一种家电无线控制终端的设计与实现

本文基于MSP430F149单片机和蓝牙模块，设计出了可以通过智能手机实现对各种家用电器进行遥控和管理的智能系统。它是一种可以识别和学习红外遥控编码，对需要红外遥控的设备实现手机万能遥控，对非遥控类设备实现无线管理的智能终端。同时还具有万年历及时间显示，室内温度监测等实用功能。

【关键词】无线控制 智能遥控 红外学习 单片机

随着社会科技的发展，生活品质的提高，人们对于家居设备的无线智能控制需求日渐增加，目前家居设备的无线控制方式主要以专用的红外遥控器为主，然而需要遥控控制的电器、家居物品种类越来越多，随之家中的遥控器数量也越来越多，日常存放使用都很不方便；而手机是人们随身携带的必备物品，如果将各种遥控器的信号采集到一个能发射信号的终端设备中并把该设备与手机进行数据连接，那么则可以通过手机控制该终端对电器发出需要的指令，从而取代原有的众多遥控器，同时该终端还可以对其他非遥控类电器通过继电器进行控制和管理，用手机实现无线控制。并且手机端的控制软件还整合了互联网功能，那么在充当电视遥控器时就不只是传统遥控器功能了，还具有网络分享、节目预告、精彩推荐等功能；由此可见，通过此方案可以使对各类家电的管理控制更加智能、方便。

1 总体设计

系统硬件设计选取MSP430F149作为主控芯片，硬件设计涉及以下几个方面：温度传感器信息采集电路，实时时钟信息采集电路，液晶显示电路，蓝牙模块接驳电路，红外信号接收电路，红外发射电路，按键电路，LED指示电路，按键复位电路，继电器控制电路等。系统的各个模块相互独立，必要时可以关闭部分功能来节约电能。系统的程序设计采用事件触发结构以最大限度的发挥MSP430单片机的低功耗性能，总体程序结构图如图1所示。系统可实现的的功能如下：对各种电器遥控器的红外指令的学习功能和红外遥控功能；对非遥控类电器实现手机无线控制管理功能；精确的万年历时间显示；室内温度实时监测；可设置的定时开关机功能。

2 系统关键硬件设计

根据设计方案的要求，同时为了增强系统的可扩展性，硬件系统采用单元模块化设计，各部分之间相互独立。关键硬件部分如下：

（1）处理器。MCU采用TI公司的16位微处理器MSP430F149，配备8MHz晶振具有125ns指令周期，低功耗等特点，非常适合本设计的快速响应和低功耗要求。

（2）红外捕获和发射模块。红外捕获采用HS0038B红外接收头将采集到的红外脉冲信号转换成高低电平信号，并传送给MCU分析与处理，发射部分采用通用红外发射LED，能发送可以被家电接收的940nm波长的红外信号。

（3）蓝牙模块。蓝牙通讯采用CH05主从一体蓝牙模块，配置为9600波特率，8位数据，无校验，与MCU的RXD、TXD串口相连，用于MCU和手机之间的数据和指令传输。

（4）温度及时间获取模块。温度的监测采用DS18B20传感器，该传感器为单总线传输，测量精度为0.5℃。实时时钟采用DS1302时钟芯片，并为该芯片配备了具有6PF负载电容的32.768KHZ晶振，保证其精准走时。

3 系统软件设计

本文中MCU的编程使用了IAR EW集成开发软件，程序主要由温度传感信息处理，时钟信息获取与设定，红外编码与解码，按键信息的判断与处理，串口数据通信，液晶驱动几部分组成。

红外发射程序执行时，将待发送的二进制数据调制成一系列的脉冲信号后发射出去。这种遥控码具有以下特征：采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.565 ms、间隔0.56 ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565 ms、间隔1.685 ms、周期为2.25 ms的组合表示二进制的“1”，红外载波可以使用单片机内部的定时器的PWM功能实现。

红外接收程序中，使用MSP430单片机的捕获模块TimerA0对红外信息进行解码，将红外波形转化为二进制数据。该红外接收功能模块采用状态机建模的方法编写，将接收到的红外信息处理后回传给手机。

串口通信程序完成MCU与上位机的串行数据通信，串口接收数据采用中断的方式，串口发送数据采用查询的方式。

4 总结

本系统采用MSP430F149与各个单元电路组成家电控制的终端，并通过蓝牙与智能手机相连，实现了通过手机对各种家电、家居设备的智能无线控制，不仅具有控制方便，灵活性强，拓展性强的特点，还通过JAVA环境开发出完善的上位机控制软件，拥有独立的数据库用于存放学习到的各种遥控器的红外编码，使无线控制更加方便智能。

参考文献

[1]李建华.实用遥控器原理与制作[M].北京：人民邮电出版社，1996.

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[5]方华超.基于GSM手机的无线遥控系统[J].电脑与电信，2010，09（45）.

作者单位

北京联合大学 北京市 100101