方飛

廣東美的制冷設(shè)備有限公司 湖北武漢 430056

隨著各種電信、互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化智能家居應(yīng)運(yùn)而生，使得人們可以通過(guò)手機(jī)或電話在任何時(shí)候、任意地點(diǎn)對(duì)家中的任意電器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。對(duì)于無(wú)需紅外遙控的家居電器，一般需要各種傳感器采集信號(hào)數(shù)據(jù)，再經(jīng)過(guò)單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，借助電信或互聯(lián)網(wǎng)模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。而對(duì)于像電視、空調(diào)等由紅外控制的家電，其遠(yuǎn)程控制過(guò)程相對(duì)復(fù)雜，需要增加學(xué)習(xí)型遠(yuǎn)程紅外遙控功能。為了解決遠(yuǎn)程紅外遙控的問(wèn)題，本文針對(duì)智能空調(diào)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。

1 智能空調(diào)產(chǎn)品調(diào)研

1.1 室內(nèi)污染物的凈化

由于環(huán)境問(wèn)題的日益突出及污染的危害性，凈化功能已經(jīng)成為空調(diào)的基礎(chǔ)功能。美的采用新一代靜電空氣殺菌濾清技術(shù)，空調(diào)送出的永遠(yuǎn)是舒適、健康、環(huán)保的清風(fēng)；格力空調(diào)的過(guò)濾網(wǎng)具有防霉抗菌的功能，這種過(guò)濾網(wǎng)可以有效過(guò)濾到房間的空氣，能為居室打造更為健康的生活環(huán)境。

1.2 舒適健康的送風(fēng)模式

空調(diào)送風(fēng)的速度、方向等方面直接影響用戶體驗(yàn)。利用智能化的數(shù)據(jù)反饋，設(shè)計(jì)舒適健康的送風(fēng)模式，避免長(zhǎng)期使用空調(diào)引起感冒、頭痛等健康問(wèn)題。在送風(fēng)功能上，格力空調(diào)新悅風(fēng)系列創(chuàng)新出運(yùn)動(dòng)雙導(dǎo)風(fēng)板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)上下導(dǎo)風(fēng)板獨(dú)立控制，改變雙導(dǎo)風(fēng)板送風(fēng)軌跡，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)送風(fēng)，使暖風(fēng)近距離落地，冷風(fēng)不吹人[1]。

1.3 個(gè)性化環(huán)境模式的定制

從人的角度出發(fā)，可根據(jù)用戶生活情境（如睡眠、運(yùn)動(dòng)等）制定個(gè)性化環(huán)境模式，體現(xiàn)出智能空調(diào)的舒適健康性能。美的空調(diào)今年推出的Air 空間站是一款集加濕器、除濕器、空氣凈化器、清新器及空調(diào)5 大功能的微氣候調(diào)節(jié)器。

2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

智能空調(diào)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)組成如圖1 所示。本系統(tǒng)的硬件模塊包括：STC89C52 單片機(jī)，GSM 通信模塊，紅外學(xué)習(xí)模塊，繼電器，LCD1602 液晶顯示器。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。本系統(tǒng)采用紅外學(xué)習(xí)模塊，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(jī)對(duì)遙控器的發(fā)射信號(hào)的波形進(jìn)行測(cè)量，然后將測(cè)量的數(shù)據(jù)回放，只關(guān)心發(fā)射信號(hào)波形中的高低電平的寬度，不管其如何編碼?？蛇h(yuǎn)程遙控不同型號(hào)的空調(diào)。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖

2.1 紅外學(xué)習(xí)模塊電路

針對(duì)紅外控制系統(tǒng)而言，其有多部分構(gòu)成，如電源模塊、串口電路模塊、ARM 處理器、無(wú)線通信模塊及紅外學(xué)習(xí)模塊等。對(duì)于此系統(tǒng)的ARM 處理器而言，選用的是ARMcortexA8 嵌入式開發(fā)板pcDuino（LinkSrite 公司產(chǎn)）。其核心處理器選擇的是AllwinnerA10。DRAM 的容量是1GB，而板載存儲(chǔ)為2GBFlash，與Arduino 接口完全兼容。其實(shí)為一個(gè)性價(jià)比、性能皆高的迷你PC平臺(tái)，能借助內(nèi)置的HDMI接口，將視頻輸出至顯示屏或電視上，可運(yùn)行諸如Ubuntu 等PC 操作系統(tǒng)。

①串口電路設(shè)計(jì)。對(duì)于pcDuino 開發(fā)板來(lái)講，其設(shè)置有USB接口2 個(gè)，而紅外學(xué)習(xí)模塊所選用的是USB0 接口，借助此接口，不僅能完成數(shù)據(jù)傳輸，而且還能進(jìn)行命令交換。因紅外學(xué)習(xí)模塊與pcDuino 間的通信，需借助USB 轉(zhuǎn)串口模塊來(lái)達(dá)成，所以系統(tǒng)在電平轉(zhuǎn)換信號(hào)方面，選用的是CH341T 芯片。②無(wú)線通信模塊。在pcDuino 開發(fā)板上，并無(wú)無(wú)線通信模塊，因此需要借助外接模塊來(lái)獲得無(wú)線通信功能。當(dāng)前比較常用的無(wú)線技術(shù)為RFID、ZigBee、Wifi 等，其中，針對(duì)Wifi 通信來(lái)講，其擁有WPA2 安全性能，而且還有著比較高的傳輸速率以及比較大覆蓋范圍，因而能夠較好的滿足本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信需要。將WIFI-PCDUINO（pcDuino 官方）當(dāng)作系統(tǒng)的無(wú)線通信模塊，其內(nèi)部選用的芯片類型為RT5370，不僅支持USB2．0，而且還支持IEEE802．11/B/G/N標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)傳輸速率為150Mbps，而最高工作頻率為2．473GHz，最低為2．411GHz，因?yàn)樵诙囝愋颓度胧讲僮飨到y(tǒng)中，其均能運(yùn)行。③紅外學(xué)習(xí)模塊。為了能強(qiáng)化職能加劇控制系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性，降低開發(fā)難度，減少開發(fā)時(shí)間，將紅外學(xué)習(xí)模塊（全方位下載型紅外遙控學(xué)習(xí)模塊）應(yīng)用于此系統(tǒng)中，此模塊能夠?qū)κ忻嫔霞s99% 的遙控器進(jìn)行學(xué)習(xí)（如DV、投影儀、空調(diào)及電視等）。另外，其采取的是以電器為單位組織，能夠同時(shí)支持多種電器，且無(wú)電時(shí)數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失；還需要指出的是，其還能同時(shí)控制多個(gè)設(shè)備，指令比較簡(jiǎn)單。④電源模塊。系統(tǒng)供電所采用的是9V 直流電源，而pcDuino 與紅外學(xué)習(xí)模塊的供電電壓都是+5V，這里，借助7805變壓芯片，把9V 電壓向+5V 輸出轉(zhuǎn)變[2]。

2.2 GSM 短信模塊

GSM 通信模塊電路。本GSM 通信模塊用的是SIM900A 模塊，模塊的引腳TX 與單片機(jī)RX 相接，模塊RX 引腳與單片機(jī)引腳TX相接。濾波電容C4 與并聯(lián)在電源電路輸出端，可使短信發(fā)送模塊更穩(wěn)定，可使電源直流輸出平滑穩(wěn)定，降低了交變電流對(duì)模塊工作正常性能的影響。GSM 模塊用的是UART 通信協(xié)議，UART 協(xié)議是一種通用數(shù)據(jù)總線的名稱，用于異步通信，在SIM900A 中用于主機(jī)與通信設(shè)備之間的通信。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)引入學(xué)習(xí)型遠(yuǎn)程紅外遙控和GSM 通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)智能空調(diào)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，打破了空間限制，解決了以往遠(yuǎn)程控制電器的通信方式如固有電話撥號(hào)、以太網(wǎng)、集成系統(tǒng)等帶來(lái)的易遭破壞、功耗大、成本高等問(wèn)題，讓節(jié)省資源更方便、使用起來(lái)更便捷。同時(shí)，該智能空調(diào)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)小巧，功耗低，操作容易，擴(kuò)展能力強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于圖書館，學(xué)校課室等領(lǐng)域，其應(yīng)用前景十分廣闊[3]。