基于WiFi的家用智能遙控器開(kāi)發(fā)設計

一、引言

由于紅外遙控器價(jià)格低廉、技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，許多智能家電設備仍普遍采用紅外遙控器進(jìn)行控制，包括電視、空調、DVD機、電視機頂盒等等。然而，隨著(zhù)家庭中智能家電設備的增多，紅外遙控器數量也在增加，一個(gè)家庭使用的遙控器數量少則數個(gè)，多則十幾個(gè)，這會(huì )帶來(lái)三大問(wèn)題：

(1)數量眾多的遙控器給使用者帶來(lái)使用和管理上的不便;

(2)紅外遙控器使用的一次性堿性電池，廢棄后給環(huán)境帶來(lái)極大的危害;

(3)遙控器意外損壞后，很難找到匹配的遙控器。

基于安卓手機WiFi的家用智能遙控器，可同時(shí)控制多個(gè)不同品牌不同型號的家用電器，取代傳統的實(shí)物遙控器，實(shí)現“一個(gè)家庭只需一個(gè)遙控器即可控制所有紅外遙控的家電設備”的目標，極大減少遙控器數量和一次性電池的使用量，為人們創(chuàng )造便捷舒適、環(huán)保節能的居家環(huán)境。

二、系統的結構

整個(gè)系統主要包括客戶(hù)端軟件、WiFi轉紅外模塊，如圖1所示?？蛻?hù)端軟件通過(guò)WiFi,將已編碼的數據通過(guò)WiFi傳送至WiFi轉紅外模塊，然后WiFi轉紅外模塊根據編碼規則，傳遞指令至內部紅外發(fā)射模塊，實(shí)現紅外數據的發(fā)送。

(一)家用智能遙控器客戶(hù)端的構成

1.鍵碼數據包的采集與設計

(1)鍵碼數據包的采集

紅外遙控器的編碼格式通常有NEC.

NEC格式的特征：使用38kHz載波頻率，引導碼間隔是9ms+4.5ms,使用16位客戶(hù)代碼，使用8位數據代碼和8位取反的數據代碼。

隨著(zhù)家庭電器種類(lèi)、型號的不斷增多，相對應的遙控器也隨之增加，為了便于管理、存取與更新家電遙控器的紅外代碼，需要為繁多冗雜的代碼建立一個(gè)數據包。

(2)遙控器按鍵數據包的設計

由于紅外協(xié)議各不相同，并且又相互不兼容，所以直接發(fā)送紅外數據會(huì )導致WiFI轉紅外模塊處理十分繁瑣。因此，收集多種紅外協(xié)議數據，按照自定義編碼規則，將多種協(xié)議編碼化，并保存于后臺數據庫。

為了實(shí)現按鍵界面與遙控器數據包的匹配，定義數據包格式如下：

文件起始標志位4位。

鍵碼屬性128位：設備的信息，訪(fǎng)問(wèn)中文字庫編碼、ASCII碼。

載波頻率4位：35-42kHz;分辨率0.5kHz,以適應不同載波的遙控器。

鍵碼編碼：對遙控器界面軟件的所有按鍵進(jìn)行編碼，鍵碼位數根據實(shí)際紅外協(xié)議確定。

2.遙控器界面軟件的設計

(1)數據庫設計

安卓操作系統采用標準SQLite數據庫，提供管理數據庫相關(guān)的API.利用SQLiteOpenHelper類(lèi)中的onCreate()Call Back方法以及onUpdate()Call Back方法創(chuàng )建與打開(kāi)各種遙控器紅外代碼表Table,存進(jìn)數據庫中，方便數據的及時(shí)更新。

(2)按鍵與數據包匹配

在手機界面中，每個(gè)按鍵都與其相對應的紅外代碼相匹配，即按鍵功能與數據庫中各種遙控器數據相連接。通過(guò)調用getReadableDatabase()方法當用戶(hù)按下按鍵時(shí)，軟件會(huì )查找數據包，將與該按鍵相連的數據包數據，即相對應的控制家電的紅外代碼以WiFi的形式發(fā)送至WiFi轉紅外模塊。

(二)WiFi轉紅外模塊

本模塊負責數據接收、紅外發(fā)射。包含WiFi數據接收與傳送、串口數據解析、紅外電平發(fā)射。采用WiFi芯片USR-WIFI232,提供WiFi信號及獲得客戶(hù)端所發(fā)送數據，再將數據通過(guò)串口傳送至中控CPU.

本模塊內部采用單片機作為中控CPU,處理編碼化數據與紅外協(xié)議的轉化。由于單片機價(jià)格低廉，資源足夠，功能滿(mǎn)足中控CPU的需求，因此，采用單片機作為中控CPU.在單片機程序中設置多個(gè)紅外協(xié)議入口點(diǎn)，當編碼化的數據傳送至單片機后，按照自定義的編碼規則，尋找對應的紅外協(xié)議入口，從而發(fā)射對應的紅外電平。

中控CPU功能硬件電路由單片機最小系統及紅外發(fā)射電路成。在中控CPU程序中，包含定時(shí)器功能、串口數據讀取功能、紅外電平控制功能。中控CPU的程序流程圖如圖2.定時(shí)器功能主要是用于產(chǎn)生載波，并與紅外信號疊加，從而提高紅外信號在空氣中傳播的抗干擾能力。串口數據讀取，將WiFi芯片傳遞的數據加以分析，按照自定義的編碼規則，進(jìn)入不同的紅外協(xié)議功能函數。紅外電平控制功能，實(shí)現具體的紅外協(xié)議函數，通過(guò)串口讀取功能提供的數據，發(fā)射出匹配的紅外信號。

三、實(shí)驗測試

本次試驗采用專(zhuān)用的紅外測試儀器，可以監測到紅外信號并將其波形顯示出來(lái)。采用安裝客戶(hù)端的安卓手機及WiFi轉紅外模塊，對比于實(shí)物遙控器。將實(shí)物遙控器、WiFi轉紅外模塊都對準紅外測試儀器。按下實(shí)物遙控器的某個(gè)按鍵之后，觀(guān)察紅外測試儀器顯示的波形，如圖3所示;接著(zhù)按下安卓手機上對應的遙控器按鍵后，觀(guān)察紅外測試儀器上的波形，如圖4所示。

由圖3、圖4可以看得出，安裝客戶(hù)端的安卓手機及WiFi轉紅外模塊可以實(shí)現實(shí)物遙控器的功能。

四、結束語(yǔ)

本項目設計的運行在安卓手機上的新型遙控器，實(shí)測數據證明，其實(shí)現的功能與原配的實(shí)物遙控器性能一致，完全可以取代現有的各種實(shí)物遙控器，實(shí)現實(shí)物遙控設備數據化，降低成本。由于它基于安卓手機平臺，具有成本低、擴展好、“一機多控”、環(huán)保、智能等優(yōu)點(diǎn)，作品成熟后，具有較高的市場(chǎng)應有價(jià)值。