紅外通信在智能家居系統(tǒng)中的廣泛運(yùn)用

1、紅外通信在智能家居系統(tǒng)中的廣泛運(yùn)用紅外通信在智能家居系統(tǒng)中的廣泛運(yùn)用摘摘要：要：本文介紹了紅外通信和智能家居系統(tǒng)的主要功能及工作原理，并通過(guò)對(duì)家居系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)控制器的硬件選擇來(lái)對(duì)智能家居系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，從而驗(yàn)證了基于紅外通信的家居系統(tǒng)在人們?nèi)粘Ｉ钪袕V泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：紅外通信；智能家居；遠(yuǎn)程控制1.引言智能家居系統(tǒng)采用先進(jìn)的信息傳輸技術(shù)和電子感應(yīng)技術(shù)的智能性和開(kāi)放性來(lái)集成，它將與生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)住宅的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，為用戶提供安便捷的服務(wù)。本文采用紅外收發(fā)模塊和遠(yuǎn)程控制電話為信息平臺(tái)進(jìn)行信息反饋和遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程遙控和遠(yuǎn)程報(bào)

2、警的功能。2.紅外通信和智能家居系統(tǒng)工作原理2.1 紅外通信工作原理紅外通信的基本原理是利用波長(zhǎng) 950nm 的近紅外波段的紅外線作為信息的載體，將二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制為若干脈沖信號(hào)，最后驅(qū)動(dòng)紅外線發(fā)射元件(如紅外發(fā)光二極管)發(fā)射紅外信號(hào)。紅外接收端收到紅外脈沖信號(hào)后，將紅外信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)放大、濾波等處理后送給解調(diào)電路進(jìn)行解調(diào)，最后還原成二進(jìn)制信號(hào)輸出。2.2 智能家居系統(tǒng)工作原理圖 2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理示意圖系統(tǒng)的工作原理如圖 2.1 所示，系統(tǒng)在正常工作中處于低功耗監(jiān)控狀態(tài)，一旦各類傳感器檢測(cè)到警情，1 號(hào)單片機(jī)就會(huì)預(yù)先利用對(duì)報(bào)警級(jí)別進(jìn)行判斷，通過(guò)紅外收發(fā)模塊發(fā)射紅外報(bào)警信息，當(dāng)載有警

3、情的紅外光被接收之后，就由2 號(hào)單片機(jī)去撥通電話中預(yù)存的用戶的電話號(hào)碼，當(dāng)用戶收到報(bào)警信息之后，就可以根據(jù)語(yǔ)言電路發(fā)射的提示音輸入密碼，此時(shí)控制鍵的信號(hào)經(jīng)接收電路解碼后輸入 2 號(hào)單片機(jī)中，此時(shí)控制信息又被紅外收發(fā)模塊發(fā)射到 1 號(hào)單片機(jī)上，最后經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)化后驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的控制電路來(lái)控制家電，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。3.基于紅外通信的智能家居系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)3.1 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包含系統(tǒng)初始化、振鈴檢測(cè)計(jì)數(shù)、信號(hào)音提示、雙音多頻信號(hào)處理、摘掛機(jī)控制以及電器控制六部分。單片機(jī)通過(guò)軟件程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)外部信息的采集、分析和處理決策，整個(gè)系統(tǒng)的軟件流程是：初始化完成系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)置和數(shù)據(jù)初始化，通過(guò)單片機(jī)和 DTM

4、F 電路共同完成電路自動(dòng)答錄功能，判斷異常情況，通過(guò)電話撥號(hào)電路報(bào)警和進(jìn)行電話電話錄音，當(dāng)用戶根據(jù)提示音輸入密碼和相應(yīng)控制鍵以后，音頻信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)，驅(qū)動(dòng)紅外裝置發(fā)射控制信號(hào)來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和控制功能。3.2 系統(tǒng)控制器硬件選擇紅外通信模塊是家居控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)家電控制和家庭信息終端信息傳輸?shù)幕A(chǔ)組成部分，紅外通信模塊由紅外信號(hào)接收裝置、信息處理裝置、紅外信號(hào)發(fā)生裝置三部分構(gòu)成，與家庭控制器的連接采用 RS232 接口。紅外模塊需要處理的信息與家庭控制器相比比較簡(jiǎn)單，采用傳統(tǒng)的單片機(jī)作為微處理器，在體積、功耗、性能等方面無(wú)疑都是最佳的選擇。我們選擇美國(guó) Microchip 公司的 P

5、IC16F877 作為信息處理部分的核心處理芯片。PIC16F877屬于 PIC16F87X 系列微控制器。PIC16F87X 系列微控制器是 PIC 中級(jí)產(chǎn)品，它不僅保持了 PIC 系列基本級(jí)產(chǎn)品低價(jià)的特點(diǎn)，而且在性能上有了很大的提高，代碼兼容性強(qiáng)，在各種電子產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛，表現(xiàn)極佳。PIC16F877 微控制器是一種高速、低功耗、高性能的 CMOS 器件，采用高性能的哈佛結(jié)構(gòu) CPU 和RISC 指令集。PIC16F877 的程序閃存為 8K14，數(shù)據(jù)隨機(jī)存儲(chǔ)器為 368 字節(jié)，EEPROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為 256 字節(jié)。具有 A、B、C、D、E 五個(gè) I/O 端口，具有 14個(gè)中斷源、三個(gè)

6、定時(shí)器、兩個(gè) CCP(捕捉器/比較器/PWM)模塊、一個(gè)看門(mén)狗電路、一個(gè)并行從屬端口 PSP、集成了 8 通道 A/D 轉(zhuǎn)換器。既有 SPI 和 I2C 主串行通信端口，又有 USART 異步串行通信端口。其數(shù)據(jù)隨機(jī)存儲(chǔ)空間、定時(shí)器、串行通信端口、集成的 A/D 轉(zhuǎn)換器、豐富的終端源都為家居控制系統(tǒng)的紅外學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)傳輸、信息采集等功能實(shí)現(xiàn)提供了良好的支撐。紅外接收模塊采用 HS0038 塑封一體化紅外線接收器。HS0038 塑封一體化紅外線接收器是一種集紅外線接收、放大、整形于一體的集成電路，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出的所有工作并與 TTL 電平信號(hào)兼容，沒(méi)有紅外信號(hào)時(shí)為高

7、電平，收到紅外信號(hào)時(shí)為低電平，體積和普通的塑封三極管大小相當(dāng)，適用于各種紅外遙控和紅外數(shù)據(jù)傳輸。其光電參數(shù)如表3.1 所示：表 3.1 HS0038 塑封一體化紅外線接收器光電參數(shù)(T=25)參數(shù)符號(hào)測(cè)試條件數(shù)值單位MINTYPMAX接收距離L光軸上 Vcc101520m載波頻率Fo38KHzBPF 寬度Fdw-3DB Band Width Vin=30u Vpp2.03.35.0kHz工作電流IccVcc=3.0V0.71.2mA靜態(tài)電流IinVin=0V0.30.7mA低電平輸出VolVin=0V Vcc=3.0V0.20.4V高電平輸出VohVcc=3.0V2.83.0V輸出脈沖寬度Tp

8、wl550600660usTpwh550600660us4.結(jié)語(yǔ)隨著互聯(lián)網(wǎng)和通信技術(shù)的快速發(fā)展，紅外通信越來(lái)越受到人們的重視。由于紅外線具有抗干擾能力強(qiáng)，安全可靠，可以有效克服傳輸距離短和障礙物的影響等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于智能系統(tǒng)領(lǐng)域，通過(guò)紅外通信對(duì)家用電器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制也越來(lái)越普遍。本文介紹的基于紅外通信的智能家居系統(tǒng)具有運(yùn)行可靠性高，成本低，接口簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)：1張來(lái)勇，李玉忍.紅外通信在電力抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用.電氣傳動(dòng)自動(dòng)化.2002，4(24)：53-542張常年，李洋.基于 VHDL 語(yǔ)言的遠(yuǎn)程控制家電系統(tǒng).計(jì)算機(jī)應(yīng)用.2001，8(21)：229-2313江濤.紅外數(shù)據(jù)通信(