基于Android手机远程空调遥控系统的设计

刘子源，郑佳春，陈惠滨，洪夏棋，钟永梅

(集美大学信息工程学院，福建 厦门 361021)

0 引言

当前，空调已成为城市生活中必不可少的家用电器.然而，目前对于空调的控制大多是通过普通的遥控器，仅仅能够近距离手动控制空调，无法实现远程控制，智能化程度不高.如果因外出上班离开房间时忘记关空调，那势必会造成用电浪费.并且在炎热的夏天，刚进房间时空气又闷又热，即便开启空调后，也需要10～15 min才能达到所要的降温效果.因此，如何实现空调的远程控制，成为当前亟待解决的问题.当前，国内不少人员对复杂的空调遥控做了相关研究，如:利用语音识别技术的室内近距离空调控制[1];利用蓝牙技术的网络空调程控系统[2];利用双音多频信号通过电话网络的电话空调远程遥控器[3].然而这些研究大多只能近距离控制空调，虽然电话遥控器可远程控制，但操作过程复杂且功能少，仅可以实现开关空调.为了解决上述问题，本文采用方便快捷的短信通信方式远程控制空调，可以设定空调的工作状态、调节目标温度等，实现自动关机、提前预约开机等多种功能，使人们生活居住的环境更加舒适.

1 系统总体结构

本系统由Android手机客户端与空调控制系统组成，如图1所示.

图1 系统框图Fig.1 Block diagram of system

系统分为以下3种工作模式.

1)本地控制.本地控制单元由MCU、红外模块和按键组成.由红外模块学习空调遥控器各按键对应的红外编码，并存储于本地EEPROM.按键发射所存储的红外编码便可对空调控制，其作用等同于一个普通遥控器.

2)无人控制.在本地控制的基础上，MCU连接人体感应模块以检测室内是否有人，若长时间室内无人，则关闭空调，以达到节能的目的.

3)远程控制.基于Android开发的应用程序将空调遥控器外观抽象成手机用户端的操作界面，当用户在界面按下相应功能键，向指定空调控制系统发送短信，空调控制系统通过CDMA模块获取短信信令，控制中心对信令解析后通过红外模块控制空调执行相应功能操作，从而实现空调远程控制的目的.此工作模式是本设计的核心内容.

2 空调控制系统设计

2.1 硬件设计

系统以单片机C8051F020为核心控制器，通过两个标准的RS232串行口分别控制CDMA模块和红外模块，通过单片机的一个IO口连接人体感应模块.其硬件的原理图如图2所示.

系统配备AnyData公司的CDMA模块DTGS-800，其提供标准AT命令供任何主机终端接入，可实现短信收发、数据通信等功能.AT命令是以AT为首、〈CR〉字符结束的字符串，本设计中单片机发送AT命令“AT+SMSP=285”，将SMS发送编码格式设置为Unicode编码;使用AT命令“AT+SMSC?”，查询未读短信条数和地址;使用AT命令“AT+RSMS= 〈x〉”，读取指定地址的短信息.

红外模块采用高集成度嵌入式学习型红外模块IR-u64/448，内部具备高性能超低功耗32 bit微处理器，自动检测载波，可以学习不同红外码，是实现本系统控制器对空调控制的主要接口.其红外学习与红外发射的功能可通过串行口发送命令代码进行设定.红外模块提供如表1所示共12个字节的命令，其中命令代码若为0x01，则模块处于学习模式，为0x02则是发送模式.数据体是学习与发送的具体键号即红外编码.

图2 系统原理图Fig.2 System principle diagram

系统选择热释电红外传感器BIS0001作为人体感应模块，该模块是一种对温度敏感的传感器，当人体进入检测区，因人体温度与环境温度有差别，传感器输出高电平信号，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平.传感器通过加装光学透镜，其检测距离可达7 m，感应角度为110°，触发时间为0.5～200 s.传感器在安装过程中，感应区应尽量避免正对着发热电器和物体.

表1 红外模块命令格式Tab．1 The command format of infrared module

2.2 软件设计

空调控制系统以CDMA模块与远程Android手机通信，单片机根据CDMA模块所接收的短信内容控制红外模块做相应工作，实现空调的开、关、温度设定、“上下扫风”、“左右扫风”、“睡眠”与“灯光”等.空调控制系统程序流程图如图3所示，系统根据面板提供按键，由用户选择进入遥控器学习模式或控制模式.当进入遥控器学习模式，系统学习空调相对应类型遥控器红外编码，存储于本地的EEPROM，并指定本地按键与各红外编码一一对应.

系统常态处于无人控制模式，MCU通过热释电红外传感器作为人体感应模块检测室内是否有人.人体感应模块输出低电平将触发定时器工作，输出高电平则关闭定时器.如果人体感应模块输出持续20 min的低电平，则定时器计时到20 min，空调控制系统将通过红外模块发送关机命令.

当用户触发面板按键，系统将工作于本地控制模式时，用户通过学习过程指定按键功能触发空调开、关、温度设定、“上下扫风”、“左右扫风”、“睡眠”与“灯光”控制.当系统通过CDMA模块检测到短信，系统将工作于远程模式.为了防止泛滥短信干扰，系统可由用户添加授权远程遥控的手机号码，当系统检测到授权手机号的短信号码发送的短信内容，对短信进行解析.当接收短信内容为“开”的短信，单片机通过红外模块发送开启空调红外编码;当授权手机号码发送短信内容为“关”的短信，单片机通过红外模块发送关闭空调红外编码;当授权手机号码发送短信内容为“开××℃”的短信，单片机通过红外模块发送调节目标温度值的空调红外编码.以此类推，系统以相应的方式处理接收授权手机号码发送短信内容，如:“上下扫风”、“左右扫风”、“睡眠”与“灯光”.

图3 空调控制系统程序流程图Fig.3 The procedure flow chart of air conditioning control system

3 Android终端的空调虚拟遥控器设计

Android终端的空调虚拟遥控器是将本地遥控器的功能按键虚拟成用户界面，当用户按下界面的按钮，Android手机便向空调控制系统的CDMA模块发送相应短信信令，空调控制系统根据收到的信息发送相应的红外编码，从而实现Android终端对空调的远程控制.

3.1 遥控器Android界面的设计

在Android界面的设计中使用了Android系统所提供的TextView和Button控件，其中TextView控件放在最顶部中央，用于显示设置的温度值，Button控件用于各种遥控功能的按键操作，共定义了9个Button按钮，分别为开、关、温度调升、温度调低、上下扫风、左右扫风、睡眠、灯光、确定操作按钮，所定义的按钮与空调实际的遥控器按钮功能一致，其总体布局如图4所示.

3.2 后台短信发送

当用户按下界面的按钮后，启动短信信令发送功能.短信发送是通过对按钮控件设置监听器实现的，在监听器里对硬件系统的CDMA模块发送固定内容的短信，且不同按钮控件绑定不同的短信信令.如设置固定短信内容“开”到手机号码为“1804630＊＊＊＊”的Button控件，设置该按钮的id名称为openbutton，对openbutton按钮设置如下监听器操作:

图4 Android界面Fig.4 Android interface

上述程序中，短信发送的关键程序是通过调用SmsManager对象的sendTextMessage()方法来完成的，其函数结构[4-5]如下所示:Sms-Manager.sendTextMessage(String destinationAddress，String scAddress，String text，PendingIntent sentIntent，PendingIntent deliveryIntent).SendTextMessage()方法需传入的5个参数:destinationAddress为目标手机号码，即收件人地址;scAddress为短信服务中心号码，即发送地址，如果为null则使用默认的短信服务中心号码;text为发送的短信内容;sentIntent为PendingIntent对象，提供发送服务，用于判断发送短信是否成功，可以为空;deliveryIntent也为PendingIntent对象，提供送达服务，当用户接收到短信时会返回该对象，可以为空.PendingIntent是一种特殊的Intent，PendingIntent执行的操作实质上是参数传进来的Intent的操作，在上述sendText-Message()方法中，设置PendingIntent对象paIntent，当短信发出时，若发送成功，paIntent会把其内部描述的 intent广播出去，否则产生错误代码并通过android.app.PendingIntent.OnFinished进行回调.

4 结束语

本文运用Android开发技术、单片机控制技术设计了空调控制系统，实现了无人环境下空调的自动控制，为人们创造便利、良好的生活环境提供了技术支持.本系统的设计方案和思路也可以应用于其他家电的远程控制，如电饭煲、热水器等[6]，与汽车里的仪表控制系统结合，可以实现远程无人控制汽车熄火和自动上锁，具有良好的应用前景.

[1]李永新，孙刚，李尚荣，等.语音控制型空调遥控器设计[J].自动化与仪表，2004(1):15-18.

[2]麦汉荣，廖劲光，韩波，等.基于蓝牙技术的网络空调程控系统的设计与实现[J].电子技术应用，2008(1):85-89.

[3]张丽.基于MSP430单片机的电话空调遥控器[J].大众科技，2007(9):93-94.

[4]李兴华.Android开发实战经典[M].北京:清华大学出版社，2012:440-445.

[5]张冬玲，杨宁.Android应用开发教程[M].北京:清华大学出版社，2013:373-377.

[6]雷怡然.基于GSM短信息的热水器遥控系统[J].山西电子技术，2002(3):9-10.