。

百度查询： 泉州师范学院 一种融合电力载波可联网HID驱动系统及其方法