智能空調遠程控制系統的設計

方飛

廣東美的制冷設備有限公司 湖北武漢 430056

隨著各種電信、互聯網新技術的發展，數字化智能家居應運而生，使得人們可以通過手機或電話在任何時候、任意地點對家中的任意電器進行遠程控制。對于無需紅外遙控的家居電器，一般需要各種傳感器采集信號數據，再經過單片機進行數據處理，借助電信或互聯網模塊進行遠程控制。而對于像電視、空調等由紅外控制的家電，其遠程控制過程相對復雜，需要增加學習型遠程紅外遙控功能。為了解決遠程紅外遙控的問題，本文針對智能空調遠程控制系統進行了研究。

1 智能空調產品調研

1.1 室內污染物的凈化

由于環境問題的日益突出及污染的危害性，凈化功能已經成為空調的基礎功能。美的采用新一代靜電空氣殺菌濾清技術，空調送出的永遠是舒適、健康、環保的清風；格力空調的過濾網具有防霉抗菌的功能，這種過濾網可以有效過濾到房間的空氣，能為居室打造更為健康的生活環境。

1.2 舒適健康的送風模式

空調送風的速度、方向等方面直接影響用戶體驗。利用智能化的數據反饋，設計舒適健康的送風模式，避免長期使用空調引起感冒、頭痛等健康問題。在送風功能上，格力空調新悅風系列創新出運動雙導風板結構設計，通過上下導風板獨立控制，改變雙導風板送風軌跡，實現運動送風，使暖風近距離落地，冷風不吹人[1]。

1.3 個性化環境模式的定制

從人的角度出發，可根據用戶生活情境（如睡眠、運動等）制定個性化環境模式，體現出智能空調的舒適健康性能。美的空調今年推出的Air 空間站是一款集加濕器、除濕器、空氣凈化器、清新器及空調5 大功能的微氣候調節器。

2 系統方案設計

智能空調遠程控制系統組成如圖1 所示。本系統的硬件模塊包括：STC89C52 單片機，GSM 通信模塊，紅外學習模塊，繼電器，LCD1602 液晶顯示器。雖然紅外遙控在家電產品中有廣泛應用，但各產品的遙控器不能相互兼容。本系統采用紅外學習模塊，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射信號的波形進行測量，然后將測量的數據回放，只關心發射信號波形中的高低電平的寬度，不管其如何編碼。可遠程遙控不同型號的空調。

圖1 系統設計框圖

2.1 紅外學習模塊電路

針對紅外控制系統而言，其有多部分構成，如電源模塊、串口電路模塊、ARM 處理器、無線通信模塊及紅外學習模塊等。對于此系統的ARM 處理器而言，選用的是ARMcortexA8 嵌入式開發板pcDuino（LinkSrite 公司產）。其核心處理器選擇的是AllwinnerA10。DRAM 的容量是1GB，而板載存儲為2GBFlash，與Arduino 接口完全兼容。其實為一個性價比、性能皆高的迷你PC平臺，能借助內置的HDMI接口，將視頻輸出至顯示屏或電視上，可運行諸如Ubuntu 等PC 操作系統。

①串口電路設計。對于pcDuino 開發板來講，其設置有USB接口2 個，而紅外學習模塊所選用的是USB0 接口，借助此接口，不僅能完成數據傳輸，而且還能進行命令交換。因紅外學習模塊與pcDuino 間的通信，需借助USB 轉串口模塊來達成，所以系統在電平轉換信號方面，選用的是CH341T 芯片。②無線通信模塊。在pcDuino 開發板上，并無無線通信模塊，因此需要借助外接模塊來獲得無線通信功能。當前比較常用的無線技術為RFID、ZigBee、Wifi 等，其中，針對Wifi 通信來講，其擁有WPA2 安全性能，而且還有著比較高的傳輸速率以及比較大覆蓋范圍，因而能夠較好的滿足本系統的數據通信需要。將WIFI-PCDUINO（pcDuino 官方）當作系統的無線通信模塊，其內部選用的芯片類型為RT5370，不僅支持USB2．0，而且還支持IEEE802．11/B/G/N標準，數據傳輸速率為150Mbps，而最高工作頻率為2．473GHz，最低為2．411GHz，因為在多類型嵌入式操作系統中，其均能運行。③紅外學習模塊。為了能強化職能加劇控制系統的整體穩定性，降低開發難度，減少開發時間，將紅外學習模塊（全方位下載型紅外遙控學習模塊）應用于此系統中，此模塊能夠對市面上約99% 的遙控器進行學習（如DV、投影儀、空調及電視等）。另外，其采取的是以電器為單位組織，能夠同時支持多種電器，且無電時數據也不會丟失；還需要指出的是，其還能同時控制多個設備，指令比較簡單。④電源模塊。系統供電所采用的是9V 直流電源，而pcDuino 與紅外學習模塊的供電電壓都是+5V，這里，借助7805變壓芯片，把9V 電壓向+5V 輸出轉變[2]。

2.2 GSM 短信模塊

GSM 通信模塊電路。本GSM 通信模塊用的是SIM900A 模塊，模塊的引腳TX 與單片機RX 相接，模塊RX 引腳與單片機引腳TX相接。濾波電容C4 與并聯在電源電路輸出端，可使短信發送模塊更穩定，可使電源直流輸出平滑穩定，降低了交變電流對模塊工作正常性能的影響。GSM 模塊用的是UART 通信協議，UART 協議是一種通用數據總線的名稱，用于異步通信，在SIM900A 中用于主機與通信設備之間的通信。

3 結語

通過引入學習型遠程紅外遙控和GSM 通信網絡，實現智能空調遠程控制系統的設計，打破了空間限制，解決了以往遠程控制電器的通信方式如固有電話撥號、以太網、集成系統等帶來的易遭破壞、功耗大、成本高等問題，讓節省資源更方便、使用起來更便捷。同時，該智能空調遠程控制系統設計小巧，功耗低，操作容易，擴展能力強，可廣泛應用于圖書館，學校課室等領域，其應用前景十分廣闊[3]。