基于手機遠(yuǎn)程遙控和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居控制系統(tǒng)

1、基于手機遠(yuǎn)程遙控和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居控制系統(tǒng)一、項目概述1.1引言21世紀(jì)是信息化的世紀(jì)，各種電信和互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)推動了人類文 明的巨大進步.你是否想一踏入家門就是一個光照度和溫濕度舒適的 環(huán)境，你是否在外邊擔(dān)心家里的安全，你是否想遙在外邊想通過一個 簡單的電話就能控制家里的電器等.本文介紹的數(shù)字化家居控制系統(tǒng) 可以使得人們可以通過手機或電話在任何時候、任意地點對家中的 任意電器（空調(diào)、熱水器、電飯煲、燈光、音響、dvd錄像機）進行遠(yuǎn)程控制；也可以在下班途中，預(yù)先將家中的空調(diào)打開、讓熱水器 提前燒好熱水、電飯煲煮好香噴噴的米飯；而這一切的實現(xiàn)都 僅僅是打一個簡單的電話.該系統(tǒng)除了具有手機遠(yuǎn)程控

2、制功能后，還 能通過自身的傳感器模塊感知外界環(huán)境的具體情況 ，并會根據(jù)實際情 況進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整.在陰暗的天氣里，它會自動打開燈，并調(diào)整燈的亮 度,在陽光充足的天氣里，它會自動關(guān)閉燈，或者將燈光調(diào)暗，并且與 百葉窗配合來控制家里的光照度，由于本項目采用的是亮度可調(diào)的 led燈，所以對于節(jié)能和環(huán)保都有很大的意義.止匕外,該系統(tǒng)還可使家 庭具有多途徑報警、遠(yuǎn)程監(jiān)控等多種功能，如果不幸出現(xiàn)某種險情， 您和110可以在第一時間獲得通知以便進一步采取行動 .舒適、時尚 的家居生活是社會進步的標(biāo)志，智能家居控制系統(tǒng)能夠在不改變家中 任何家電的情況下，對家里的電器、燈光、電源、家庭環(huán)境進行方便 地控制，使人們

3、盡享高科技帶來的簡便而時尚的現(xiàn)代生活.實現(xiàn)智能化離不開運算和控制單元，本系統(tǒng)采用at32uc3a0512作 為主控器件，單片機應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成.硬件由單片機擴展 的存儲器、輸入/出設(shè)備以及各種實現(xiàn)單片機系統(tǒng)控制要求的接口電 路和有關(guān)的外圍電路芯片或部件組成；軟件由單片機應(yīng)用系統(tǒng)實現(xiàn)其特定控制功能的各種工作程序和管理程序組成.在單片機應(yīng)用系統(tǒng) 開發(fā)的過程中，應(yīng)不斷調(diào)整軟、硬件，協(xié)調(diào)地進行軟、硬件設(shè)計，以提 高工作效率，當(dāng)系統(tǒng)硬件和軟件緊密配合、協(xié)調(diào)一致，就可以組成高 性能的單片機應(yīng)用系統(tǒng).本課題完成了單片機應(yīng)用系統(tǒng)其開發(fā)過程的 系統(tǒng)的總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計和系統(tǒng)調(diào)試 ，根據(jù)開發(fā)的實

4、際 需要，相互協(xié)調(diào)、交叉，有機的進行.本設(shè)計的mcu與各個芯片和模塊 的接口、各項標(biāo)準(zhǔn)都嚴(yán)格遵循國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，為以后的產(chǎn)品化提供了 良好的基礎(chǔ).本系統(tǒng)的手機遠(yuǎn)程控制是基于電話交換網(wǎng)絡(luò)的國際雙音頻通信標(biāo) 準(zhǔn)dtmf通信方式，程控交換信令作為系統(tǒng)控制命令，采用mt8870雙 音頻編解碼電路實現(xiàn)，單片機通過mt8870識別來自手機的網(wǎng)絡(luò)的控 制信號，用戶只需撥通家中的控制手機就可以根據(jù)系統(tǒng)的語音提示進 行按鍵選擇以實現(xiàn)用戶身份的識別、遠(yuǎn)程控制和安防操作；各種傳 感器的檢測是利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將多路被測量值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再經(jīng) 過單片機進行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)實時測控；短消息發(fā)送部分采用基于 siemenstc

5、35gsm 模塊 tc35modem口 ti 公司的電平轉(zhuǎn)換芯片 max3238 等器件構(gòu)成的移動終端的硬件電路可以完成短消息收發(fā)等功能.在設(shè)計本系統(tǒng)時，面對各種檢測對象和大量控制單元，需要利用各 種接口標(biāo)準(zhǔn)和mcu進行連接，再經(jīng)過mcu進行數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)實時測 控.而此時采用單片機來實現(xiàn)智能家居控制系統(tǒng)不僅具有采集控制方 便、簡單、靈活等優(yōu)點，而且可以大幅度提高采各模塊和芯片的協(xié)調(diào) 性，從而大大提高系統(tǒng)的可利用性.此次系統(tǒng)設(shè)計統(tǒng)正是把mt887R tc35modem與at32uc3a0512單片機有機的結(jié)合起來，順利的完成了 本設(shè)計的要求.并且實現(xiàn)了學(xué)習(xí)型遠(yuǎn)程紅外遙控功能，為控制紅外家 電和

6、設(shè)備提供了良好的基礎(chǔ).本系統(tǒng)也可應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)中，實現(xiàn)對無 人值守崗位的遠(yuǎn)程監(jiān)控等.1.2項目背景/選題動機21世紀(jì)是信息時代，各種電信新技術(shù)推動了人類文明的進步.自 從1876年,alexandergrahambell （貝爾）發(fā)明電話以來，世界各國 的電話網(wǎng)絡(luò)發(fā)展非常迅速，近十年來，中國的固定電話業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出舉 世矚目的快速增長.1997年8月局用電話交換機總?cè)萘客黄?億門， 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模躍居世界第二位，2006年初固定電話用戶總數(shù)達到 35539.2 萬戶，移動電話用戶達到40407.2萬戶，現(xiàn)代電話網(wǎng)絡(luò)是由程控交換 機進行交換傳輸，移動通信也從模擬時代走向了高度數(shù)字化時代，它 們的性能已經(jīng)有了

7、很大的進展，而且可靠性非常高.正是因為通信技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)的迅猛發(fā) 展與提高，促使了家庭實現(xiàn)了生活現(xiàn)代化，居住環(huán)境舒適化、安全化 這些高科技已經(jīng)影響到人們生活的方方面面，改變了人們生活習(xí)慣 提高了人們生活質(zhì)量，家居智能化也正是在這種形勢下應(yīng)運而生的 智能家居控制系統(tǒng)的主要功能包括通信、設(shè)備自動控制、安全防范 三個方面.隨著新技術(shù)和自動化的發(fā)展，傳感器的使用數(shù)量越來越大，功能也 越來越強，各種傳感器都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化這給智能家居控制系統(tǒng) 的設(shè)計提供極大方便.手機遠(yuǎn)程控制作為一較新的課題與常規(guī)的遙控方式相比，顯示出 一定的優(yōu)越性，不需進行專門的布線.同時，由于手機各地聯(lián)網(wǎng)，可

8、以 充分利用現(xiàn)有的手機網(wǎng)，因此遙控距離可跨省市，甚至跨越國家.另外 手機屬雙工通信手段.因此，這可以大大體現(xiàn)出利用手機進行遙控的 更大優(yōu)越性.操作者可以通過各種提示音即時了解受控對象的有關(guān)信 息，從而進行進一步的操作.手機遙控部分課題目前已有涉足者，但是 只是還只限于實驗室階段，因而距離實際應(yīng)用，尤其是對于日常生活 尚有一定的差距，并不能完全體現(xiàn)出手機遙控方式的雙工通信特點. 本設(shè)計正是針對這一點進行了較大改進，采取單片機智能控制，利用 不同的提示音達到對于不同操作的提示及對受控方狀態(tài)的信息反饋，從而使操作者能夠及時了解受控方信息，使產(chǎn)品達到交互式與智能化短信息月艮務(wù)(shortmessage

9、service,sms )是 gsm（globalsystemformobilecommunication ）系統(tǒng)中提供的種 gsm 終端（手機）之間，通過服務(wù)中心（servicecenter）進行文本信息收發(fā)的應(yīng)用服務(wù)，其中服務(wù)中心完成信息的存儲和轉(zhuǎn)發(fā)功能.短信息服 務(wù)作為gsm網(wǎng)絡(luò)的一種基本業(yè)務(wù)，已得到越來越多的系統(tǒng)運營商和系 統(tǒng)開發(fā)商的重視，基于這種業(yè)務(wù)的各種應(yīng)用也蓬勃發(fā)展起來.由于 gsm網(wǎng)絡(luò)在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，具有網(wǎng)絡(luò)能力強的特點， 用戶無需另外組網(wǎng)，在極大提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的同時為客戶節(jié)省了昂 貴的建網(wǎng)費用和維護費用.同時，他對用戶的數(shù)量也沒有限制，克服了 傳統(tǒng)的專網(wǎng)通信系

10、統(tǒng)投資成本大、維護費用高、且網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控的覆蓋 范圍和用戶數(shù)量有限的缺陷.比傳統(tǒng)的集群系統(tǒng)在無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋上具 有無法比擬的優(yōu)勢，加上gsm的sms本身具備的數(shù)據(jù)傳送功能，都使 得這些應(yīng)用得到迅速的普及.利用gsm短信息系統(tǒng)進行無線通信還具 有雙向數(shù)據(jù)傳輸功能，性能穩(wěn)定，為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送和監(jiān)控設(shè)備的通信 提供了一個強大的支持平臺.在此以gsm網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)無線傳輸網(wǎng)絡(luò) 它可以應(yīng)用在銀行、儲蓄點機房監(jiān)控、電信機房動力環(huán)境監(jiān)控、通 信行業(yè)遠(yuǎn)端無人值守站機房監(jiān)控和遠(yuǎn)程維護（如移動通信基站、微 波站、光纖中繼站等）及其他無人值守點（如倉庫、辦公樓等）監(jiān) 控及城市公用事業(yè)實時監(jiān)控維護系統(tǒng)像煤氣調(diào)壓站、自來水、污水

11、 管網(wǎng)和熱力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)城市中電網(wǎng)等情況中.在此本系統(tǒng)采用了 siemens公司新一代無線通信gsm模塊tc35是，它設(shè)計小巧、功耗 很低很大程度上方便了智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計.另外本系統(tǒng)應(yīng)用了當(dāng)前最熱門的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在智能家居的終端 控制設(shè)備和相應(yīng)的節(jié)點上采用無線技術(shù)，準(zhǔn)備應(yīng)用zigbee或者rf模 塊來達到無線化的理想家居環(huán)境.另外,智能樓宇在當(dāng)今也算是一個 比較新興的市場，國務(wù)院在十二五中就提到了物聯(lián)網(wǎng)，也提到了智能 家居的發(fā)展方向以及重點公關(guān)，相信智能家居和物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)技術(shù)會 在未來十年內(nèi)得到很大的發(fā)展.而且，在中國，智能家居的發(fā)展時間雖不長，但是從國內(nèi)家電巨頭 及網(wǎng)絡(luò)巨子的紛紛出手

12、試水智能家居市場以及許多國際大企業(yè)對國 內(nèi)智能家居廠家并購案可以看出，中國智能家居市場潛在著巨大商機 全國房地產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，小區(qū)智能化已成為一項基本要求，再配上智 能家居，“全智能”的概念必然給房地產(chǎn)業(yè)帶來新的賣點和活力，因 此“全智能”是二十一世紀(jì)房產(chǎn)開發(fā)商力推的主題，這也意味著，我國智能家居產(chǎn)業(yè)迎來發(fā)展契機.中國富有階層正在形成，該部分家庭戶均年收入在5.6萬元以上, 人口約4460萬人,1400多萬戶，占城市人口的10%總?cè)丝诘?.5%, 占全社會消費購買力總和6萬億元的17%fc右，因此主要針對這部分 人的智能家居系統(tǒng)其市場總量為1400萬套.正是在這種情況下，近兩 年來,智能家居系統(tǒng)

13、的銷售數(shù)量和總銷售額都呈現(xiàn)連續(xù)攀升的勢頭，智能家居市場從南方沿海地區(qū)和內(nèi)地大中型城市已經(jīng)輻射到西部地 區(qū).我國2009年智能家居市場規(guī)模達到420億元，由于一系列向好因 素的刺激作用，之后幾年市場規(guī)模增速將超過 20%,2015年預(yù)計將達 到1240億元.本項目正是居于此市場因素的考慮下，逐手組建智能家 居終端控制系統(tǒng)的，因此具有較大的市場前景.二、需求分析2.1功能要求.根據(jù)當(dāng)前的環(huán)境溫濕度和光照度與預(yù)先設(shè)置的溫濕度和光照度 自動通過調(diào)整百葉窗，pwm控制的led日光燈，空調(diào)和加濕器來對屋 內(nèi)環(huán)境進行調(diào)整，使得整體的環(huán)境達到最適宜狀態(tài).可以通過手機遠(yuǎn)程控制家里的電器，用手機控制時候，通過語音

14、 芯片先前錄好的音，語音提示輸入密碼，輸入密碼正確后，會播放事前 設(shè)置好的語音命令，例如空調(diào)請按1,電視請按2等，然后按進入以后 會有相關(guān)的關(guān)閉和開啟提示，按下相應(yīng)的按鍵將可以控制家里的電器.能實現(xiàn)簡單的防盜和報警功能，并能采取簡單的處理，例如家里 煤氣泄漏時候，能夠自動檢測到，并且打開抽氣機，并通過短信及時的 報告屋主.能夠防止外來人入侵，實現(xiàn)熱釋電等來人檢測等4,能手動控制家里的led燈光的亮暗程度，可以通過pwm來控制 整體的燈，實現(xiàn)節(jié)能和減排，這也符合當(dāng)今時代倡導(dǎo)的環(huán)保.在電腦端能夠?qū)崿F(xiàn)簡單的控制和檢測功能，可以通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點對該設(shè)備進行操作.圖1系統(tǒng)架構(gòu).2性能要求1.該系統(tǒng)能夠

15、預(yù)留未來可能需要用到的電器的接口2,該手機遠(yuǎn)程控制器能夠方便使用和防止誤操作，能夠識別密碼 和振鈴信號，只有輸入密碼正確的條件下才能對電器和系統(tǒng)控制,可以對密碼進行修改，但修改必須經(jīng)過特殊手段，例如在控制臺端設(shè)置 自鎖開關(guān)，如果要修改密碼，必須將該開關(guān)閉合，修改后，必須將該開 關(guān)斷開才能正常工作.該系統(tǒng)能夠滿足家庭用電安全，要求led燈能夠進行手動調(diào)節(jié) 亮度,另外要求該系統(tǒng)在設(shè)備不用時候能夠關(guān)閉設(shè)備，防止耗電.利用熱釋電等系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)代替門鈴等和部分防盜功能，要求 有兩種模式，家里有人和家里無人模式，門磁開關(guān)也一樣.三、方案設(shè)計系統(tǒng)功能實現(xiàn)原理本文利用at32uc3a0512、mt8870

16、tc35modemffi各類家居傳感器 來實現(xiàn)相應(yīng)的功能.智能家居控制系統(tǒng)其硬件部分主要由五大部分構(gòu)成，即手機遠(yuǎn)程 控制部分、控制單元、傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、gsm模塊tc35modem與接口和電源部分.手機遠(yuǎn)程控制部分主要由 mt8870和電壓檢測元 件組成，它是系統(tǒng)中控制部分關(guān)鍵的元件，它與控制單元組成控制部 分功能；傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、gsm模塊tc35modemf1控制單元完成 報警等信號的處理和發(fā)送；電源部分則為各個部分提供工作電源.系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖遠(yuǎn)程控制設(shè)計與分析系統(tǒng)控制器由mt8870接收遠(yuǎn)端發(fā)送來的dtmf信號、并對其進行 解碼，解碼后的信號由中央處理單元采集處理.為了方便用戶

17、使用，系 統(tǒng)設(shè)計了語音提示界面.手機遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)一般工作在無人值守環(huán)境， 所以應(yīng)具有自動離線、上線、復(fù)位功能.為了符合智能化要求，系統(tǒng) 采用at32uc3a0512作為中央處理器.同時，電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)正常工 作還需電源供電電路、驅(qū)動電路等輔助電路.系統(tǒng)組成框圖如圖 2.2-1示.由圖可知，系統(tǒng)主要由振鈴檢測電路、模擬摘掛機電路、 dtmf音頻解碼電路、語音提示電路、中央處理單元(at32uc3a0512)、控制電路、電源電路等組成.控制器通過手機耳機端口來實現(xiàn)相關(guān)的控制.傳感器信號采集設(shè)計與分析1.防火災(zāi)發(fā)生煙霧傳感器火災(zāi)煙霧傳感器是一種在消防管理、安全防范系統(tǒng)中常用的報警 器材，它工作可靠

18、、體積小巧，火災(zāi)煙霧傳感器是把煙霧信號轉(zhuǎn)換為 電信號，電路設(shè)計時可以在背后設(shè)計專用的卡口以便地固定在墻體或 者天花板上，使用時通過設(shè)置在廚房的感溫探測器和設(shè)置在客廳、臥 室等的感煙探測器，監(jiān)視各個房間內(nèi)有無火災(zāi)的發(fā)生.如有火災(zāi)發(fā)生 控制器發(fā)出聲光和短信報警信號，通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門.家 庭控制器還可以根據(jù)有人在家或無人在家的情況，調(diào)節(jié)感溫探測器和感煙探測器的靈敏度.本系統(tǒng)采用nis-09c型煙霧傳感器.2可燃?xì)怏w泄漏傳感器通過設(shè)置在廚房的可燃?xì)怏w探測器，監(jiān)視燃?xì)夤艿?、灶具有無燃 氣泄漏.如有燃?xì)庑孤┘彝タ刂破靼l(fā)出聲光報警信號，并聯(lián)動關(guān)閉燃 氣管道上的電磁閥，打開窗戶進行排氣，同時短信通知

19、家人及小區(qū)物 業(yè)管理部門.這里采用tp-2高溫型一氧化碳傳感器報警器需在一氧 化碳濃度達到設(shè)定制值時系統(tǒng)應(yīng)啟動報警.3防盜傳感器防盜報警的防護區(qū)域分成兩部分，即住宅周界防護和住宅內(nèi)區(qū)域 防護.住宅周界防護是指在住宅的門安裝門磁開關(guān)，住宅內(nèi)區(qū)域防護 是指在主要通道、重要的房間內(nèi)安裝熱外釋傳感器.當(dāng)家中有人時,住宅周界防護的防盜報警設(shè)備（門磁開關(guān)）設(shè)防，住宅內(nèi)區(qū)域防護的防 盜報警設(shè)備（熱外釋傳感器）撤防.當(dāng)家人出門后，住宅周界防護的防 盜報警設(shè)備（門磁開關(guān)）和住宅內(nèi)區(qū)域防護的防盜報警設(shè)備（熱外釋傳 感器）均設(shè)防.當(dāng)有非法侵入時，家庭控制器發(fā)出聲光報警信號，并短 信通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門.另外,

20、通過程序可設(shè)定報警裝置的 等級和報警器的靈敏度.4溫濕度傳感器這里采用dht-11型濕度傳感器，來實現(xiàn)室內(nèi)溫濕度的檢測5屋內(nèi)溫度自動調(diào)節(jié)傳感器通過設(shè)置在屋里的溫度傳感器，可以監(jiān)測到溫度有沒有超過設(shè)定 值，如果超過了設(shè)定值，就自動打開吊扇或者通過學(xué)習(xí)型遙控裝置打 開屋里面空調(diào)，調(diào)節(jié)室溫，這里采用板上集成的溫度傳感器.6屋內(nèi)亮度自動調(diào)節(jié)傳感器通過設(shè)置在屋里的光照強度傳感器，可以監(jiān)控到屋里的光照強度， 一旦屋里的光照強度在一定的范圍之外時候，通過控制百葉窗和屋里 的照明燈裝置來調(diào)節(jié)屋里的光照強度，使屋內(nèi)光線在一個最合適的亮 度,這里采用板上集成對光照強度進行檢測.3.1.4gsm模塊的接口與設(shè)計1t

21、c35模塊組成siemens公司的tc35模塊主要由gsm基帶處理器、gsm射頻模塊、 供電模塊（asic）、閃存、zif連接器、天線接口六部分組成.作為 tc35的核心，基帶處理器主要處理gsm終端內(nèi)的語音、數(shù)據(jù)信號，并 涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中的所有的模擬和數(shù)字功能.在不需要額外硬件 電路的前提下，可支持fr、hr和efr語音信道編碼.2tc35模塊通信電路數(shù)據(jù)通信電路主要完成短消息收發(fā)、與微機機通信、軟件流控制 等功能.tc35的數(shù)據(jù)接口采用串行異步收發(fā)，符合讓u-trs-232接口電路標(biāo)準(zhǔn)，工作在cmos電平(2.65v).數(shù)據(jù)接口配置為8位數(shù)據(jù)位、1 位停止位、無校驗位，可以在300bp

22、s 115kbps的波特率下運行，支 持的自動波特率為 4.8kbps115kbps(14.4kbps和28.8kbps除 外).tc35模塊還支持rts0/cts0的硬件握手和xon/xoff的軟件流控制.3tc35模塊與mcu連接方式單片機與tc35 一般采用串行異步通信接口，具有紅外和通信電纜 兩種連接方式其中電平轉(zhuǎn)換及串口通信功能以ti公司的max3238芯片為核心，通信速度可設(shè)定，通常為19200bps.采用紅外接口的優(yōu)點 是單片機系統(tǒng)與手機電氣隔離，相互不干擾，接口各自獨立，使用方便; 缺點是通信距離較短，紅外傳播的方向性對接口相對位置有要求.采 用電纜連接時，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃暂^好

23、；其主要缺點是接口的電氣參 數(shù)不兼容，設(shè)計不當(dāng)時就會對手機的通信質(zhì)量產(chǎn)生影響.這個單片機 系統(tǒng)其實就是一個具有g(shù)prs功能的gsm手機模塊加上單片機控制系 統(tǒng),gsm手機模塊主要是用來建立無線信道，接收和發(fā)出短消息.單片 機系統(tǒng)用來控制手機模塊，并且對收到的短消息信息進行解釋并執(zhí)行， 目前全國共有8種短消息格式包含從互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)出的短消息.本系 統(tǒng)采用通信電纜的連接方式.3.1.4紅外學(xué)習(xí)遙控設(shè)計1.紅外學(xué)習(xí)遙控的設(shè)想對于空調(diào)、電視等需要紅外遙控器才可控制的紅外控制類家電僅 靠接通交流電源是無法使其進入工作狀態(tài)的.因此本人提出使用紅外 遙控進行對空調(diào)以及其他紅外電氣的控制方案，使系統(tǒng)具有的紅外

24、學(xué) 習(xí)功能可實現(xiàn)對這類家電的有效控制.又如紅外插座、紅外開關(guān)等，雖然紅外遙控在家電產(chǎn)品中有廣泛應(yīng)用，但各產(chǎn)品的遙控器不能相互 兼容，目前市面上常見的萬能遙控器只能對某幾種產(chǎn)品進行控制，不 是真正的“萬能”.本系統(tǒng)可以學(xué)習(xí)并記憶各種紅外控制類家電的遙 控指令,利用單片機對遙控器的發(fā)射信號的波形進行測量，然后將測 量的數(shù)據(jù)回放，由于只關(guān)心發(fā)射信號波形中的高低電平的寬度，不管 其如何編碼，因此做到了真正的“萬能”.也為整個控制器的實現(xiàn)提 供了良好的基礎(chǔ).當(dāng)用戶可以通過任意操作方式對這類家電進行控制 時，紅外插座或開關(guān)會向受控電器發(fā)送相應(yīng)的紅外遙控指令，從而控制電器的運行狀態(tài).2紅外學(xué)習(xí)遙控的實現(xiàn)經(jīng)過

25、充分的論證和研討，本系統(tǒng)采用各設(shè)備集中控制的方式實現(xiàn). 集中各設(shè)備的方法是首先對各設(shè)備的紅外遙控信號進行識別并存儲，然后在需要時進行還原，以控制對應(yīng)設(shè)備動作.由單片機構(gòu)成集中控 制器，它是自學(xué)習(xí)與還原的核心部分，紅外接收部分由CX20106解調(diào) 電路或一體化紅外接收頭組成，發(fā)射部分有紅外發(fā)光管極其驅(qū)動部分 組成.通常,紅外遙控器將遙控信號調(diào)制在 38khz的載波上，經(jīng)緩沖放大 后送至紅外發(fā)光二極管，轉(zhuǎn)化為紅外信號發(fā)射出去.二進制脈沖碼的 形式有多種，其中最為常用的是pwmB馬（脈沖寬度調(diào)制碼）和ppm （脈沖位置調(diào)制碼）.pwm碼以寬脈沖表示1,窄脈沖表示0.ppm碼脈沖 寬度一樣，但是碼位的

26、寬度不一樣，碼位寬的代表1,碼位窄的代表0.遙控編碼脈沖信號（以ppm碼為例）通常由引導(dǎo)碼、系統(tǒng)碼、系統(tǒng) 反碼、功能碼、功能反碼等信號組成.引導(dǎo)碼也叫起始碼，由寬度為 9ms的高電平和寬度為4.5ms的低電平組成（不同的遙控系統(tǒng)在高低 電平上有一定的區(qū)別），用來標(biāo)志遙控編碼脈沖的開始.系統(tǒng)碼也叫識 別碼，它用來指示遙控系統(tǒng)的種類，以區(qū)別其他遙控系統(tǒng)，防止各種遙 控系統(tǒng)的誤操作.功能碼也叫指令碼，它代表了相應(yīng)的控制功能，接收 機中的微控制器可根據(jù)功能碼的數(shù)值完成各種功能操作.系統(tǒng)反碼與 功能反碼是系統(tǒng)碼與功能碼的反碼，反碼的加入是為了能在接收端校 對傳輸過程中是否產(chǎn)生差錯.為了提高抗干擾性能和降

27、低電源消耗， 將上述的遙控編碼脈沖對頻率為 38khz（周期為26.3ms）的載波信號進行脈幅調(diào)制(pam),再經(jīng)緩沖放大后送到紅外發(fā)光管，將遙控信號發(fā) 射出去.由于遙控器的二進制編碼脈沖有一定的寬度，而且它的高低電平 均不斷的交替變化，因此容易讓我們想到一種容易且方便的方法，脈 寬測量.雖然它的二進制脈沖的高低電平的寬度有所不同，但它們大 都是毫秒級的，因而，采用單片機的定時器來測量它的脈沖寬度，然后 存儲，還原是完全可以實現(xiàn)的.實際證明這種思路是可行的，而且電路 簡單，容易實現(xiàn).應(yīng)關(guān)系并且存儲到外部儲蓄器24c256中等待發(fā)送調(diào)用.3.1.5電源電路設(shè)計1.5v開關(guān)電源穩(wěn)壓器電路由于本控制系統(tǒng)單元電路較多對且對5V電源的要求比較高，其中tc35模塊的突發(fā)耗電電流峰值可達 2.5a,故外加的穩(wěn)壓器件必