基于手機遠程遙控和物聯(lián)網(wǎng)技術的智能家居控制系統(tǒng)

4溫濕度傳感器

這里采用DHT-11型濕度傳感器，來實現(xiàn)室內溫濕度的檢測

5屋內溫度自動調節(jié)傳感器

通過設置在屋里的溫度傳感器，可以監(jiān)測到溫度有沒有超過設定值，如果超過了設定值，就自動打開吊扇或者通過學習型遙控裝置打開屋里面空調，調節(jié)室溫，這里采用板上集成的溫度傳感器。

6屋內亮度自動調節(jié)傳感器

通過設置在屋里的光照強度傳感器，可以監(jiān)控到屋里的光照強度，一旦屋里的光照強度在一定的范圍之外時候，通過控制百葉窗和屋里的照明燈裝置來調節(jié)屋里的光照強度，使屋內光線在一個最合適的亮度,這里采用板上集成對光照強度進行檢測。

3.1.4 GSM模塊的接口與設計

1 TC35模塊組成

Siemens公司的TC35模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊、供電模塊(ASIC)、閃存、ZIF連接器、天線接口六部分組成。作為TC35的核心，基帶處理器主要處理GSM終端內的語音、數(shù)據(jù)信號，并涵蓋了蜂窩射頻設備中的所有的模擬和數(shù)字功能。在不需要額外硬件電路的前提下，可支持FR、HR和EFR語音信道編碼。

2 TC35模塊通信電路

數(shù)據(jù)通信電路主要完成短消息收發(fā)、與微機機通信、軟件流控制等功能。TC35的數(shù)據(jù)接口采用串行異步收發(fā)，符合ITU-T RS-232接口電路標準，工作在CMOS電平(2.65V)。數(shù)據(jù)接口配置為8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無校驗位，可以在300bps～115kbps的波特率下運行，支持的自動波特率為4.8kbps～115kbps（14.4kbps和28.8kbps除外）。TC35模塊還支持RTS0/CTS0的硬件握手和XON/XOFF的軟件流控制。

3 TC35模塊與MCU連接方式

單片機與TC35一般采用串行異步通信接口，具有紅外和通信電纜兩種連接方式其中電平轉換及串口通信功能以TI公司的MAX3238芯片為核心，通信速度可設定，通常為19200bps。采用紅外接口的優(yōu)點是單片機系統(tǒng)與手機電氣隔離，相互不干擾，接口各自獨立，使用方便；缺點是通信距離較短，紅外傳播的方向性對接口相對位置有要求。采用電纜連接時，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃暂^好；其主要缺點是接口的電氣參數(shù)不兼容，設計不當時就會對手機的通信質量產(chǎn)生影響。這個單片機系統(tǒng)其實就是一個具有GPRS功能的GSM手機模塊加上單片機控制系統(tǒng)，GSM手機模塊主要是用來建立無線信道，接收和發(fā)出短消息。單片機系統(tǒng)用來控制手機模塊，并且對收到的短消息信息進行解釋并執(zhí)行，目前全國共有8種短消息格式包含從互聯(lián)網(wǎng)平臺發(fā)出的短消息。本系統(tǒng)采用通信電纜的連接方式。

3.1.4紅外學習遙控設計

1.紅外學習遙控的設想

對于空調、電視等需要紅外遙控器才可控制的紅外控制類家電僅靠接通交流電源是無法使其進入工作狀態(tài)的。因此本人提出使用紅外遙控進行對空調以及其他紅外電氣的控制方案，使系統(tǒng)具有的紅外學習功能可實現(xiàn)對這類家電的有效控制。又如紅外插座、紅外開關等，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，目前市面上常見的萬能遙控器只能對某幾種產(chǎn)品進行控制，不是真正的“萬能”。本系統(tǒng)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，由于只關心發(fā)射信號波形中的高低電平的寬度，不管其如何編碼，因此做到了真正的“萬能”。也為整個控制器的實現(xiàn)提供了良好的基礎。當用戶可以通過任意操作方式對這類家電進行控制時，紅外插座或開關會向受控電器發(fā)送相應的紅外遙控指令，從而控制電器的運行狀態(tài)。

2紅外學習遙控的實現(xiàn)

經(jīng)過充分的論證和研討，本系統(tǒng)采用各設備集中控制的方式實現(xiàn)。集中各設備的方法是首先對各設備的紅外遙控信號進行識別并存儲，然后在需要時進行還原，以控制對應設備動作。由單片機構成集中控制器，它是自學習與還原的核心部分，紅外接收部分由CX20106解調電路或一體化紅外接收頭組成，發(fā)射部分有紅外發(fā)光管極其驅動部分組成。

通常，紅外遙控器將遙控信號調制在38KHz的載波上，經(jīng)緩沖放大后送至紅外發(fā)光二極管，轉化為紅外信號發(fā)射出去。二進制脈沖碼的形式有多種，其中最為常用的是PWM碼(脈沖寬度調制碼)和PPM碼(脈沖位置調制碼)。PWM碼以寬脈沖表示1，窄脈沖表示0。PPM碼脈沖寬度一樣，但是碼位的寬度不一樣，碼位寬的代表1，碼位窄的代表0。

遙控編碼脈沖信號（以PPM碼為例）通常由引導碼、系統(tǒng)碼、系統(tǒng)反碼、功能碼、功能反碼等信號組成。引導碼也叫起始碼，由寬度為9ms的高電平和寬度為4.5ms的低電平組成（不同的遙控系統(tǒng)在高低電平上有一定的區(qū)別），用來標志遙控編碼脈沖的開始。系統(tǒng)碼也叫識別碼，它用來指示遙控系統(tǒng)的種類，以區(qū)別其他遙控系統(tǒng)，防止各種遙控系統(tǒng)的誤操作。功能碼也叫指令碼，它代表了相應的控制功能，接收機中的微控制器可根據(jù)功能碼的數(shù)值完成各種功能操作。系統(tǒng)反碼與功能反碼是系統(tǒng)碼與功能碼的反碼，反碼的加入是為了能在接收端校對傳輸過程中是否產(chǎn)生差錯。為了提高抗干擾性能和降低電源消耗，將上述的遙控編碼脈沖對頻率為38KHz（周期為26.3ms）的載波信號進行脈幅調制（PAM），再經(jīng)緩沖放大后送到紅外發(fā)光管，將遙控信號發(fā)射出去。

由于遙控器的二進制編碼脈沖有一定的寬度，而且它的高低電平均不斷的交替變化，因此容易讓我們想到一種容易且方便的方法，脈寬測量。雖然它的二進制脈沖的高低電平的寬度有所不同，但它們大都是毫秒級的，因而，采用單片機的定時器來測量它的脈沖寬度，然后存儲，還原是完全可以實現(xiàn)的。實際證明這種思路是可行的，而且電路簡單，容易實現(xiàn)。

應關系并且存儲到外部儲蓄器24C256中等待發(fā)送調用。

圖3.5-1 紅外學習遙控接收電路設計

圖3.5-2 紅外學習遙控發(fā)送電路設計

3.1.5電源電路設計

1． 5V開關電源穩(wěn)壓器電路

由于本控制系統(tǒng)單元電路較多對且對5V電源的要求比較高，其中TC35模塊的突發(fā)耗電電流峰值可達2.5A,故外加的穩(wěn)壓器件必須達到足以提供TC35和其他電路額定電流的條件。在本系統(tǒng)中,采用了開關電源芯片LM2576完成從12V到5V的轉換,作為對TC35終端和其他5V單元的供電。必須特別注意的是,如圖3.3-1由LM2576芯片完成開關電源轉換需要大功率的電感(100uH)和電容,以提高儲能的能力,達到單元電路的耗電需求。LM2576為5.0V3A開關電源穩(wěn)壓器。

圖3.3-1 5V開關電源穩(wěn)壓器電路