摘 要： 研制了智能家電的手機控制系統(tǒng)，能通過手機短消息控制家庭內的各種家電的開關。在控制系統(tǒng)中植入手機SIM卡，并在PC機中設置可接收手機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中，單片機內根據收到消息通過紅外傳輸將電開關控制指令傳送至另一單片機，該單片機控制著家電繼電器開關，通過繼電器的控制實現(xiàn)家電的斷開與閉合。
關鍵詞： 智能家電；手機；紅外收發(fā)；單片機
隨著科技日益發(fā)達和生活質量不斷提高，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，已經從只關心家電的單項功能轉向追求家電品位和控制的便捷性。移動信息技術的發(fā)展為家電遠程遙控提供了可能。將信息技術與家電控制技術融合，在很大程度上實現(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，遠程監(jiān)控作為一種理想的有效的而且快捷方便的實現(xiàn)途徑已經被廣泛采用[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]，國外也結合藍牙技術和蜂窩手機進行智能家電控制的研究[12]。
本文中，針對目前這個需求設計了一套手機遠程控制家電的系統(tǒng)。通過手機的短消息發(fā)送消息至室內控制系統(tǒng)，室內控制系統(tǒng)集中解析該消息，然后控制系統(tǒng)通過紅外向家電開關系統(tǒng)發(fā)送開關指令。其中家電開關系統(tǒng)由紅外接收部分和繼電器開關組成，紅外接收到控制系統(tǒng)的開關指令之后，通過單片機的轉換來控制繼電器的觸發(fā)，從而實現(xiàn)家電開關的控制。
1 智能家居系統(tǒng)的總體設計
本設計方案主要包括三大模塊：PC桌面設置軟件、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控制系統(tǒng)。圖1為本設計方案的系統(tǒng)框圖。
PC桌面設計軟件主要是用來設置能接受的手機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，號碼設置之后，系統(tǒng)軟件自動對接收到的短信指令進行鑒權，如果短信來自允許的操作人員，則按照指令進行操作；如果短信來自允許的操作人員以外的人，則對短信進行丟棄；控制電器開或者關的指令，可以通過操作終端進行修改；例如：原來設定OPENA為開電器A；CLOSEA為關電器A；可以通過操作終端修改為：111A為開電器A；222A為關電器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短信、控制紅外發(fā)射以及接受PC機的設置控制，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)希望進行何種操作，據此對電器的繼電器開關進行相應的開關機操作，其中接收紅外和控制家電繼電器開關系統(tǒng)為圖1中的控制板B。
2 系統(tǒng)設計及原理
PC機桌面設置軟件完成對使用者電話號碼設置及使用者對電器進行操作的具體指令的設置。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備分別設置三個指令識別碼。如“111”、“222”和“333”。發(fā)送短信指令：在無線MODEM上安裝上一個手機SIM卡，任何一個手機用戶可以發(fā)送短信控制三個電器設備的開關，發(fā)送指令格式為：開電器設備“X1電器設備識別碼X”，關電器設備“X0電器設備識別碼X”，如按照圖2所示的設置。
控制板A主要由單片機SST89E516、串并轉換芯片XR16L2551、串口電平轉換芯片MAX202E、外部RAM 62256、外部ROM X5045&看門狗、紅外發(fā)射器IR333和無線MODEM構成。單片機SST89E516外接ROM和RAM，通過串口和PC機通信。采用中斷的方式從P0數(shù)據口獲得無線MODEM數(shù)據，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SST89E516只有一個串口，而控制板A和PC機進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換成并口與單片機SST89E516進行通信。該設計采用串并轉換芯片XR16L2551完成這一功能，它具有雙向雙通道的串并轉換功能，目前雖只使用了其中一個通道的串并雙向轉換，但是為該設計在將來的擴展應用提供了可發(fā)展的空間。從無線MODEM端過來的串行數(shù)據MTP_DATA、PTM_DATA通過XR16L2551轉換成并行數(shù)據由單片機D0~D7讀取。PC和單片機之間、無線MODEM和單片機之間的電平轉換都由MAX202E完成?？紤]到與無線MODEM通信的指令占用空間較大，故外加RAM用于存儲程序運行中間數(shù)據，實驗中外部RAM為RAM 62256，其空間是32 KB。為了防止單片機程序跑飛，在電路中設置了外部ROM X5045&看門狗，該器件不但可以設定看門狗的時間，還可以在掉電后保存用戶手機號碼和家電控制指令數(shù)據。單片機通過AT指令控制無線MODEM。
控制板B主要由單片機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作為單片機的INT0的中斷響應信號。單片機SST89E516進行紅外波形解析后，識別命令并控制某個電器設備。
3 實驗結果
測試過程中，所需設備為PC機、SIM卡以及手機。將SIM卡裝入系統(tǒng)中，通過PC機設置好手機號碼和指令代碼。若將家電的指令代碼設置為“111”，“222”和“333”之后，發(fā)送短信“X0111X”或“X1111X”后，等待30 s成功控制電器設備A關閉或開啟。發(fā)送短信“X0222X”或“X1222X”后，等待60 s成功控制電器設備B關閉或開啟。發(fā)送短信“X0333X”或“X1333X”后，等待90 s成功控制電器設備C關閉或開啟。
研制了智能家電的手機控制系統(tǒng)。通過單片機的控制和調節(jié)，先存儲PC中設置的手機號碼和發(fā)送指令，再將SIM卡中的消息進行提取和解析，然后通過紅外將控制指令串行送入另一單片機中，該單片機將串行指令進行解析，發(fā)出家電繼電器開關控制指令。
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