基于安卓手机wifi的智能遥控器设计

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一、引言
       
        由于红外遥控器价格低廉、技术成熟等优点，许多智能家电设备仍普遍采用红外遥控器进行控制，包括电视、空调、DVD机、电视机顶盒等等。然而，随着家庭中智能家电设备的增多，红外遥控器数量也在增加，一个家庭使用的遥控器数量少则数个，多则十几个，这会带来三大问题：
        （1）数量众多的遥控器给使用者带来使用和管理上的不便；
       
       
        （2）红外遥控器使用的一次性碱性电池，废弃后给环境带来极大的危害；
       
       
        （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的家用智能遥控器，可同时控制多个不同品牌不同型号的家用电器，取代传统的实物遥控器，实现“一个家庭只需一个遥控器即可控制所有红外遥控的家电设备”的目标，极大减少遥控器数量和一次性电池的使用量，为人们创造便捷舒适、环保节能的居家环境。
       
        二、系统的结构
       
        整个系统主要包括客户端软件、WiFi转红外模块，如图1所示。客户端软件通过WiFi，将已编码的数据通过WiFi传送至WiFi转红外模块，然后WiFi转红外模块根据编码规则，传递指令至内部红外发射模块，实现红外数据的发送。

       
       
        图1 系统框图

       
        （一）家用智能遥控器客户端的构成
       
        1.码数据包的采集与设计
       
        （1）键码数据包的采集
       
        红外遥控器的编码格式通常有NEC.
       
        NEC格式的特征：使用38kHz载波频率，引导码间隔是9ms+4.5ms，使用16位客户代码，使用8位数据代码和8位取反的数据代码。
       
        随着家庭电器种类、型号的不断增多，相对应的遥控器也随之增加，为了便于管理、存取与更新家电遥控器的红外代码，需要为繁多冗杂的代码建立一个数据包。
       
        （2）遥控器按键数据包的设计
       
        由于红外协议各不相同，并且又相互不兼容，所以直接发送红外数据会导致WiFI转红外模块处理十分繁琐。因此，收集多种红外协议数据，按照自定义编码规则，将多种协议编码化，并保存于后台数据库。
       
        为了实现按键界面与遥控器数据包的匹配，定义数据包格式如下：
       
        文件起始标志位4位。
       
        键码属性128位：设备的信息，访问中文字库编码、ASCII码。
       
        载波频率4位：35-42kHz；分辨率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，键码位数根据实际红外协议确定。
       
        2.控器界面软件的设计
       
        （1）数据库设计
       
        安卓操作系统采用标准SQLite数据库，提供管理数据库相关的API.利用SQLiteOpenHelper类中的onCreate（）Call Back方法以及onUpdate（）Call Back方法创建与打开各种遥控器红外代码表Table，存进数据库中，方便数据的及时更新。
       
        （2）按键与数据包匹配
       
        在手机界面中，每个按键都与其相对应的红外代码相匹配，即按键功能与数据库中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，软件会查找数据包，将与该按键相连的数据包数据，即相对应的控制家电的红外代码以WiFi的形式发送至WiFi转红外模块。
       
        （二）WiFi转红外模块
       
        本模块负责数据接收、红外发射。包含WiFi数据接收与传送、串口数据解析、红外电平发射。采用WiFi芯片USR-WIFI232，提供WiFi信号及获得客户端所发送数据，再将数据通过串口传送至中控CPU.
       
        本模块内部采用单片机作为中控CPU，处理编码化数据与红外协议的转化。由于单片机价格低廉，资源足够，功能满足中控CPU的需求，因此，采用单片机作为中控CPU.在单片机程序中设置多个红外协议入口点，当编码化的数据传送至单片机后，按照自定义的编码规则，寻找对应的红外协议入口，从而发射对应的红外电平。
       
        中控CPU功能硬件电路由单片机最小系统及红外发射电路成。在中控CPU程序中，包含定时器功能、串口数据读取功能、红外电平控制功能。中控CPU的程序流程图如图2.定时器功能主要是用于产生载波，并与红外信号叠加，从而提高红外信号在空气中传播的抗干扰能力。串口数据读取，将WiFi芯片传递的数据加以分析，按照自定义的编码规则，进入不同的红外协议功能函数。红外电平控制功能，实现具体的红外协议函数，通过串口读取功能提供的数据，发射出匹配的红外信号。

       
       
        图2 中控CPU流程图

       
        三、实验测试
       
        本次试验采用专用的红外测试仪器，可以监测到红外信号并将其波形显示出来。采用安装客户端的安卓手机及WiFi转红外模块，对比于实物遥控器。将实物遥控器、WiFi转红外模块都对准红外测试仪器。按下实物遥控器的某个按键之后，观察红外测试仪器显示的波形，如图3所示；接着按下安卓手机上对应的遥控器按键后，观察红外测试仪器上的波形，如图4所示。

       
       
        图3 实物遥控器按键的红外波形
       
       
        图4 智能遥控器按键的红外波形

       
        由图3、图4可以看得出，安装客户端的安卓手机及WiFi转红外模块可以实现实物遥控器的功能。
         
       
        四、结束语
       
        本项目设计的运行在安卓手机上的新型遥控器，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，完全可以取代现有的各种实物遥控器，实现实物遥控设备数据化，降低成本。由于它基于安卓手机平台，具有成本低、扩展好、“一机多控”、环保、智能等优点，作品成熟后，具有较高的市场应有价值。