家用电器远程控制系统软件设计

蒋小祥

【摘要】智能家居已成为了当今的热门研究课题。智能家居控制系统给越来越多的人带来了生活便利。本文将对通过单片机与红外遥控系统的结合来实现家用电器的远程控制家用电器的远程控制系统的软件设计系统进行设计。

【关键词】家用电器；远程控制；系统软件；设计

1主程序设计

软件的基本工作原理是：单片机串行口拓展为并行口时对移位寄存器数据的不断查询和单片机对查询所得的数据的不断处理。在固定定时的情况下，单片机每隔一定时间就读取锁存来的串行数据，再根据不同的数据查表对比，然后跳转到相对应的指令操作地址入口，最后才执行对应的操作（即对事先约好的I/O口输出逻辑电平）【20】。与此同时单片机会用一定的计时功能来辅助主体程序的运行。

当通电时程序开始对硬件初始化，单片机对定时器0置初值及开中断等。然后单片机根据红外接收器接收内容进行判断，当输入密码正确时硬件上绿色指示灯亮起，系统进入控制功能，根据已设置好的1，2，3来分别控制三个继电器的开关，从而达到控制电器开关的目的。

2 红外接收程序设计

（1）NEC和RC5编码介绍

目前市场上的编解码芯片有很多，其中有东芝公司、SONY公司、三菱公司、JVC公司的编解码芯片，很多厂家都制订了不同的编解码通信协议，下面介绍两种兼容性好的编码形式：日本的NEC编码和荷兰的菲利普（RC5）编码。

RC5编码：

RC5编码由非利浦公司推出，其编码芯片有SAA3010，SA3006等，是应用很广泛的一种编码方式。

RC5编码采用双相位编码方式，用不同相位代表“0”和“1”。传送每一位的时间为1.778ms。

图3.1RC5编码逻辑电平

NEC编码：

NEC编码由NEC公司推出，其典型芯片为uPD6121，uPD6122，除了NEC公司的产品，市场上还有大量与之相兼容的产品，如PT2221，PT2222，SC6121，SC6122，SC9012等等。是应用最广泛的一种编码方式。

该编码方式采用脉冲位置编码方式，利用脉冲间的时间间隔来区分“0”和“1”。

图3.2 NEC编码逻辑电平

（2）本设计通信协议

红外线是波长在750nm至1mm之间的电磁波，它的频率高于微波而低于可见光，是一种人的眼睛看不到的光线。通讯一般采用红外波段内的近红外线，波长在0.75um至25um之间。红外数据协会（IRDA）成立后，为了保证不同厂商的红外产品能够获得最佳的通讯效果，红外通讯协议将红外数据通讯所采用的光波波长的范围限定在850nm至900nm之内。

本设计中遥控器在编码时出来的信号经过振荡器的作用调制载波在38KHz左右，将其从红外发光二极管发出，LT0038内的光敏元件在收到红外信号后送到后续的放大、滤波和整形等电路。然后输出TTL电平来送给MC145027解码，解码后经移位寄存器串行送入单片机处理。而红外通信的核心就是编解码芯片的协议问题。

由于MC145026/27中的五个地址引脚有高电平、低电平和悬空三个状态，其地址应该有243种状态。

3 程序实现

红外信号经过接收处理后它会并行输出给移位寄存器，单片机会以时钟信号控制移位寄存器串行读入信号。而软件处理首先就是如何接收串行信号。那么串行输入的程序就是软硬件的契合点。红外接收程序就是基于串行数据的读取来实现的。

（1）串行口介绍

本设计采用的是半双工异步通信串行口，移位寄存器将以数据帧的形式一帧一帧的发送给单片机。串行口有四种如下工作模式：

方式0：

为同步移位寄存器输入输出方式，常用于外接寄存器，以拓展并行I/O口，不适应于两个单片机间的串行通信。方式0以8位数据为一帧，不设立起始位和停止位，现发送或接收最低位，波特率为固定的fosc/12，本设计中就采用方式0的工作方式。

方式1：

SCON中SM0和SM1两位为01时，串行口以方式1工作。方式1真正用于数据的串行发送和接收。其接收的1帧数据为10位，一个起始位，8个数据位，1个停止位，先发送或先接收最低位【28】。此时串行口为8位异步通信接口，其波特率如下：

式中SMOD为PCON的最高位的值（0或1）。

方式2和3：

串行口被定义为2和3时，被定义为9为异步通信接口。每帧数据均为11位，1位起始位0，8位数据位（先低位），1位可程控为1或0的第9位数据和1位停止位【29】。两种方式基本波特率如下：

由此我们可以知道方式0和方式2的波特率是固定的，方式1和方式3的波特率是可变的。在用定时器T1作为波特率发生器时，其波特率计算如下：

由上几个公式知道，定时器T1可以随着晶振的不同而产生不同的波特率，这样它就可以适应不同的设计需求。这也是选择这款单片机的重要原因之一。

4、小结

在家电遥控越来越趋于智能化的情况下，红外遥控的技术也在日新月异的蓬勃发展中，本设计的遥控器就是新技术下应运而生的产物。其在通信中有比较强的信号穿透能力，一般10米范围内有效，可以控制3个家用电器（电饭煲、空调、热水器等）工作和复位，、并且还有很大的拓展空间。本人相信其未来发展会更有前景，同时也相信在目前电磁波应用存在不足的领域中红外通信会越来越起到举足轻重的作用。