摘 要： 研制了智能家電的手機(jī)控制系統(tǒng)，能通過手機(jī)短消息控制家庭內(nèi)的各種家電的開關(guān),。在控制系統(tǒng)中植入手機(jī)SIM卡,，并在PC機(jī)中設(shè)置可接收手機(jī)號碼以及短消息的形式。在SIM卡收到消息后,，將消息串行送入單片機(jī)中,，單片機(jī)內(nèi)根據(jù)收到消息通過紅外傳輸將電開關(guān)控制指令傳送至另一單片機(jī),，該單片機(jī)控制著家電繼電器開關(guān)，通過繼電器的控制實(shí)現(xiàn)家電的斷開與閉合,。
關(guān)鍵詞： 智能家電,；手機(jī)；紅外收發(fā),；單片機(jī)
隨著科技日益發(fā)達(dá)和生活質(zhì)量不斷提高,，人們對家居環(huán)境以及生活方式的要求與日俱增，尤其是家電的選擇和使用,，已經(jīng)從只關(guān)心家電的單項功能轉(zhuǎn)向追求家電品位和控制的便捷性,。移動信息技術(shù)的發(fā)展為家電遠(yuǎn)程遙控提供了可能。將信息技術(shù)與家電控制技術(shù)融合,，在很大程度上實(shí)現(xiàn)了家庭生活的信息化和自動化,，滿足了人們舒適、快節(jié)奏的生活需求,。鑒于這種數(shù)字化家庭的發(fā)展趨勢,，遠(yuǎn)程監(jiān)控作為一種理想的有效的而且快捷方便的實(shí)現(xiàn)途徑已經(jīng)被廣泛采用[1-10]。陳立文等人在智能家庭語音遙控系統(tǒng)也有所研究[11],，國外也結(jié)合藍(lán)牙技術(shù)和蜂窩手機(jī)進(jìn)行智能家電控制的研究[12],。
本文中，針對目前這個需求設(shè)計了一套手機(jī)遠(yuǎn)程控制家電的系統(tǒng),。通過手機(jī)的短消息發(fā)送消息至室內(nèi)控制系統(tǒng),，室內(nèi)控制系統(tǒng)集中解析該消息，然后控制系統(tǒng)通過紅外向家電開關(guān)系統(tǒng)發(fā)送開關(guān)指令,。其中家電開關(guān)系統(tǒng)由紅外接收部分和繼電器開關(guān)組成,，紅外接收到控制系統(tǒng)的開關(guān)指令之后，通過單片機(jī)的轉(zhuǎn)換來控制繼電器的觸發(fā),，從而實(shí)現(xiàn)家電開關(guān)的控制,。
1 智能家居系統(tǒng)的總體設(shè)計
本設(shè)計方案主要包括三大模塊：PC桌面設(shè)置軟件、消息接收以及紅外發(fā)射控制系統(tǒng),、紅外接收以及家電繼電器開關(guān)控制系統(tǒng)。圖1為本設(shè)計方案的系統(tǒng)框圖,。
PC桌面設(shè)計軟件主要是用來設(shè)置能接受的手機(jī)號碼和控制消息的格式,。本系統(tǒng)中允許的操作人員數(shù)量最多5個，號碼設(shè)置之后,，系統(tǒng)軟件自動對接收到的短信指令進(jìn)行鑒權(quán),，如果短信來自允許的操作人員，則按照指令進(jìn)行操作,；如果短信來自允許的操作人員以外的人,，則對短信進(jìn)行丟棄,；控制電器開或者關(guān)的指令，可以通過操作終端進(jìn)行修改,；例如：原來設(shè)定OPENA為開電器A,；CLOSEA為關(guān)電器A；可以通過操作終端修改為：111A為開電器A,；222A為關(guān)電器A,。操作人員可以將其修改為任意可識別的指令；指令字符長度不大于17個,。
消息接收以及紅外發(fā)射控制系統(tǒng)是接收并識別用戶手機(jī)短信,、控制紅外發(fā)射以及接受PC機(jī)的設(shè)置控制，該部分即為圖1中的控制板A,。紅外接收以及家電繼電器開關(guān)控制系統(tǒng)是接收到紅外序列后,，通過CPU解析，判斷紅外指令(推及短信指令)希望進(jìn)行何種操作,，據(jù)此對電器的繼電器開關(guān)進(jìn)行相應(yīng)的開關(guān)機(jī)操作,，其中接收紅外和控制家電繼電器開關(guān)系統(tǒng)為圖1中的控制板B。
2 系統(tǒng)設(shè)計及原理
PC機(jī)桌面設(shè)置軟件完成對使用者電話號碼設(shè)置及使用者對電器進(jìn)行操作的具體指令的設(shè)置,。該軟件使用Borland C++Builder 6開發(fā)平臺,。
如圖2所示，在左邊欄目可以輸入五個用戶的電話號碼,，如：13900000000,，右邊欄目對三個電器設(shè)備分別設(shè)置三個指令識別碼。如“111”,、“222”和“333”,。發(fā)送短信指令：在無線MODEM上安裝上一個手機(jī)SIM卡，任何一個手機(jī)用戶可以發(fā)送短信控制三個電器設(shè)備的開關(guān),，發(fā)送指令格式為：開電器設(shè)備“X1電器設(shè)備識別碼X”,，關(guān)電器設(shè)備“X0電器設(shè)備識別碼X”，如按照圖2所示的設(shè)置,。
控制板A主要由單片機(jī)SST89E516,、串并轉(zhuǎn)換芯片XR16L2551、串口電平轉(zhuǎn)換芯片MAX202E,、外部RAM 62256,、外部ROM X5045&看門狗、紅外發(fā)射器IR333和無線MODEM構(gòu)成,。單片機(jī)SST89E516外接ROM和RAM,，通過串口和PC機(jī)通信。采用中斷的方式從P0數(shù)據(jù)口獲得無線MODEM數(shù)據(jù)，紅外發(fā)射由P1.6腳控制,。具體原理如圖3所示,。
由于作為控制板A中CPU的單片機(jī)SST89E516只有一個串口，而控制板A和PC機(jī)進(jìn)行通信需占用一個串口,，所以無線MODEM的串口只能通過串并轉(zhuǎn)換成并口與單片機(jī)SST89E516進(jìn)行通信,。該設(shè)計采用串并轉(zhuǎn)換芯片XR16L2551完成這一功能，它具有雙向雙通道的串并轉(zhuǎn)換功能,，目前雖只使用了其中一個通道的串并雙向轉(zhuǎn)換,，但是為該設(shè)計在將來的擴(kuò)展應(yīng)用提供了可發(fā)展的空間。從無線MODEM端過來的串行數(shù)據(jù)MTP_DATA,、PTM_DATA通過XR16L2551轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)由單片機(jī)D0~D7讀取,。PC和單片機(jī)之間、無線MODEM和單片機(jī)之間的電平轉(zhuǎn)換都由MAX202E完成,?？紤]到與無線MODEM通信的指令占用空間較大，故外加RAM用于存儲程序運(yùn)行中間數(shù)據(jù),，實(shí)驗中外部RAM為RAM 62256,，其空間是32 KB。為了防止單片機(jī)程序跑飛,，在電路中設(shè)置了外部ROM X5045&看門狗,，該器件不但可以設(shè)定看門狗的時間，還可以在掉電后保存用戶手機(jī)號碼和家電控制指令數(shù)據(jù),。單片機(jī)通過AT指令控制無線MODEM,。
控制板B主要由單片機(jī)SST89E516和紅外接收器IRM3638組成，具體原理如圖4所示,。紅外接收器3683的DETECT作為單片機(jī)的INT0的中斷響應(yīng)信號,。單片機(jī)SST89E516進(jìn)行紅外波形解析后，識別命令并控制某個電器設(shè)備,。
3 實(shí)驗結(jié)果
測試過程中,，所需設(shè)備為PC機(jī)、SIM卡以及手機(jī),。將SIM卡裝入系統(tǒng)中,，通過PC機(jī)設(shè)置好手機(jī)號碼和指令代碼。若將家電的指令代碼設(shè)置為“111”,，“222”和“333”之后,，發(fā)送短信“X0111X”或“X1111X”后，等待30 s成功控制電器設(shè)備A關(guān)閉或開啟,。發(fā)送短信“X0222X”或“X1222X”后，等待60 s成功控制電器設(shè)備B關(guān)閉或開啟,。發(fā)送短信“X0333X”或“X1333X”后,，等待90 s成功控制電器設(shè)備C關(guān)閉或開啟,。
研制了智能家電的手機(jī)控制系統(tǒng)。通過單片機(jī)的控制和調(diào)節(jié),，先存儲PC中設(shè)置的手機(jī)號碼和發(fā)送指令,，再將SIM卡中的消息進(jìn)行提取和解析，然后通過紅外將控制指令串行送入另一單片機(jī)中,，該單片機(jī)將串行指令進(jìn)行解析,，發(fā)出家電繼電器開關(guān)控制指令。
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