一种学习型网络化红外遥控器

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一种学习型网络化红外遥控器\n技术领域\n[0001] 本实用新型属于一种家电远程遥控装置。主要目的是通过GSM短信或智能家居中的Zigbee网络，实现家电的远程控制。\n背景技术\n[0002] 红外遥控技术\n[0003] 红外遥控器是对许多家电，如空调、电视等实施控制的一种工具。其红外遥控技术的原理为：遥控器通过按一定的编码格式发送红外线，红外线被家电接收后经过解码得到控制信息，然后家电按照控制指令动作，从而实现各种控制功能。\n[0004] Zigbee局域网技术\n[0005] Zigbee是一种低功耗局域网协议，实现了短距离、低功耗的无线通信。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网络节点、多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。\nZigBee协议层从下到上分别为实体层(PHY)、媒体存取层(MAC)、网络层(NWK)、应用层(APL)等，可以对传输数据进行128位加密，信息传输十分安全可靠。\n[0006] GSM/GPRS技术\n[0007] GSM/GPRS是应用最为广泛的移动电话标准，基本所有手机都支持。集成了串行通信接口的GSM/GPRS模块，可以收发短信，拨打和接听电话等；并且通过串口可以进行模块的参数设置，并可以通过串口进行短信的收发等。现有类似技术产品：\n[0008] 1.电话远程控制空调器：该产品通过固定或移动电话以振铃方式实现对家用空调的远程遥控，如空调制冷、制热、抽湿、关机等操作。由于是利用振铃进行远程操作，所以不产生操作费用。\n[0009] 缺点是：(1)因为要利用电话线，所以安装要求空调旁有电话线；且产品体积较大，要占用一定的安装位置，不能放置在空调上，这些造成安装不便。(2)对空调只能进行操作控制，不能查询设定温度等参数。制冷和制热的温度、风速、风向等只能按照默认值进行，不能实时更改。(3)产品没有其他通信接口，不能与智能家居其他产品配套使用，只能单独使用。(4)多使用在对空调远程控制场合，对其他红外遥控产品，如电视等的操作没有使用说明。\n[0010] 2.空调远程控制监控模块该款空调遥控器针对格力空调，利用RS485接口采集空调所在环境的温湿度，远程开关空调，设置空调温度、运行模式和风扇转速等，从而实现对普通格力空调的远程监测和控制。可以和具有RS485接口的智能设备配合使用，利用智能设备再通过该模块远程操控空调，检测空调所在环境的温湿度。\n[0011] 缺点是：(1)该产品要和其他智能产品配合使用，无法自行操控空调，监测的环境温湿度也无法在用户处显示。(2)无法直接和用户常用的智能终端如手机等配合使用。造成用户使用不便。\n[0012] 3.GSM远程空调控制器：该产品可以通过手机短信的方式远程操控空调。该产品具有手机SIM卡接口，使用时为该产品配置一张SIM卡。远程控制空调开或关时，就编辑相应的英文短信发送到该产品的SIM卡号码中，智能空调遥控器收到短信上的开关命令，就自动控制空调开关。操作结束后会回复开关信息到发送短信的用户手机上。利用该产品还可以远程发送短信查询实时温度，当环境温度超过报警温度时，也会发短信提醒主人，或拨打电话提醒。\n[0013] 缺点是：(1)只能识别用户发来的英文短信指令。给中国用户的使用造成一定程度上的不便。(2)只能控制空调的开和关，默认工作模式是制冷24C；不能进行其他操作，如温度、工作模式、风速等。这使得产品功能受到限制。(3)只能利用手机短信进行控制，没有其他通信接口，不能和其他智能家居产品配合使用。(4)一个家庭中往往有多个空调，而多个空调就需要配置多个这样的控制器，从而需要多个SIM卡。这造成移动通信资源的浪费。\n也增加了使用成本。\n实用新型内容\n[0014] 鉴于现有技术的以上缺点，本实用新型的目的是，设计开发一款具有网络通信接口和GSM/GPRS接口；实现既能作为子模块联网使用，又能利用SIM卡通过短信单独使用的，可远程控制的学习型红外遥控器。该遥控器不仅能操作空调，还可以通过学习操作其他受红外遥控的家用电器。\n[0015] 本实用新型的目的是通过如下的手段实现的。\n[0016] 一种学习型网络化红外遥控器，对远端电器设备进行控制，其特征在于，包含：\n[0017] 一个MCU主芯片，所述主芯片具有一个TTL串行COM接口，一个Zigbee协议控制器，和多个I/O接口及存储器；\n[0018] 一个Zigbee功能模块；与主芯片协议控制器连接；\n[0019] 一个与主芯片的I/O口连接的红外收发模块，\n[0020] 一个GSM模块，使用一个TTL串行COM接口与主芯片相连，\n[0021] 一个与主芯片的I/O口连接的指示与控制模块。\n[0022] 本实用新型的带来的有益效果可概括如下：\n[0023] (1)工作方式灵活，最大程度降低使用成本。本学习型网络化遥控器不但可以通过GSM/GPRS移动网络单独远程操控家电，而且还能利用Zigbee局域网络与智能家居系统连接，实现智能家居网关的集中控制。\n[0024] (2)安装方便，使用简单。本学习型网络化红外遥控器集成度高，体积小，重量轻，可以直接粘贴在空调内机的外壳上，或者放置在空调内机旁。\n[0025] (3)操控对象多样。本遥控器为学习型遥控器，通过学习不但可以遥控空调，还可以遥控电视、音像设备等。\n[0026] (4)操控功能丰富。本遥控器为学习型遥控器，通过学习，可以实现原配遥控器上的全部功能。以对空调的遥控操作为例，不但可以远程遥控空调开关机，还可以远程设置温度、风向、风速和工作模式等。\n附图说明：\n[0027] 图1为本实用新型红外遥控器结构示意图。\n[0028] 图2为本实用新型红外遥控器的Zigbee局域控制操作原理图。\n[0029] 图3为本实用新型红外遥控器GSM/GPRS远程控制操作原理图。\n[0030] 图4为本实用新型以CC2530为主芯片的实施例红外遥控器结构。\n[0031] 图5为本实用新型红外遥控器智能学习的工作流程图。\n[0032] 图6为本实用新型红外遥控器实施遥控的工作流程图。\n[0033] 图7为本实用新型遥控器经Zigbee网络遥控相应家电的工作流程图。\n[0034] 图8为本实用新型遥控器经GSM/GPRS移动网络远程遥控家电的工作流程图。\n具体实施方式\n[0035] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。\n[0036] 本实用新型红外遥控器包含一个MCU主芯片和四个功能模块。具体见图1示意图：\n[0037] (1)MCU主芯片。该芯片是整个系统的核心，具有一个TTL串行COM接口，一个Zigbee协议控制器，和多个I/O接口及存储器。主芯片负责信息的处理、存储和I/O控制。\n如对红外信号的解码和红外编码的存储等。\n[0038] (2)Zigbee功能模块。该功能模块包括Zigbee协议栈和相应收发器、控制器等硬件，负责红外遥控器加入和退出Zigbee网络，享用Zigbee网络资源等任务。该功能模块是实现本红外遥控器连入智能家居Zigbee网络的硬软件接口。\n[0039] (3)红外收发模块。该模块利用主芯片的I/O口进行工作。采集空调、电视等红外遥控器按键对应的红外信号，并将主芯片存储器中的红外编码信号发射给相应的家用电器。从而替代电器原配的遥控器实现对家用电器的红外遥控功能。\n[0040] (4)GSM模块。该模块使用一个TTL串行COM接口与主芯片相连。接收来自手机端的短消息命令，并通过串行接口传送给主芯片；同时将主芯片的回复信息发送给用户手机。\n[0041] (5)指示与控制模块。该模块利用主芯片的I/O口进行工作。对本遥控器的工作状态进行指示，对其他功能扩展模块进行控制等。\n[0042] 工作原理：\n[0043] 红外遥控的学习任务主要有红外收发模块和主芯片完成。红外遥控的原理就是，按照一定编码格式发送一定频率的红外波给电器，不同的编码格式，对应不同的功能操作；\n电器接收到红外波后进行解码，解析出编码格式后，完成该编码格式对应的动作，如空调的开、关，调节风速、风向和工作模式等。\n[0044] 当新型红外遥控器应用于智能家居中的Zigbee网络中时，其系统架构如图2所示。图2中的智能家居网关集成了以太网GSM/GPRS模块。客户通过手机或计算机将控制信息发送到智能家居网关，网关将处理后的信息通过Zigbee网络转发给本新型红外遥控器。遥控器收到信息后，根据信息对应的操作，在遥控器的主芯片存储器中搜寻对应的经学习获得的红外编码数据，将该编码数据经红外发射给要控制的家电。\n[0045] 如果客户不需要配置智能家居网络，仅需要通过手机单独远程控制本新型红外遥控器，则其GSM/GPRS远程控制操作原理如图3所示。本新型红外遥控器通过其上安装的GSM/GPRS模块直接接收用户手机发来的控制信息，将信息解析后，根据信息对应的操作搜寻对应的经学习获得的红外编码数据，将该编码数据经红外发射给要控制的家电。\n具体实施例\n[0046] 下面结合具体实施例对本实用新型作进一步描述。\n[0047] 1.系统设计\n[0048] 本新型红外遥控器可以使用TI公司的CC2530处理器为主芯片。该芯片具有TTL串行COM口，可以与西门子的TC35i GSM模块直接连接。同时CC2530内含了Zigbee协议栈和收发控制器，可以方便实现Zigbee网络通信功能。CC2530的GPIO口可以负责红外遥控学习和红外遥控信号的发送；同时GPIO可以外接LED灯进行系统工作状态指示和报警控制等。具体结构图4所示。\n[0049] 2.系统功能与实现\n[0050] (1)红外遥控编码的学习与红外遥控\n[0051] 红外遥控的编码大多为PPM脉冲位置编码方式，即：为0时，一个脉冲波形的高电平与低电平时间相同，占空比为50％；为1时，高电平与低电平的时间比为1：3，占空比为\n75％。\n[0052] 遥控用脉冲波形由前导码、系统码、功能码以及功能码的反码构成一个帧。一般使用38kHz占空比为50％的载波进行发射，提高载波的占空比，可以提高发射功率。\n[0053] 红外遥控编码的学习就是接收家电原配遥控器的遥控信号，提取对应的PPM脉冲编码数据，此为解码；将解码成功的编码数据存储在CC2530的存储器中。本实用新型遥控器红外遥控家电的实现就是根据不同的操作指令，将存储在CC2530中的不同编码数据加载到载波上，此为装帧，将装帧好的红外信号发射给要控制的家电，就实现了对家电的相应控制操作。\n[0054] 红外收发模块进行智能学习和实施遥控的工作流程如图5和图6所示。\n[0055] (2)Zigbee局域遥控操作\n[0056] 本实用新型遥控器工作在Zigbee局域控制模式下时，其整个智能家居的系统架构如图2所示。\n[0057] 要利用本实用新型遥控器经Zigbee局域网络实施对家电的控制，首先要使该本实用新型遥控器完成相应家电的红外遥控学习。然后该本实用新型遥控器接入到智能家居Zigbee网络中，作为一个节点建立与智能家居网关的Zigbee网络连接。在智能家居Zigbee网络中，智能家居网关是Zigbee网络的协调器，本实用新型遥控器是Zigbee网络的RFD节点，可以和智能家居网关自动建立如P2P模式的数据通信连接，接收来自网关的Zigbee消息。已完成红外遥控学习的本实用新型遥控器经Zigbee网络遥控相应家电的工作流程如图7所示。\n[0058] (3)GSM/GPRS远程遥控操作\n[0059] 本实用新型遥控器工作在GSM/GPRS远程遥控模式下时，其系统结构如图3所示。\n[0060] 本实用新型遥控器可以不参与智能家居系统而独自工作，其TC35i模块相当于一个手机，可以接收来自于用户手机的短信息；CC2530主芯片利用AT命令集通过TTL串行COM口将接收到的短消息内容读出，当短消息为操作控制指令时，从CC2530主芯片的存储器中搜寻对应的红外编码数据，从而控制IO口将红外信号发射出去实现用户短信息所对应的控制操作。本实用新型遥控器经GSM/GPRS移动网络远程遥控相应家电的工作流程如图8所示。