基于WIFI和智能手机的多媒体教室智能灯光控制系统技术方案

本发明专利技术公开了基于WIFI和智能手机的多媒体教室智能灯光控制系统，系统由智能手机主控端、WIFI无线路由器和智能灯光控制端组成；加入无线局域网的智能手机主控端，通过发现报文和发现响应报文获得所有智能灯光控制端的设备编号；智能手机主控端基于TCP协议通过开关状态设置报文、开光状态设置响应报文、分类设置报文和分类设置响应报文对智能灯光控制端完成分类；智能手机主控端基于UDP协议通过开关状态分类设置报文、开光状态分类设置响应报文完成智能灯光控制端的分类控制。本发明专利技术提出的基于WIFI和智能手机的多媒体教室智能灯光控制系统，能够有效地实现多媒体教室灯光的自适应控制，为教学质量的提高提供较好的基础。

Intelligent lighting control system of multimedia classroom based on WIFI and smart phone

The invention discloses a multimedia classroom based on the WIFI intelligent lighting control system and intelligent mobile phone, mobile phone main control system is composed of intelligent terminal, WIFI wireless router and intelligent lighting control terminal; intelligent mobile phone main control with wireless LAN terminal, through the discovery of message and response message number to obtain all the equipment that intelligent lighting control terminal; intelligent mobile phone the main control terminal based on TCP protocol through the switch state setting switch state setting message and response message, message classification setting and classification settings on the response message of intelligent lighting control terminal to complete the classification; intelligent mobile phone main control terminal based on UDP protocol through the switch state, switch state classification setting message classification setting response message classification control intelligent lighting control terminal. The invention provides a multimedia classroom intelligent light control system based on WIFI and a smart phone, which can effectively realize the adaptive control of the lighting of a multimedia classroom, and provides a better basis for improving the teaching quality.

【技术实现步骤摘要】
基于WIFI和智能手机的多媒体教室智能灯光控制系统
本专利技术公开了基于WIFI和智能手机的多媒体教室智能灯光控制系统，属于物联网智能控制领域。
技术介绍
在使用多媒体教室教学过程中，为了能够较好地实现多媒体投影效果，通常需要关闭部分灯光；但在某些情况下，教师为了能够提高教学效果，通常需要将板书与多媒体教学结合使用，这就需要在板书时打开部分灯光；然而在当前多媒体教室灯光控制中，通常由一个开关控制多个灯光的通断，不能够自适应地满足教师在多媒体教学过程中对灯光的需要。本专利技术提出的基于WIFI和智能手机的多媒体教室智能灯光控制系统，则能够利用广泛使用的智能手机基于WIFI网络实现对多媒体教室灯光的智能控制，使老师能够根据多媒体教室环境和自己教学过程中对灯光的需要，自适应对教室灯光完成分组，并在此基础上实现灯光的智能控制；具有投资小，灯光控制方便等特点，能够有效地实现多媒体教室灯光的自适应控制，为教学质量的提高提供较好的基础。
技术实现思路
本专利技术提出的基于WIFI和智能手机的多媒体教室智能灯光控制系统，包括智能手机主控端、WIFI无线路由器和智能灯光控制端，智能手机主控端通过WIFI无线路由器实现对所有智能灯光控制端的智能控制，其中智能手机主控端和WIFI无线路由器的连接为双向连接，WIFI无线路由器和智能灯光控制端的连接为双向连接，具体如附图1所示；作为优选，所述的智能手机主控端使用具有WIFI无线收发功能的智能手机，智能手机主控端可选用安卓系统的智能手机或者是苹果智能手机，所述的WIFI无线路由器使用TP-LINK无线路由器。智能灯光控制端包括继电器开关控制电路、无线收发模块、微型控制器和存储器，继电器开关控制电路和微型控制器连接，其中，微型控制器和继电器开关控制电路的电阻连接，继电器开关控制电路的变压设备和微型控制器连接，微型控制器双向连接无线收发模块，微型控制器双向连接存储器，存储器中预先保存了该智能灯光控制端对应的设备编号；继电器开关控制电路包含电阻、三极管、继电器、灯光、整流桥和变压设备。当需要使用继电器开关控制电路设置灯光通断时，微型控制器通过电阻限流后连接至三极管，进而控制三极管的开关，三极管连接至继电器，控制继电器的断开和吸合，最终实现对灯光的控制；当需要查询灯光通断状态时，灯光连接至整流桥将交流电源变为直流，然后连接至变压设备将电压变换至微型控制器电压，并将变换后的电压信号传送给微型控制器，微型控制器通过对端口高低电平的查询实现对灯光状态的查询。作为优选，所述智能灯光控制端中的无线收发模块使用无线收发芯片HS6200，所述智能灯光控制端中的微型控制器使用单片机STC10F08XE，所述智能灯光控制端中的存储器使用基于EEPROM的AT24C08芯片；智能灯光控制端通过继电器开关控制电路能够控制灯光的通断状态，也能够获取灯光当前状态；并能够基于无线收发模块实现数据的发送和接收；在智能灯光控制端的存储器中预先存储了智能灯光控制端对应的设备编号信息，后续对智能灯光控制端完成分类后，在智能灯光控制端的存储器中还要保存其对应的分类号。WIFI无线路由器建立自己的无线局域网，设置相应的接入密码，密码用S表示；智能手机主控端加入到该WIFI无线路由器所建立的无线局域网中；智能灯光控制端使用密码S加入到WIFI无线路由器所建立的无线局域网中。基于WIFI和智能手机的多媒体教室智能灯光控制系统各个组成部分通信时使用的报文类型有：发现报文、发现响应报文、开关状态设置报文、分类设置报文、开关状态设置响应报文、分类设置响应报文、开关状态分类设置报文和开关状态分类设置响应报文，具体如表1到表7所示；发现报文包含字段有：报文类型和CRC校验和；发现响应报文包含报文类型、设备编号、开关状态和CRC校验和；开关状态设置报文包含报文类型、设备编号和开关状态；分类设置报文包含报文类型、设备编号和分类号；开关状态设置响应报文和分类设置响应报文包含报文类型和设备编号；开关状态分类设置报文包含报文类型、分类号、开关状态和CRC校验和；开关状态分类设置响应报文包含报文类型、分类号和设备编号；其中，发现报文、发现响应报文、开关状态分类设置报文和开光状态分类设置响应报文是作为UDP报文的数据部分封装到UDP报文中进行数据传送的；开关状态设置报文、开光状态设置响应报文、分类设置报文和分类设置响应报文是作为TCP报文的数据部分封装到TCP报文中进行数据传送的；如表1到表7所示，在存在开关状态字段的报文格式中，开关状态为1，表示灯光亮，开光状态为0，表示灯光灭。加入无线局域网的智能手机主控端，通过发现报文和发现响应报文获得所有智能灯光控制端的设备编号；并将获得的所有智能灯光控制端的设备编号信息保存在智能手机主控端的灯光控制端信息表中；灯光控制端信息表如表8所示，包含的字段有：设备编号（2个字节），IP地址（4个字节），开关状态（1个字节）；具体步骤如下：步骤1，智能手机主控端向网络中以广播的方式发送发现报文，该报文中报文类型的数值为0x01，将报文类型作为待校验数据使用CRC算法计算获得CRC校验和；步骤2，每一个智能灯光控制端收到广播报文后，按照报文格式对收到的报文进行解析，解析出报文各个字段的内容；使用CRC校验和字段对该报文进行校验，如果该报文存在差错，则直接丢弃，智能灯光控制端不再进行后续处理；如果该报文不存在差错，则执行步骤3；步骤3，如果智能灯光控制端解析报文得到的报文类型的数值为0x01，则表示该报文为发现报文；智能灯光控制端通过继电器开关控制电路查询其所控制灯光的开闭状态，查询到的灯光开闭状态用G表示；智能灯光控制端将以单播的方式对发送该发现报文的智能手机主控端发送发现响应报文，其中在发现响应报文中，报文类型数值为0x02，设备编号的数值等于该智能灯光控制端预先设置的用来唯一标识该控制端的设备编号信息，开关状态为G，将报文类型、设备编号和开关状态作为待校验数据使用CRC算法计算获得CRC校验和；步骤4，智能手机主控端针对收到的每一个发现响应报文，按照报文格式对报文进行解析，在发现响应报文IP首部中解析出的源IP地址即为相应的智能灯光控制端的IP地址；根据报文解析结果，使用CRC校验和字段校验收到的报文是否存在差错，如果存在差错，执行步骤1；如果不存在差错，执行步骤5；步骤5，如果解析得到的报文类型字段数值为0x02，表示该报文为发现响应报文，在该智能手机主控端中将收到的智能灯光控制端的IP地址、设备编号和开关状态保存在手机主控端的灯光控制端信息表中；步骤6，如果智能手机主控端广播发送发现报文后，在时间T（T=20秒）内没有收到所有智能灯光控制端发送的单播发现响应报文，则智能手机主控端重复执行步骤1，一直到能够收到所有智能灯光控制端的单播发现响应报文为止；如果智能手机主控端的灯光控制端信息表中存在重复的记录，则只保留其中一条，其它重复记录全部删除。智能手机主控端基于TCP协议通过开关状态设置报文、开光状态设置响应报文、分类设置报文和分类设置响应报文对智能灯光控制端完成分类，具体步骤如下：步骤1，智能手机主控端作为请求方，首先从智能手机主控端的灯光控制端信息表中读取所有的设备编号、IP地址和开关状态记录，基于读取的IP地址本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于WIFI和智能手机的多媒体教室智能灯光控制系统，由智能手机主控端、WIFI无线路由器和智能灯光控制端组成，智能手机主控端通过WIFI无线路由器实现对所有智能灯光控制端的智能控制，所描述的多媒体教室智能灯光控制系统各个组成部分通信时使用的报文类型有：发现报文、发现响应报文、开关状态设置报文、分类设置报文、开关状态设置响应报文、分类设置响应报文、开关状态分类设置报文和开关状态分类设置响应报文，多媒体教室智能灯光控制系统各个组成部分通信过程包括如下步骤：步骤11，WIFI无线路由器建立自己的无线局域网，智能手机主控端和所有的智能灯光控制端加入到该WIFI无线路由器所建立的无线局域网中；步骤12，加入无线局域网的智能手机主控端，通过发现报文和发现响应报文获得所有智能灯光控制端的设备编号；并将获得的所有智能灯光控制端的设备编号信息保存在智能手机主控端的灯光控制端信息表中；灯光控制端信息表包含的字段有：设备编号，IP地址和开关状态；步骤13，智能手机主控端基于TCP协议通过开关状态设置报文、开光状态设置响应报文、分类设置报文和分类设置响应报文对智能灯光控制端完成分类；步骤14，智能手机主控端基于UDP协议通过开关状态分类设置报文、开光状态分类设置响应报文完成智能灯光控制端的分类控制。...

【技术特征摘要】
1.基于WIFI和智能手机的多媒体教室智能灯光控制系统，由智能手机主控端、WIFI无线路由器和智能灯光控制端组成，智能手机主控端通过WIFI无线路由器实现对所有智能灯光控制端的智能控制，所描述的多媒体教室智能灯光控制系统各个组成部分通信时使用的报文类型有：发现报文、发现响应报文、开关状态设置报文、分类设置报文、开关状态设置响应报文、分类设置响应报文、开关状态分类设置报文和开关状态分类设置响应报文，多媒体教室智能灯光控制系统各个组成部分通信过程包括如下步骤：步骤11，WIFI无线路由器建立自己的无线局域网，智能手机主控端和所有的智能灯光控制端加入到该WIFI无线路由器所建立的无线局域网中；步骤12，加入无线局域网的智能手机主控端，通过发现报文和发现响应报文获得所有智能灯光控制端的设备编号；并将获得的所有智能灯光控制端的设备编号信息保存在智能手机主控端的灯光控制端信息表中；灯光控制端信息表包含的字段有：设备编号，IP地址和开关状态；步骤13，智能手机主控端基于TCP协议通过开关状态设置报文、开光状态设置响应报文、分类设置报文和分类设置响应报文对智能灯光控制端完成分类；步骤14，智能手机主控端基于UDP协议通过开关状态分类设置报文、开光状态分类设置响应报文完成智能灯光控制端的分类控制。2.根据权利要求1所述的基于WIFI和智能手机的多媒体教室智能灯光控制系统，其特征在于：所述系统包括智能手机主控端、WIFI无线路由器和智能灯光控制端，智能手机主控端通过WIFI无线路由器实现对所有智能灯光控制端的智能控制，其中智能手机主控端和WIFI无线路由器的连接为双向连接，WIFI无线路由器和智能灯光控制端的连接为双向连接；作为优选，所述的智能手机主控端使用具有WIFI无线收发功能的智能手机，智能手机主控端可选用安卓系统的智能手机或者是苹果智能手机，所述的WIFI无线路由器使用TP-LINK无线路由器。3.根据权利要求1所述的基于WIFI和智能手机的多媒体教室智能灯光控制系统，其特征在于：智能灯光控制端包括继电器开关控制电路、无线收发模块、微型控制器和存储器，继电器开关控制电路和微型控制器连接，其中，微型控制器和继电器开关控制电路的电阻连接，继电器开关控制电路的变压设备和微型控制器连接，微型控制器双向连接无线收发模块，微型控制器双向连接存储器，存储器中预先保存了该智能灯光控制端对应的设备编号；继电器开关控制电路包含电阻、三极管、继电器、灯光、整流桥和变压设备；当需要使用继电器开关控制电路设置灯光通断时，微型控制器通过电阻限流后连接至三极管，进而控制三极管的开关，三极管连接至继电器，控制继电器的断开和吸合，最终实现对灯光的控制；当需要查询灯光通断状态时，灯光连接至整流桥将交流电源变为直流，然后连接至变压设备将电压变换至微型控制器电压，并将变换后的电压信号传送给微型控制器，微型控制器通过对端口高低电平的查询实现对灯光状态的查询；作为优选，所述智能灯光控制端中的无线收发模块使用无线收发芯片HS6200，所述智能灯光控制端中的微型控制器使用单片机STC10F08XE，所述智能灯光控制端中的存储器使用基于EEPROM的AT24C08芯片；智能灯光控制端通过继电器开关控制电路能够控制灯光的通断状态，也能够获取灯光当前状态；并能够基于无线收发模块实现数据的发送和接收；在智能灯光控制端的存储器中预先存储了智能灯光控制端对应的设备编号信息，后续对智能灯光控制端完成分类后，在智能灯光控制端的存储器中还要保存其对应的分类号。4.根据权利要求1所述的基于WIFI和智能手机的多媒体教室智能灯光控制系统，其特征在于：所述的发现报文包含字段有：报文类型和CRC校验和；发现响应报文包含报文类型、设备编号、开关状态和CRC校验和；开关状态设置报文包含报文类型、设备编号和开关状态；分类设置报文包含报文类型、设备编号和分类号；开关状态设置响应报文和分类设置响应报文包含报文类型和设备编号；开关状态分类设置报文包含报文类型、分类号、开关状态和CRC校验和；开关状态分类设置响应报文包含报文类型、分类号和设备编号；其中，发现报文、发现响应报文、开关状态分类设置报文和开光状态分类设置响应报文是作为UDP报文的数据部分封装到UDP报文中进行数据传送的；开关状态设置报文、开光状态设置响应报文、分类设置报文和分类设置响应报文是作为TCP报文的数据部分封装到TCP报文中进行数据传送的。5.根据权利要求1所述的基于WIFI和智能手机的多媒体教室智能灯光控制系统，其特征在于，在步骤12中，主要进行如下步骤：步骤51，智能手机主控端向网络中以广播的方式发送发现报文，该报文中报文类型的数值为0x01，将报文类型作为待校验数据使用CRC算法计算获得CRC校验和；步骤52，每一个智能灯光控制端收到广播报文后，按照报文格式对收到的报文进行解析，解析出报文各个字段的内容；使用CRC校验和字段对该报文进行校验，如果该报文存在差错，则直接丢弃，智能灯光控制端不再进行后续处理；如果该报文不存在差错，则执行步骤53；步骤53，如果智能灯光控制端解析报文得到的报文类型的数值为0x01，则表示该报文为发现报文；智能灯光控制端通过继电器开关控制电路查询其所控制灯光的开闭状态，查询到的灯光开闭状态用G表示；智能灯光控制端将以单播的方式对发送该发现报文的智能手机主控端发送发现响应报文，其中在发现响应报文中，报文类型数值为0x02，设备编号的数值等于该智能灯光控制端预先设置的用来唯一标识该控制端的设备编号信息，开关状态为G，将报文类型、设备编号和开关状态作为待校验数据使用CRC算法计算获得CRC校验和；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新良，王立国，王湘豫，乔世通，李卓文，李海洋，刘四海，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41