基于單片機(jī)的家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

宗軍林 張文靜* 沈陽工學(xué)院信息與控制學(xué)院

關(guān)鍵字：單片機(jī) 家庭遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

引言：智能家電，也叫智能家居，在國外常用Smart Home表示。與智能家電含義近似的有家庭自動(dòng)化（Home Automation）、電子家庭（ElecctronicHome、E-home）、數(shù)字家園（Digital Family）、家庭網(wǎng)絡(luò)（Home Net/Networks for ome）、網(wǎng)絡(luò)家居（Network Home）、智能家庭 /建筑（Intelligent Home/Building），在我國香港和臺(tái)灣等地區(qū)，還有數(shù)碼家庭、數(shù)碼家居等稱法。智能家居是以各種家電設(shè)備為基礎(chǔ)平臺(tái)，綜合網(wǎng)絡(luò)通信、信息家電、設(shè)備動(dòng)化等技術(shù)，將系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理集成為一體的高效、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境，而智能家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)即是實(shí)現(xiàn)其的一個(gè)重要手段。

智能家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)可以定義為一個(gè)利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信、自動(dòng)控制等技術(shù)，將與家庭生活有關(guān)的各種應(yīng)用子系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起，通過綜合的家庭范圍內(nèi)的本地管理與控制以及來自家庭之外的遠(yuǎn)程管理與控制，特別是基于互聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程管理與控制，讓家庭生活更舒適、有效和便捷。與普通家電相比，智能家電不僅具有傳統(tǒng)功能，還能提供舒適、高效、便捷、具有高度人性化的控制方式；將一批原來死板的家居設(shè)備結(jié)合在一起轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂小爸腔邸钡墓ぞ撸峁┤轿坏男畔⒔粨Q功能，實(shí)現(xiàn)家電控制的實(shí)時(shí)暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效地安排時(shí)間，增強(qiáng)家庭生活的高效性，并為家庭節(jié)省能源費(fèi)用等。

本文主要從硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)等方面介紹基于單片機(jī)的家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的方式。

1 硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)由nRF2401、獨(dú)立按鍵輸入、LED指示燈、LCD顯示、繼電器控制、電源、單片機(jī)最小系統(tǒng)等硬件電路部分以及相應(yīng)的軟件部分構(gòu)成。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)原理框圖

在現(xiàn)代智能化設(shè)備與儀器中，用戶交互界面越來越受到重視。本課題中，也考慮到用戶可視化界面的設(shè)計(jì)。通過LCD1602顯示屏，實(shí)時(shí)顯示電器的開關(guān)狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程家電控制系統(tǒng)的良好的用戶交互功能。

2 軟件設(shè)計(jì)

采用模塊化的設(shè)計(jì)是軟件設(shè)計(jì)的一個(gè)重要思想，它是把一個(gè)大的任務(wù)進(jìn)行分解，后組成許多個(gè)小的任務(wù)，分別把這些小任務(wù)的子程序編制實(shí)現(xiàn)，然后按照總體要求組裝子程序，就可以把這個(gè)大任務(wù)實(shí)現(xiàn)了。這種思路顯得特別優(yōu)越對(duì)于可重復(fù)使用的子程序來說。

基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程家電控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)中不可缺少的環(huán)節(jié)，貫穿了整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，是本次設(shè)計(jì)能夠完成的最重要的環(huán)節(jié)之一。

接收主程序的流程圖如圖2所示。發(fā)送主程序的流程圖如圖3所示。

圖2 接收主程序的流程圖

圖3.發(fā)送主程序的流程圖

整個(gè)系統(tǒng)上電后，從主程序開始運(yùn)行，首先對(duì)硬件外設(shè)nRF2401無線模塊、DS18B20溫度傳感器、獨(dú)立按鍵和LCD1602液晶屏進(jìn)行初始化。初始化完成后，發(fā)送端然后進(jìn)入主循環(huán)，開始進(jìn)行獨(dú)立按鍵掃描，有按鍵按下時(shí)，發(fā)送數(shù)據(jù)到接受端，然后進(jìn)入接收模式，判斷發(fā)送端的溫度狀態(tài)，從而根據(jù)溫度可以控制家電的開關(guān)狀態(tài)，并且將溫度和家電的狀態(tài)顯示在LCD1602液晶屏；而在接收端等待接收數(shù)據(jù)，并且讀取DS18B20的溫度數(shù)據(jù)，將溫度數(shù)據(jù)和家電的狀態(tài)發(fā)送到發(fā)送端。

3 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

經(jīng)過硬件與軟件聯(lián)調(diào)，基于單片機(jī)的家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案基本能夠滿足智能化的要求。實(shí)現(xiàn)智能家電的控制系統(tǒng)的效果。