usb遥控开关

1. 项目概述

本项目旨在设计和实现一个集成了USB指令控制和433MHz无线遥控两种控制方式的、超低功耗的多端口继电器开关模块。设备的核心特点是双控冗余和节能，既可以通过电脑、服务器或智能终端发送USB命令进行精确控制，也可以使用传统的433MHz遥控器进行便捷的无线操作。超低功耗设计使其特别适合需要7x24小时不间断运行但由电池或太阳能供电的物联网、智能家居和工业自动化场景。

2. 核心功能与特点

1. 双控制模式无缝切换：

   • USB控制：通过虚拟串口发送简单的ASCII指令（如 RELAY1_ON， PORT_ALL_OFF）来控制继电器状态。兼容Windows, macOS, Linux系统，可轻松集成到Python、Node-RED、Home Assistant等软件生态中。

   • 433MHz遥控：可学习并识别市面上常见的固定码或滚动码433M遥控器。用户可以使用一个或多个遥控器控制设备，提供物理按键的便捷性。

2. 超低功耗设计：

   • 休眠模式：当无控制任务时，主控制器自动进入深度睡眠模式，将自身功耗降至微安级别。

   • 外部唤醒：可通过USB数据线上的信号或433MHz接收模块收到的有效信号立即唤醒设备，恢复正常工作。

   • 电源管理：继电器线圈采用非保持（磁保持）继电器。这种继电器只在切换状态的瞬间消耗电能，在稳定开或关的状态下功耗为零，是实现超低功耗的关键。

3. 多端口独立控制：

   • 板载至少2路（可扩展至4路或8路）mos输出端口。

   • 每路继电器均可通过USB或433M遥控独立控制，并可支持群组控制（如同时打开所有端口）。

4. 状态反馈与学习功能：

   • 状态指示：具备LED指示灯，显示电源、继电器状态和信号接收状态。

   • 遥控学习：通过USB发送特定指令或板载学习按键，可进入“学习模式”，轻松配对新的433M遥控器。

3. 系统架构与核心组件

4. 工作流程

1. 上电初始化：设备上电，初始化串口、GPIO口，加载已保存的遥控器编码。

2. 进入监听状态：

   • MCU持续监听串口是否有来自USB的有效指令。

   • 同时，433M接收模块持续接收空中的无线信号。

3. 事件处理：

   • USB指令到达：MCU解析指令，执行对应的继电器操作（发送一个脉冲信号驱动磁保持继电器），并通过串口返回执行结果（如 OK 或 ERROR）。

   • 433M信号到达：接收模块将解码后的数据送给MCU，MCU将其与已存储的编码进行匹配。若匹配成功，则执行对应的继电器操作。

4. 进入休眠：如果在一段预设的时间内（如30秒）没有任何控制事件，MCU将关闭不必要的 peripherals，并进入深度睡眠模式以节省电能。

5. 唤醒：休眠中，433M接收模块的中断引脚或USB芯片的DTR/RTS信号变化可以将MCU立即唤醒，回到步骤2的监听状态。

5. 应用场景

• 太阳能/电池供电的远程控制：如远程气象站设备重启、太阳能广告箱开关、农田灌溉阀门的无线控制。

• 家庭自动化：同时支持电脑自动化脚本（USB）和传统遥控器（433M）控制灯光、风扇等设备。

• 服务器机房管理：通过USB连接至服务器，实现远程网络唤醒失败后的设备硬重启功能。

• 实验室设备管理：通过编程定时控制多个实验设备的电源。

6. 项目扩展方向

• 状态上报：增加干接点输入，使设备能读取被控设备的实际状态并通过USB上报。

• 定时任务：在固件中集成实时时钟，支持基于时间的自动化开关任务。

• 安全性增强：为USB指令增加简单的校验码，防止误触发。