摘  要： 研制了智能家電的手機(jī)控制系統(tǒng)，能通過(guò)手機(jī)短消息控制家庭內(nèi)的各種家電的開(kāi)關(guān)。在控制系統(tǒng)中植入手機(jī)SIM卡，并在PC機(jī)中設(shè)置可接收手機(jī)號(hào)碼以及短消息的形式。在SIM卡收到消息后，將消息串行送入單片機(jī)中，單片機(jī)內(nèi)根據(jù)收到消息通過(guò)紅外傳輸將電開(kāi)關(guān)控制指令傳送至另一單片機(jī)，該單片機(jī)控制著家電繼電器開(kāi)關(guān)，通過(guò)繼電器的控制實(shí)現(xiàn)家電的斷開(kāi)與閉合。
關(guān)鍵詞： 智能家電；手機(jī)；紅外收發(fā)；單片機(jī)

　隨著科技日益發(fā)達(dá)和生活質(zhì)量不斷提高，人們對(duì)家居環(huán)境以及生活方式的要求與日俱增，尤其是家電的選擇和使用，已經(jīng)從只關(guān)心家電的單項(xiàng)功能轉(zhuǎn)向追求家電品位和控制的便捷性。移動(dòng)信息技術(shù)的發(fā)展為家電遠(yuǎn)程遙控提供了可能。將信息技術(shù)與家電控制技術(shù)融合，在很大程度上實(shí)現(xiàn)了家庭生活的信息化和自動(dòng)化，滿足了人們舒適、快節(jié)奏的生活需求。鑒于這種數(shù)字化家庭的發(fā)展趨勢(shì)，遠(yuǎn)程監(jiān)控作為一種理想的有效的而且快捷方便的實(shí)現(xiàn)途徑已經(jīng)被廣泛采用[1-10]。陳立文等人在智能家庭語(yǔ)音遙控系統(tǒng)也有所研究[11]，國(guó)外也結(jié)合藍(lán)牙技術(shù)和蜂窩手機(jī)進(jìn)行智能家電控制的研究[12]。
　本文中，針對(duì)目前這個(gè)需求設(shè)計(jì)了一套手機(jī)遠(yuǎn)程控制家電的系統(tǒng)。通過(guò)手機(jī)的短消息發(fā)送消息至室內(nèi)控制系統(tǒng)，室內(nèi)控制系統(tǒng)集中解析該消息，然后控制系統(tǒng)通過(guò)紅外向家電開(kāi)關(guān)系統(tǒng)發(fā)送開(kāi)關(guān)指令。其中家電開(kāi)關(guān)系統(tǒng)由紅外接收部分和繼電器開(kāi)關(guān)組成，紅外接收到控制系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)指令之后，通過(guò)單片機(jī)的轉(zhuǎn)換來(lái)控制繼電器的觸發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)家電開(kāi)關(guān)的控制。
1 智能家居系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)
　本設(shè)計(jì)方案主要包括三大模塊：PC桌面設(shè)置軟件、消息接收以及紅外發(fā)射控制系統(tǒng)、紅外接收以及家電繼電器開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)。圖1為本設(shè)計(jì)方案的系統(tǒng)框圖。

　PC桌面設(shè)計(jì)軟件主要是用來(lái)設(shè)置能接受的手機(jī)號(hào)碼和控制消息的格式。本系統(tǒng)中允許的操作人員數(shù)量最多5個(gè)，號(hào)碼設(shè)置之后，系統(tǒng)軟件自動(dòng)對(duì)接收到的短信指令進(jìn)行鑒權(quán)，如果短信來(lái)自允許的操作人員，則按照指令進(jìn)行操作；如果短信來(lái)自允許的操作人員以外的人，則對(duì)短信進(jìn)行丟棄；控制電器開(kāi)或者關(guān)的指令，可以通過(guò)操作終端進(jìn)行修改；例如：原來(lái)設(shè)定OPENA為開(kāi)電器A；CLOSEA為關(guān)電器A；可以通過(guò)操作終端修改為：111A為開(kāi)電器A；222A為關(guān)電器A。操作人員可以將其修改為任意可識(shí)別的指令；指令字符長(zhǎng)度不大于17個(gè)。
　消息接收以及紅外發(fā)射控制系統(tǒng)是接收并識(shí)別用戶手機(jī)短信、控制紅外發(fā)射以及接受PC機(jī)的設(shè)置控制，該部分即為圖1中的控制板A。紅外接收以及家電繼電器開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)是接收到紅外序列后，通過(guò)CPU解析，判斷紅外指令(推及短信指令)希望進(jìn)行何種操作，據(jù)此對(duì)電器的繼電器開(kāi)關(guān)進(jìn)行相應(yīng)的開(kāi)關(guān)機(jī)操作，其中接收紅外和控制家電繼電器開(kāi)關(guān)系統(tǒng)為圖1中的控制板B。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及原理
　PC機(jī)桌面設(shè)置軟件完成對(duì)使用者電話號(hào)碼設(shè)置及使用者對(duì)電器進(jìn)行操作的具體指令的設(shè)置。該軟件使用Borland C++Builder 6開(kāi)發(fā)平臺(tái)。
　如圖2所示，在左邊欄目可以輸入五個(gè)用戶的電話號(hào)碼，如：13900000000，右邊欄目對(duì)三個(gè)電器設(shè)備分別設(shè)置三個(gè)指令識(shí)別碼。如“111”、“222”和“333”。發(fā)送短信指令：在無(wú)線MODEM上安裝上一個(gè)手機(jī)SIM卡，任何一個(gè)手機(jī)用戶可以發(fā)送短信控制三個(gè)電器設(shè)備的開(kāi)關(guān)，發(fā)送指令格式為：開(kāi)電器設(shè)備“X1電器設(shè)備識(shí)別碼X”，關(guān)電器設(shè)備“X0電器設(shè)備識(shí)別碼X”，如按照?qǐng)D2所示的設(shè)置。

　控制板A主要由單片機(jī)SST89E516、串并轉(zhuǎn)換芯片XR16L2551、串口電平轉(zhuǎn)換芯片MAX202E、外部RAM 62256、外部ROM X5045&看門狗、紅外發(fā)射器IR333和無(wú)線MODEM構(gòu)成。單片機(jī)SST89E516外接ROM和RAM，通過(guò)串口和PC機(jī)通信。采用中斷的方式從P0數(shù)據(jù)口獲得無(wú)線MODEM數(shù)據(jù)，紅外發(fā)射由P1.6腳控制。具體原理如圖3所示。

　由于作為控制板A中CPU的單片機(jī)SST89E516只有一個(gè)串口，而控制板A和PC機(jī)進(jìn)行通信需占用一個(gè)串口，所以無(wú)線MODEM的串口只能通過(guò)串并轉(zhuǎn)換成并口與單片機(jī)SST89E516進(jìn)行通信。該設(shè)計(jì)采用串并轉(zhuǎn)換芯片XR16L2551完成這一功能，它具有雙向雙通道的串并轉(zhuǎn)換功能，目前雖只使用了其中一個(gè)通道的串并雙向轉(zhuǎn)換，但是為該設(shè)計(jì)在將來(lái)的擴(kuò)展應(yīng)用提供了可發(fā)展的空間。從無(wú)線MODEM端過(guò)來(lái)的串行數(shù)據(jù)MTP_DATA、PTM_DATA通過(guò)XR16L2551轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)由單片機(jī)D0~D7讀取。PC和單片機(jī)之間、無(wú)線MODEM和單片機(jī)之間的電平轉(zhuǎn)換都由MAX202E完成?？紤]到與無(wú)線MODEM通信的指令占用空間較大，故外加RAM用于存儲(chǔ)程序運(yùn)行中間數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)中外部RAM為RAM 62256，其空間是32 KB。為了防止單片機(jī)程序跑飛，在電路中設(shè)置了外部ROM X5045&看門狗，該器件不但可以設(shè)定看門狗的時(shí)間，還可以在掉電后保存用戶手機(jī)號(hào)碼和家電控制指令數(shù)據(jù)。單片機(jī)通過(guò)AT指令控制無(wú)線MODEM。
   控制板B主要由單片機(jī)SST89E516和紅外接收器IRM3638組成，具體原理如圖4所示。紅外接收器3683的DETECT作為單片機(jī)的INT0的中斷響應(yīng)信號(hào)。單片機(jī)SST89E516進(jìn)行紅外波形解析后，識(shí)別命令并控制某個(gè)電器設(shè)備。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
　測(cè)試過(guò)程中，所需設(shè)備為PC機(jī)、SIM卡以及手機(jī)。將SIM卡裝入系統(tǒng)中，通過(guò)PC機(jī)設(shè)置好手機(jī)號(hào)碼和指令代碼。若將家電的指令代碼設(shè)置為“111”，“222”和“333”之后，發(fā)送短信“X0111X”或“X1111X”后，等待30 s成功控制電器設(shè)備A關(guān)閉或開(kāi)啟。發(fā)送短信“X0222X”或“X1222X”后，等待60 s成功控制電器設(shè)備B關(guān)閉或開(kāi)啟。發(fā)送短信“X0333X”或“X1333X”后，等待90 s成功控制電器設(shè)備C關(guān)閉或開(kāi)啟。
　研制了智能家電的手機(jī)控制系統(tǒng)。通過(guò)單片機(jī)的控制和調(diào)節(jié)，先存儲(chǔ)PC中設(shè)置的手機(jī)號(hào)碼和發(fā)送指令，再將SIM卡中的消息進(jìn)行提取和解析，然后通過(guò)紅外將控制指令串行送入另一單片機(jī)中，該單片機(jī)將串行指令進(jìn)行解析，發(fā)出家電繼電器開(kāi)關(guān)控制指令。
參考文獻(xiàn)
[1] 李娟，潘杰.基于ARM9的嵌入式智能家電控制器的設(shè)計(jì)方案[J].中國(guó)科技信息，2008(4)：151-152.
[2] 戴剛，高洋，陳煜華，等.基于ARM的智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].今日電子，2007(11)：93-94.
[3] 王長(zhǎng)濤，韓中華，張楠.基于GPRS的無(wú)線智能家居控制系統(tǒng)方案[J].電子產(chǎn)品世界，2008(4)：113-115.
[4] 鄒奎，汪慧勇，熊建新.基于GSM短信與紅外技術(shù)的家電遠(yuǎn)程控制[J].華中師范大學(xué)研究生學(xué)報(bào)，2008，15(3)：126-128.
[5] 李建國(guó).基于單片機(jī)的智能家電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2008(14)：101-103.
[6] 周錦榮，周小方，陳煒明.基于電信網(wǎng)絡(luò)的家電智能控制[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2008(3)：72-75.
[7] 呂訊，金楊福.基于語(yǔ)音控制的智能家電控制系統(tǒng)[J].輕工機(jī)械，2008(2)：62-64.
[8] 薛冰，張玉花.嵌入式及總線技術(shù)在智能家電控制的應(yīng)用[J].微計(jì)算機(jī)信息，2008(29)：58-59.
[9] 楊洋，張遠(yuǎn)翼，陸二慶.嵌入式家庭網(wǎng)絡(luò)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].桂林工學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，28(3)：411-415.
[10] 簡(jiǎn)榕杰.智能家電無(wú)線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2007(21)：817-819.
[11] 陳立文，王盛邦，鄺宇恒，等.智能家庭語(yǔ)音遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2008(6)：155-157.
[12] KANMA H， WAKABAYASHI N， KANAZAWA R， et al. Home appliance control system over Bluetooth with a cellular phone [J]. IEEE Transactions on Consumer Electronics 2003(49)： 1049-1053.