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(多图) 智能家居中红外遥控模块的设计方案

中国矿业大学信息与电气工程学院 宋志月 华刚?? 2011年09月13日 ?? 收藏0

  摘要:本文通过遥控技术和单片机的相互结合设计在智能家居应用的灯光控制系统,该系统是基于单片机的控制系统,用遥控的方式对系统灯光进行控制。本方案主要解决信号的发射和接收,在信号的处理接收之后对不同信号的程序处理,通过软件编程实现对灯泡的开关和亮度调节。

  0 引言

  智能家居是指利用先进的计算机技术、网络通信技术、综合布线技术 ,将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起 ,通过统筹管理 ,让家居生活更加舒适、安全、有效。

  与普通家居相比 ,智能家居不仅具有传统的居住功能 ,提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间;还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具 ,提供全方位的信息交互功能,帮助家庭与外部保持信息交流畅通,优化人们的生活方式 ,帮助人们有效安排时间,增强家居生活的安全性、舒适性,甚至合理控制各种能源的使用。

  出门在外,您可以通过电话、电脑来远程遥控您的家居各智能系统,例如在回家的路上或下班前提前打开家中的空调和热水器;到家开门时,借助门磁或红外传感器,系统会自动打开过道灯,同时打开电子门锁,安防撤防,开启家中的照明灯具和窗帘迎接您的归来;回到家里,使用遥控器您可以方便地控制房间内各种电器设备,可以通过智能化照明系统选择预设的灯光场景,读书时营造书房舒适的安静;卧室里营造浪漫的灯光氛围……这一切,您都可以在家里从容操作,一个控制器可以遥控家里的一切,比如拉窗帘,调整窗帘、灯光、音响的状态,给浴池放水并自动加热调节水温;在公司上班时,家里的情况还可以显示在办公室的电脑或手机上,随时查看;门口机具有拍照功能,家中无人时若有来访者,系统会拍下照片供您回来查看,室内安装有网络视频摄像头,可以在互联网上查看室内的情景并进行控制。

  随着人们生活水平的提高和电子技术的发展,家居智能化已经开始走进了我们日常的生活。人们已经不满足于按键式的手动开关来控制灯具,从而开发出了智能化水平更高的专业照明控制的遥控系统,其成本低,质量高,应用灵活方便。而由于具有体积小、功耗低、功能强、成本低的特点,红外线遥控已经是目前应用最广泛的一种通信和遥控手段。

  1 红外线遥控基本原理

  红外线遥控就是利用红外线(又称红外光)来传递控制信号,实现对控制对象的远距离控制。具体来讲,就是由发射器发出红外线指令信号,由接收器接收下来并对信号进行处理并识别,再通过相应的控制芯片,最后根据接收到的不同信号实现对控制对象的各种功能的远距离控制。

  红外线发射器由指令按键、信号产生电路、频率调制电路、驱动电路及红外线发射器件组成,如图1 所示。当指令键按下时,指令信号产生电路便产生所需要的控制指令信号。

  这里的控制指令信号是以某些不同的特征来区分的。常用的区分指令信号的特征是频率特征和码组特征,即用不同的频率或不同的编码的电信代号代表不同的指令。这些不同的指令信号经过频率调制,最后由驱动电路驱动红外线发射器件,发出红外线遥控指令信号。

图1 红外线发射的组成

图1 红外线发射的组成

  红外接收器由红外线接收器件、前置放大电路、信号解调电路、指令检测电路组成,如图2。当红外线接收器件接收到发射器的红外线指令信号时,它将红外光信号变为电信号并送入前置放大器进行放大,再经解调器解调后由指令信号检出电路将指令信号检出,实现各种操作。

图2红外线接收器的组成

图2红外线接收器的组成

  要实现系统的遥控功能,就必须先选择信号指令传送的方式。根据遥控的方式和使用者场合不同,可以把这些控制信号特征进行各种组合编码。如电压极性的组合方式,电信号相位的组合方式,电信号幅值的组合方式,频率的组合方式,脉冲的宽度、相位、幅度等参数的组合方式及脉冲编码组合方式等。脉冲编码组合方式具有指令容量大,抗干扰能力强,保密性好及便于用逻辑电路来实现等优点,得到了广泛的应用。

  2 系统硬件电路设计方案

  红外遥控电路由发射电路和接收电路组成,发射部分由按键开关电路、控制芯片和红外发射电路三部分组成。当按下遥控按钮时,单片机产生相应的控制信号,经红外发射二极管发射出去。接收部分由红外接收头、控制芯片、调光电路组成,当红外接收器接收到控制脉冲后,经单片机处理,判断是否对电灯进行调光或开关,根据需要执行相应的操作,接收系统采用的是5 伏单电源电压供电。如下图所示:

图3 系统设计框图

图3 系统设计框图


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智能家居? 红外遥控? AT89C51?

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