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家用的wifi智能遥控器的开发

更新时间:2022-05-05    浏览次数:88

一、引言

由于红外线遥控器价格低廉、技术成熟等优势,现在很多智能家电设备还是使用红外线遥控器控制,包括电视机、空调、DVD播放机、电视机顶盒等等。然而,随着家庭中智能家电设备的增加,红外遥控器的数量也在增加。一个家庭使用的遥控器数量从几个到十几个不等,会带来三大问题:

(1)大量的遥控器给用户的使用和管理带来不便;

(2)红外线遥控器使用的一次性碱性电池,废弃后会对环境造成很大危害;

(3)遥控器意外损坏后,很难找到匹配的遥控器。

基于安卓手机wifi的家用wifi智能遥控器,可以同时控制多种不同品牌和型号的家电,取代传统的实物遥控器,实现“一个家庭只需一个遥控器就可以控制所有红外线遥控家电设备”的目标,大大减少遥控器的数量和一次性电池的使用量,为人们创造一个便捷、舒适、环保、节能的家居环境。


二、系统的结构

整个系统主要包括客户端软件和WiFi转红外模块。客户端通过WiFi将编码后的数据传输给WiFi转红外模块,然后WiFi转红外模块根据编码规则向内部红外发射模块发送指令,实现红外数据的传输。

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(一)家用wifi智能遥控器客户端的组成

1、键码数据包的收集与设计

(1)键码数据包的采集

红外线遥控器的编码格式通常是NEC。

NEC格式的特点:38kHz载波频率,9ms+4.5ms引导码间隔,使用16位客户代码,8位数据代码,8位取反的数据代码。

随着家用电器的种类和型号越来越多,相应的遥控器也越来越多,为了管理、访问和更新家用电器遥控器的红外编码,需要为各种乱码建立一个数据包。

(2)遥控器按键数据包的设计

由于红外协议不同,互不兼容,直接发送红外数据会使wifi转红外模块的处理很复杂。因此,采集各种红外协议的数据,根据用户自定义的编码规则进行多种协议编码化,并存储在后台数据库中。

为了使按键界面与遥控器数据包匹配,定义数据包格式如下:

文件起始标志位4位。

键码属性128位:设备信息,获取中文字库编码和ASCII码。

载波频率4位:35-42kHz;分辨率为0.5kHz,以适应不同载波的遥控器。

键码编码:对遥控器界面软件的所有按键进行编码,键码数量根据实际红外协议确定。


2、遥控器界面软件的设计

(1)数据库设计

Android操作系统采用标准的SQLite数据库,并提供数据库管理相关的API。SQLiteOpenHelper类中的onCreate()回调方法和onUpdate()回调方法用于创建和打开遥控器的各种红外码表,并存储在数据库中,方便数据的及时更新。

(2)按键与数据包匹配

在手机界面中,每个按键都与其对应的红外代码相匹配,即按键功能与数据库中的各种遥控器数据相连接。通过调用getReadableDatabase()方法,当用户按下按键时,软件会找到数据包,并将与按键连接的数据包数据,即控制家电对应的红外代码,以wifi的形式发送给wifi转红外模块。


(二)WiFi转红外模块

该模块负责数据接收和红外发射。包括wifi数据接收和传输、串行数据分析和红外电平发射。wifi芯片USR-WIFI232用于提供WiFi信号并获取客户端发送的数据,然后通过串口将数据传输到中央控制CPU。

该模块内部采用单片机作为中央控制CPU,处理编码化数据和红外协议的转换。由于单片机其价格低廉,资源充足,功能满足中央控制CPU的要求,所以采用单片机作为中央控制CPU。在单片机程序中设置多个红外协议入口点,在编码化数据传送到单片机后,根据自定义的编码规则查找对应的红外协议入口,从而传送对应的红外级别。

中央控制功能的硬件电路由单片机最小系统和红外发射电路组成。中央控制CPU程序包括定时器功能、串行数据读取功能和红外电平控制功能。定时器功能主要用于产生载波并叠加红外信号,以提高红外信号在空气中传播的抗干扰能力。串口数据读取,分析wifi芯片传输的数据,根据自定义的编码规则进入不同的红外协议功能函数。红外电平控制功能实现特定的红外协议函数,通过串口读取该功能提供的数据,发出匹配的红外信号。


三、实验测试

本实验使用了一种特殊的红外测试仪器,可以监测到红外信号并显示其波形。安装在客户端的安卓手机和wifi转红外模块与实物遥控器进行对比。将实物遥控器和wifi转红外模块对准红外测试仪器。按下实物遥控器的一个按键后,观察红外测试仪器显示的波形;然后在安卓手机上按下相应的遥控器按键后,观察红外测试仪器上的波形。

由此可以看到,客户端安装的安卓手机和wifi转红外模块,可以实现实物遥控器的功能。


四、结束语

本项目设计的新型遥控器运行在安卓手机上,实测数据证明,其实现的功能与原配的实物遥控器性能一致,完全可以替代现有的各种实物遥控器,实现实物遥控设备的数据化,减小成本。因为是基于安卓手机平台,所以具有成本低、扩展性好、“一机多控”、环保、智能等优点,当作品成熟时,它具有很高的市场价值。

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