基于手机nfc的智能设备控制与显示系统及方法
阅读说明：本技术 基于手机nfc的智能设备控制与显示系统及方法 (Intelligent equipment control and display system and method based on mobile phone NFC ) 是由 林越川 黄皓俞 肖宇 胡炳城 张沈宇 于 2021-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于手机NFC的智能设备控制与显示系统,包括：智能手机作为基于手机NFC的智能设备控制与显示系统中的控制面板和显示装置,用于操作信息的传输；传感器终端与智能手机相互配合实现信息的传输；智能手机与传感器终端中分别设置有NFC芯片,智能手机与传感器终端通过NFC芯片实现NFC通信。本发明的手机上的NFC读/写通过对发出载波磁场驱动智能终端的NFC芯片,将发送的指令保存在NFC芯片中,智能终端的控制核心读取指令,然后将返回信息写入NFC芯片,手机的NFC读/写通过发出磁场来读取NFC芯片的内容,可以实现智能终端在整个通讯流程中没有主动发出过磁场,达到通信功耗几乎为0的技术效果。(The invention relates to an intelligent device control and display system based on mobile phone NFC, which comprises: the smart phone is used as a control panel and a display device in a smart device control and display system based on the NFC of the mobile phone and is used for transmitting operation information; the sensor terminal and the smart phone are matched with each other to realize information transmission; NFC chips are respectively arranged in the smart phone and the sensor terminal, and NFC communication is achieved between the smart phone and the sensor terminal through the NFC chips. The NFC read/write of the mobile phone drives the NFC chip of the intelligent terminal by sending the carrier magnetic field, the sent instruction is stored in the NFC chip, the control core of the intelligent terminal reads the instruction, then the return information is written into the NFC chip, the NFC read/write of the mobile phone reads the content of the NFC chip by sending the magnetic field, the intelligent terminal can achieve the technical effect that the intelligent terminal does not actively send the over-magnetic field in the whole communication process, and the communication power consumption is almost 0.)
技术领域
本发明的实施例涉及一种智能设备控制与显示系统及方法，特别涉及一种基于手机NFC的智能设备控制与显示系统及方法；本发明能够应用在工业物联网、预测性维护、家用物联网设备、农业物联网设备、城市道路物联网设备等
技术领域
。背景技术
随着物联网时代的到来，智能终端的数量和种类将持续增长，特别是智能的传感器终端，这些传感器终端定期地将一个家庭、一个工厂或是一个城市的状态上传至云端，从而使能智慧家庭、智慧工厂、智慧城市。这些智慧传感器终端往往有小型化和极低功耗的需求，同时在特定情况下有和在现场的工作人员交互的需要。例如，在我们的实施例中，振动传感智能终端会定期向服务器发送振动数据，服务器发现振动异常就会通知维修人员检修，在检修过程中维修人员会通过振动传感器直接获得振动数据。现有的实现现场交互的技术方案难以同时支持小型化、极低功耗、易用性。
第一类现有技术方案是，将显示与控制的界面通过安装在智慧传感器上的触摸屏实现，这种方式最为易用但无法满足小型化和极低功耗的要求，因为小型设备的屏幕过小，且屏幕的电能损耗高。
第二类现有技术方案是通过云端服务器作为数据传输的中介，在手机上实现控制和显示，这种方法虽然可以满足小型化和低功耗的要求，但是延迟非常的高，因为智能传感器与服务器的交互频率很低一般大于20分钟一次，所以手机与传感器终端的交互频率也就降低到了20分钟一次，显然不能满足现场检测的需要，如果加快传感终端与服务器的交互频率例如每秒10次，虽然可以实现现场检测，但可能受制于网络条件和服务器能力导致效果不理想，而且消耗传感器终端的电能。
第三类技术方案是通过低功率蓝牙和WiFi等无线通信技术与传感器终端实现点对点通信，这种方法可以实现低延迟的现场检测，但是在现场交互数据量大的情况下，耗电量还是比较高，还有一个问题就是，无论使用低功耗蓝牙还是WiFi，都需要使用者手动建立点对点通信，这种操作较为繁琐，例如：使用者首先需要按动传感器终端的配对按钮使传感器终端开始配对，然后打开手机搜索这个传感器的WiFi或低功率蓝牙信号，(输入密码)连接，然后才能正常使用。综合来看第三类技术方案相比上述两类技术方案更加有优势。
发明内容
本发明的实施方式的目的在于提供一种利用智能手机强大的显示屏以及NFC功能，通过NFC通信与智能传感器终端交互，将手机作为智能传感器终端的控制面板和显示装置，同时有别于现有技术中3种技术方案的基于手机NFC的智能设备控制与显示系统及方法。
为了实现上述目的，本发明的实施方式设计了一种基于手机NFC的智能设备控制与显示系统，包括：
智能手机；所述智能手机作为所述基于手机NFC的智能设备控制与显示系统中的控制面板和显示装置，用于操作信息的传输；
传感器终端；所述传感器终端与所述智能手机相互配合实现信息的传输；
所述智能手机与所述传感器终端中分别设置有NFC芯片，所述智能手机与所述传感器终端通过所述NFC芯片实现NFC通信。
进一步，所述传感器终端，包括：
NFC模块；所述NFC模块设置于所述传感器终端内，所述NFC模块用于接收命令；
MCU；所述NFC模块与所述MCU通过I2C总线进行通信连接，所述NFC模块接收信号命令后通知所述MCU读取处理命令；
MEMS传感器；所述MCU芯片与所述MEMS传感器之间设置SPI通道连接，所述的SPI通道用于所述MCU芯片与所述MEMS传感器之间通信；所述MEMS传感器用于接收处理信息。
进一步，所述智能手机配备NFC功能芯片和触摸显示屏。
进一步，所述智能手机靠近所述传感器终端的NFC区域即可实现信息或数据传输。
进一步，所述NFC模块与所述MCU之间通过I2C总线连接，所述I2C总线用于所述NFC模块与所述MCU相互传送信息。
进一步，所述MCU与所述MEMS之间通过SPI连接，所述SPI用于所述MCU与所述MEMS之间相互通信与数据传输。
在本发明中还提供了一种基于手机NFC的智能设备控制与显示的方法，所述方法包括：
步骤S10：使用者打开智能手机中对应的应用，出现控制面板界面，使用者输入配置、命令，进入步骤S20；
步骤S20：使用者将智能手机贴近传感器终端的NFC区域，进入步骤S30；
步骤S30：智能手机会通过NFC将获取传感器终端MAC的命令写入NFC芯片，智能手机开始轮询NFC芯片等待传感器终端的回复，进入步骤S40；
步骤S40：传感器终端的NFC芯片在收到命令后会通知MCU读取命令，进入步骤S50；
步骤S50：传感器的微控制器会将MAC写入NFC芯片，进入步骤S60；
步骤S60：智能手机读取MCU的回复(MAC),将MAC对应的密码以及用户输入的命令通过NFC写入传感器终端内的NFC芯片，智能手机开始轮询NFC芯片等待传感器终端的回复，进入步骤S70；
步骤S70：传感器终端的NFC芯片在收到命令后会通知MCU读取命令，进入步骤S80；
步骤S80：MCU判断密码是否正确，如是，进入步骤S90；如否，进入步骤S60；
步骤S90：MCU执行命令，最后将返回的信息和数据传输到NFC芯片，进入步骤S100；
步骤S100；智能手机NFC收到返回的信息和数据，提示使用者可以将智能手机离开传感器终端，进入步骤S110；
步骤S110；使用者在智能手机上看到以图表和文字显示的反馈，并可以对显示方式进行更改，进入步骤S120；
步骤S120；使用者决定是否要继续改变传感器终端的配置或获取数据，如是，进入步骤S10；如否，结束。
进一步，所述步骤S20中智能手机贴近传感器终端的NFC区域，所述智能手机内设置有NFC功能芯片，所述智能手机与所述传感器终端依靠NFC芯片实现信息传输。
进一步，所述步骤S80中如MCU判断密码错误，则使用者需重新输入密码，直至正确为止。
进一步，所述步骤S110中使用者在智能手机上看到以图表和文字显示的反馈，并可以在所述智能手机中的控制面板上对显示方式进行更改。。
本发明的实施方式同现有技术相比，本发明使用的NFC通信对智能终端来说几乎没有电能损耗，而WiFi或者低功耗蓝牙电能损耗相对很高。NFC通信的极低功耗源于NFC通信的工作原理。手机上的NFC读/写通过对发出13.6MHz的载波磁场驱动智能终端的NFC芯片，将发送的指令保存在NFC芯片中，智能终端的控制核心读取指令，然后将返回信息写入NFC芯片(这步耗能极低)，然后手机的NFC读/写通过发出13.6MHz的磁场来读取NFC芯片的内容，可以实现智能终端在整个通讯流程中没有主动发出过磁场，达到通信功耗几乎为0的技术效果。
在本发明中，NFC通讯不需要手动配对，只需要将智能手机贴近装有NFC芯片的智能终端就可以通信，而WiFi及低功耗蓝牙的配对较为繁琐。最后，NFC芯片价格很低(大概4元一片)，相比WiFi蓝牙价格低。
附图说明
图1为本发明的第一实施方式的结构示意图；
图2为本发明的第二实施方式的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种基于手机NFC的智能设备控制与显示系统，如图1所示，包括：
智能手机作为基于手机NFC的智能设备控制与显示系统中的控制面板和显示装置，用于操作信息的传输；在本实施例中如操作振动图谱以及设置控制选项等操作，智能手机可以作为本实施例的的控制面板和显示装置来使用。
传感器终端与智能手机相互配合实现信息的传输；传感器终端主要的作用是用于实现NFC通信的基础元器件；
智能手机与传感器终端中分别设置有NFC芯片，智能手机与传感器终端通过NFC芯片实现NFC通信。
在本实施例中采用了NFC芯片作为传感器终端的内置处理器，将发送的指令保存在NFC芯片中，智能终端的控制核心读取指令，然后将返回信息写入NFC芯片(这步耗能极低)，然后手机的NFC读/写通过发出的磁场来读取NFC芯片的内容，可以实现智能终端在整个通讯流程中没有主动发出过磁场，达到通信功耗几乎为0的技术效果。
在本发明中，NFC通讯不需要手动配对，只需要将智能手机贴近装有NFC芯片的智能终端就可以通信，而WiFi及低功耗蓝牙的配对较为繁琐。最后，NFC芯片价格很低，相比WiFi蓝牙价格低的技术优势。
为了进一步实现上述的技术效果，传感器终端，包括：
NFC模块设置于所述传感器终端内，NFC模块用于接收命令；
NFC模块与MCU通过I2C总线进行通信连接，NFC模块接收信号命令后通知所述MCU读取处理命令；
MCU芯片与MEMS传感器之间设置SPI通道连接，SPI通道用于MCU芯片与MEMS传感器之间通信；MEMS传感器用于接收处理信息。从而实现了智能手机靠近传感器终端的NFC区域即可实现信息或数据传输的功能。正是因为，NFC模块与MCU之间通过I2C总线连接，I2C总线用于NFC模块与所述MCU相互传送信息；MCU与MEMS之间通过SPI连接，SPI用于MCU与MEMS之间相互通信与数据传输。
同时，为了实现相互之间的数据通信和传递，本实施例中的智能手机配备NFC功能芯片和触摸显示屏。
本发明的第二实施例中提供了一种基于手机NFC的智能设备控制与显示的方法，如图2所示，所述方法包括：
步骤S10：使用者打开智能手机中对应的应用，出现控制面板界面，使用者输入配置、命令，进入步骤S20；
步骤S20：使用者将智能手机贴近传感器终端的NFC区域，进入步骤S30；
步骤S30：智能手机会通过NFC将获取传感器终端MAC的命令写入NFC芯片，智能手机开始轮询NFC芯片等待传感器终端的回复，进入步骤S40；
步骤S40：传感器终端的NFC芯片在收到命令后会通知MCU读取命令，进入步骤S50；
步骤S50：传感器的微控制器会将MAC写入NFC芯片，进入步骤S60；
步骤S60：智能手机读取MCU的回复(MAC),将MAC对应的密码以及用户输入的命令通过NFC写入传感器终端内的NFC芯片，智能手机开始轮询NFC芯片等待传感器终端的回复，进入步骤S70；
步骤S70：传感器终端的NFC芯片在收到命令后会通知MCU读取命令，进入步骤S80；
步骤S80：MCU判断密码是否正确，如是，进入步骤S90；如否，进入步骤S60；
步骤S90：MCU执行命令，最后将返回的信息和数据传输到NFC芯片，进入步骤S100；
步骤S100；智能手机NFC收到返回的信息和数据，提示使用者可以将智能手机离开传感器终端，进入步骤S110；
步骤S110；使用者在智能手机上看到以图表和文字显示的反馈，并可以对显示方式进行更改，进入步骤S120；
步骤S120；使用者决定是否要继续改变传感器终端的配置或获取数据，如是，进入步骤S10；如否，结束。
在本实施例中，如图2所示，其中，步骤S20中智能手机贴近传感器终端的NFC区域，智能手机内设置有NFC功能芯片，智能手机与传感器终端依靠NFC芯片实现信息传输。
其中，步骤S80中如MCU判断密码错误，则使用者需重新输入密码，直至正确为止。
其中，步骤S110中使用者在智能手机上看到以图表和文字显示的反馈，并可以在所述智能手机中的控制面板上对显示方式进行更改。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
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