基于红外线智能家电控制系统及电源功耗分析

周蕾

(唐山工业职业技术学院，河北唐山063020)

基于红外线智能家电控制系统及电源功耗分析

周蕾

(唐山工业职业技术学院，河北唐山063020)

智能家电已成为家庭信息化的一种潮流。智能家电系统性能的好坏对智能家居产业的发展具有重大的意义。采用物联网的技术观点，利用以红外线遥控为主、其他低功耗射频技术为辅的组网方式，构建了基于智能家电的无线传感网，形成了以8051单片机为控制核心的智能家电控制系统。该系统具有运行稳定、功耗低、电磁辐射小等优点。

智能家居；物联网；红外遥控；无线传感网

智能家居是现代家居革命的领军者，它的目标是通过各种成熟的技术手段实现对居家环境、家用电器的智能控制。在这其中，物联网(Internet of Things)技术的发展为智能家居的完善提供了良好的基础。物联网技术是在计算机、通信技术的基础上，利用各种无线通信技术所构建的以“物与物的交流”为中心的网络控制世界。在这个世界中，人的干预只是其中一个环节，并不是系统的主体，系统的运行是依照自动控制理论所界定的范畴自动运行[1]。

智能家居的主体是各种家用电器，因此，整个控制的主体是家电本身。所提供的功能主要是空调、热水器、照明、窗帘、防盗报警及其他家用电器的远程控制或可编程定时控制等。这些功能的实现，都离不开物联网技术的支持。

在物联网技术中，物与物之间的交流依赖网络形成一个整体。在智能家居中，可用的网络体系有Wifi、蓝牙、ZigBee、红外等多种形式。这几种形式都可以构建无线传感网，从而实现物与物之间的交流系统。然而这几种技术又各有侧重，具体性能如表1所示[2]。从节能、环保、可靠等角度出发，本文选用红外线控制作为主控方式，Wifi+ZigBee作为辅助方式，构建出一套低功耗、灵活性强的智能家电控制系统。

表1 几种短距离技术对比分析

1 智能家电控制系统功能设计

智能家电控制系统的功能主要集中在两个方面，其一是家庭设备的自动及远程控制功能，其二是家用电器的安全运行预警功能。本设计以STC89C52和CC2530芯片为控制核心，底层由家居环境温湿度传感器、光敏传感器、继电器、步进电机、红外线发射器、红外线接收器组成，主要的控制对象有空调、照明系统、窗帘、热水器、微波炉、视听音响等。系统的结构如图1～图5所示。

图1与图2为窗帘的控制设计，有两种方式，一种是利用红外遥控发射信号窗帘控制信号，由步进电机控制窗帘的开启和关闭；另一种方式是自动控制功能，由光敏传感器采集光线，当光线暗下来时，单片机向步进电机发出指令，令其关闭窗帘，当光线亮起来时，单片机向步进电机发出开启窗帘的指令。两种方式互为补充，也可结合在一起使用。

图3与图4为空调的控制设计，同样也有两种方式，不同的是自动控制中的传感器换成了监测室内温湿度的温湿度传感器，而执行机构由步进电机换成了继电器。

图1 窗帘的红外控制

图2 窗帘的自动控制

图3 空调的红外控制

图4 空调的自动控制

如图5所示，照明是整个家居中分布较广且应控制终端较多的系统。在本设计中，照明控制系统结合了三种短距离通信方式：红外、ZigBee、Wifi。具体过程为：由ZigBee节点构成星形无线传感网(WSN)，节点采用CC2530，整个无线传感网由一个协调器和若干个终端节点组成，节点上连接红外接收器和继电器，用红外方式控制和用继电器控制照明灯具；协调器节点上安装Wifi模块，利用Wifi和手机通信。

图5 照明控制系统

整个智能家电的控制系统还包括其他模块，其基本原理和以上的模块功能相似，不再赘述。

基于以红外为主的通信网络，由于红外线属于短距离通信，其需要的通信能量相应较低。而且辅助的ZigBee方式也是低功耗的通信方式，因此，基于红外的智能家电控制系统对电源的要求不是很高，具有一定的节能性。

2 红外控制的实现

本设计的控制主体采用红外技术，选用的红外遥控发射芯片为WD6122。该芯片采用CMOS工艺制造，最多可外接64个按键，并有3组双重按键，其主要结构如图6所示。

图6 WD6122结构

在单片机中，红外信号以中断的形式出现，具体代码为：

3 总结

窗帘可以自动感知光线而进行开启和关闭，空调依据室内温度而自动调节，这些都是智能家居的重要组成部分。本设计采用以红外线为主的无线传感网技术实现了智能家电的控制功能，论述了其相应的硬件组成和软件设计，对实际应用具有良好的指导作用。

[1]高晓苗.浅谈智能家居的设计[J]．信息与电脑，2012(1)：36-38.

[2]杨峰.智能家居信息平台的设计[D]．杭州：杭州电子科技大学，2009：6-10.

Intelligent home appliance control system based on IrDA and power consumption analysis

An intelligent home appliance has become a trend of family information.The performance of intelligent home appliance system is of great significance to the development of smart home industry.The technology of Internet of things was adopted;IrDA remote control and other low power radio frequency technology were used to build a wireless sensor network based on intelligent home appliances.The intelligent home appliance control system was formed with the 8051 single chip microcomputer as the core.The system has many advantages such as stable operation,low power consumption and low electromagnetic radiation.

smart home appliance;Internet of things;IrDA remote control;WSN

TM 727

A

1002-087 X(2016)06-1304-03

2016-01-20

周蕾(1968—)，女，河北省人，副教授，主要研究方向为自动化控制。