方飛
廣東美的制冷設備有限公司 湖北武漢 430056
隨著各種電信、互聯(lián)網(wǎng)新技術的發(fā)展,數(shù)字化智能家居應運而生,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進行遠程控制。對于無需紅外遙控的家居電器,一般需要各種傳感器采集信號數(shù)據(jù),再經(jīng)過單片機進行數(shù)據(jù)處理,借助電信或互聯(lián)網(wǎng)模塊進行遠程控制。而對于像電視、空調等由紅外控制的家電,其遠程控制過程相對復雜,需要增加學習型遠程紅外遙控功能。為了解決遠程紅外遙控的問題,本文針對智能空調遠程控制系統(tǒng)進行了研究。
由于環(huán)境問題的日益突出及污染的危害性,凈化功能已經(jīng)成為空調的基礎功能。美的采用新一代靜電空氣殺菌濾清技術,空調送出的永遠是舒適、健康、環(huán)保的清風;格力空調的過濾網(wǎng)具有防霉抗菌的功能,這種過濾網(wǎng)可以有效過濾到房間的空氣,能為居室打造更為健康的生活環(huán)境。
空調送風的速度、方向等方面直接影響用戶體驗。利用智能化的數(shù)據(jù)反饋,設計舒適健康的送風模式,避免長期使用空調引起感冒、頭痛等健康問題。在送風功能上,格力空調新悅風系列創(chuàng)新出運動雙導風板結構設計,通過上下導風板獨立控制,改變雙導風板送風軌跡,實現(xiàn)運動送風,使暖風近距離落地,冷風不吹人[1]。
從人的角度出發(fā),可根據(jù)用戶生活情境(如睡眠、運動等)制定個性化環(huán)境模式,體現(xiàn)出智能空調的舒適健康性能。美的空調今年推出的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5 大功能的微氣候調節(jié)器。
智能空調遠程控制系統(tǒng)組成如圖1 所示。本系統(tǒng)的硬件模塊包括:STC89C52 單片機,GSM 通信模塊,紅外學習模塊,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)采用紅外學習模塊,可以學習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,只關心發(fā)射信號波形中的高低電平的寬度,不管其如何編碼??蛇h程遙控不同型號的空調。
圖1 系統(tǒng)設計框圖
針對紅外控制系統(tǒng)而言,其有多部分構成,如電源模塊、串口電路模塊、ARM 處理器、無線通信模塊及紅外學習模塊等。對于此系統(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,而板載存儲為2GBFlash,與Arduino 接口完全兼容。其實為一個性價比、性能皆高的迷你PC平臺,能借助內置的HDMI接口,將視頻輸出至顯示屏或電視上,可運行諸如Ubuntu 等PC 操作系統(tǒng)。
①串口電路設計。對于pcDuino 開發(fā)板來講,其設置有USB接口2 個,而紅外學習模塊所選用的是USB0 接口,借助此接口,不僅能完成數(shù)據(jù)傳輸,而且還能進行命令交換。因紅外學習模塊與pcDuino 間的通信,需借助USB 轉串口模塊來達成,所以系統(tǒng)在電平轉換信號方面,選用的是CH341T 芯片。②無線通信模塊。在pcDuino 開發(fā)板上,并無無線通信模塊,因此需要借助外接模塊來獲得無線通信功能。當前比較常用的無線技術為RFID、ZigBee、Wifi 等,其中,針對Wifi 通信來講,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)當作系統(tǒng)的無線通信模塊,其內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標準,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,因為在多類型嵌入式操作系統(tǒng)中,其均能運行。③紅外學習模塊。為了能強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)時間,將紅外學習模塊(全方位下載型紅外遙控學習模塊)應用于此系統(tǒng)中,此模塊能夠對市面上約99% 的遙控器進行學習(如DV、投影儀、空調及電視等)。另外,其采取的是以電器為單位組織,能夠同時支持多種電器,且無電時數(shù)據(jù)也不會丟失;還需要指出的是,其還能同時控制多個設備,指令比較簡單。④電源模塊。系統(tǒng)供電所采用的是9V 直流電源,而pcDuino 與紅外學習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 輸出轉變[2]。
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RX 相接,模塊RX 引腳與單片機引腳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 中用于主機與通信設備之間的通信。
通過引入學習型遠程紅外遙控和GSM 通信網(wǎng)絡,實現(xiàn)智能空調遠程控制系統(tǒng)的設計,打破了空間限制,解決了以往遠程控制電器的通信方式如固有電話撥號、以太網(wǎng)、集成系統(tǒng)等帶來的易遭破壞、功耗大、成本高等問題,讓節(jié)省資源更方便、使用起來更便捷。同時,該智能空調遠程控制系統(tǒng)設計小巧,功耗低,操作容易,擴展能力強,可廣泛應用于圖書館,學校課室等領域,其應用前景十分廣闊[3]。