基于手机APP控制的智能遥控器

芮林 章华

【摘 要】本文通过研究红外发射和接收原理、单片机控制、液晶显示和手机APP开发等技术，设计一款“多合一”+“手机控制”的红外遥控器。

【关键词】遥控器;单片机;Wi-Fi模块;远程控制;“多合一”;智能化

中图分类号： TP311.56;TU855 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）08-0022-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.08.008

【Abstract】This paper designs an infrared remote controller of “multi-in-one”+ “mobile control” by studying the infrared transmission and reception principle， single chip control， LCD display and mobile phone APP development technology.

【Key words】Remote control; Microcontroller; Wi-Fi module; Remote control; “multi-in-one”; Intellectualization

1 作品概述

1.1 家庭遥控器使用现状

现如今，人们的物质文化生活水平日益提高，各类家用电器走进了千家万户，但大多数的家用电器都有各自不同的遥控器，种类繁多，人们常常为了控制某台电器而到处寻找其对应的遥控器，这样就给人们的生活带来了诸多不便。

1.2 特色描述与应用前景分析

随着家用电器越来越多，家里各种各样的遥控器也越来越多，日常存放、寻找和使用都很不方便。手机是现在人们最常使用的一种手持式的通讯设备，大家都已经习惯随身携带手机。所以，很多人都希望手机也可以当家用电器的遥控器使用。 现在，智能手机的软硬件已经十分强大，大尺寸的触摸屏可以设计成各种键盘布局的控制器。只要有合适的软件，配合小的附件，智能手机都可以当作家用电器的万能遥控器来使用。

本创意设计的这款遥控器具有多功能遥控器+手机APP控制功能，能够用一个遥控器控制家中的大部分家电，操作方式与普通家用遥控器没太大差别，并且也可以通过手机控制家电，能够满足人们现有的需求。本创意的设计考虑到了老人和孩子的使用需求，不仅有手机控制也有遥控器控制：本设计配套的手机APP除了有控制功能还有一键紧急呼叫按键，当家中老人儿童有危险时，按下遥控器的紧急按键，用户就收到紧急消息的通知，从而用户可以第一时间知晓家人是否安全。

2 作品设计与实现

2.1 系统概述

本创意是设计一款具有手机APP控制、一键紧急呼救、“多合一”、自定义按钮等功能的智能遥控器。其中手机APP控制功能是指通过自主设计的手机APP控制界面与本设计的智能遥控器相结合来实现家电控制和家电运行状态监控;一键紧急呼救功能是在遥控器上设置紧急呼救按键来实现报警消息发送;“多合一”是指在克隆多种不同遥控器编码的基础上实现家庭多个遥控器合并为一个遥控器控制家电的功能。

2.2 遥控器硬件设计及原理

2.2.1 遥控器的设计

遥控器硬件中不同于普通遥控器的地方在于它具有的内置Wi-Fi模块，通过此模块实现手机远程控制家电。遥控器的显示屏可以显示一些具体的参数。

2.2.2 “多合一”功能

本创意设计的遥控器的多合一功能就是将不同类型不同型号的遥控器功能集中在一个遥控器上实现，通过一个遥控器控制所有家电的状态，实现整个家居的智能化。只要家电可以通过红外遥控，那么就可以通过一个遥控器来控制。

2.2.3 一键紧急呼救原理

针对紧急状况发生，在本设计的遥控器上设定一个特殊的按键，用红色将它标出，防止误按。当老人和小孩摔倒时或者有危险时就可以按下此键第一时间通知家人，家人手机就会接收到消息的提醒，及时采取救助，将意外伤害降到最低。其工作原理就是利用单片通过串口发送数据经过Wi-Fi模块转换成无线Wi-Fi数据，然后经过无线网络的传送，手机就会收到紧急消息的通知。

2.3 手机APP控制设计及原理

2.3.1 远程控制原理

当需要远程控制时，单片机的串口数据经过Wi-Fi模块转换成无线Wi-Fi数据，然后经过无线網络的传送，最后到达手机或者平板等其他终端设备，反过来手机发送数据给单片机也是同样的。通过Wi-Fi模块转换成串口数据，最后单片机的MCU去执行动作。实现远程控制条件是让手机和Wi-Fi模块连接同一局域网网络，然后进行以下操作：

（1）设置连接在单片机上的Wi-Fi模块ESP8266。将模块配置到AP模式，设置AP模式下的参数，查询当前IP，启动多路连接模式，配置AT指令;

（2）在手机端操作Wi-Fi模块ESP8266接入点。用手机连接到Wi-Fi模块ESP8266，打开无线网，搜索到该模块（上面设置的接入点名称），点击连接;

（3）用户自编程安卓APP的开启;

（4）从用户自编程安卓APP端发起连接。从PC端串口窗口发送信息到手机APP上。

2.4 系统软件功能设计

2.4.1 手机终端软件界面设计

一个完整的 Android  UI 界面需要若干个组件按照一定的样式进行布局，所谓的布局就指组件在 Activity 中的呈现方式，包括组件的大小、间距和对齐方式等。Android 中的布局方式包括线性布局表格布局帧布局 相对和绝对布局。

2.4.2 登陆注册

注册的功能是将用户提供登陆的信息（包括登陆用户名和密码）存储在软件系统的数据库（Android 自带的数据库 SQL）中，登录时通过身份验证的方式来决定终端软件的使用权，验证的方式是通过输入用户名与密码是否和软件系统数据库保存的数据一致，只有通过验证的用户才可以进入家电控制系统的主功能界面用户在点击应用软件图标后，系统会跳转到登陆界面，如果用户已经具有了账号，可以直接输入信息点击登陆。若用户是一个新的使用者，就需要进行注册新用户。注册的方式是用户设置自己的用户名和登陆密码，然后再一次确认密码。两次密码输入完全相同后才能注册成功，点击提交按钮 用户信息就保存在软件系统中。注册完成后可以在登陆界面输入账号和密码，输入用户注册好的用户名和密码，点击登录按钮，系统会进行验证。系统把用户输入的用户名与密码与所保存的数据信息逐一比较，只有用户名和密码与数据库中保存的完全匹配，系统才会跳转到主功能界面，如二者有其一不与数据库吻合，登录就会失败，系统弹出“用户或密码错误，请重试！”的对话框，然后跳转回登陆界面以供用户重新登陆。

2.4.3 家电控制

如上图所示的主菜单界面可以看出，在进入主菜单界面之后，输入网关IP 和端口连接上网关服务器，点击家电控制图标，进入家电控制的界面，可供选择的家电设备包括空调控制、热水器控制、电视控制等。用户点击相应的按钮，手机终端即向智能遥控器内置的WiFi模块发送控制指令，收到请求后，解析数据，然后将控制信息通过串口传送给单片机，以达到对家电的控制。

2.5 移动终端系统与WiFi模块的网络通信

手机终端软件是通过智能遥控器这一中间媒介来对家居生活中的各种设备进行操作和管理。

在本课题当中，如果手机终端发送给Wi-Fi模块的指令信息发生丢失或是顺序错乱的现象就会影响对家具设施的管理和控制同时也会影响用户对终端软件的体验。为了避免这种现象的发生，手机终端与网关服务器之间的通信采用基于TCP 协议的 Socket 通信。

2.6 手机APP设计流程

（1）当界面处于主界面的时候。可以通过左滑，进入系统设置界面，主要有设置，意见反馈，联系我们，广播消息，使用帮助，关于等界面。

（2）本设计的APP上可以实现状态监控，当家电开启时，APP上的我的遥控器界面就会有LED小灯闪烁。当用户出门后，不记得自己是否有没有关家电，就可以通过APP来检查家电的运行状态，如果没有关闭的话，需要关闭时就可以通过APP远程关闭。

（3）当家中同时使用两台电视机时，就有必要在原来的基础上添加自定义功能键，首先选择电视机类型，然后就行增加控制键。当有键损坏，用组合键代替时，这时就需要在APP上加上自定义按钮。

3 硬件设计

3.1 单片机类型选择

使用基于STC单片机，比如选择STC89C52RC型单片机，它具有低功耗，高性能的特点并采用CMOS工艺的8位微处理器，与工业标准型8051单片机的指令系统和引脚完全兼容。片内8kFlast存储器可在线编程，具有EEPROM功能，具有看门狗功能，共有3个16位定时器（T0，T1，T2），外部中断4路，下降沿中断或低电平触发器，Power Domn模式可以由外部中断低电平触发中断方式唤醒。且抗干扰强。

3.2 键盘电路的设计

本文设计一个具有36个键的键盘，主要按键对应功能说明：

（1）家电类型的选择一共5个键，每个键对应一款家电，通过按键切换控制需要控制的家电。（2）音量控制键2个，主要是控制音量的加减，频道控制键2个，主要控制频道的加减，还有0-9的按键，可以快捷的选择频道。这主要是针对电视的。（3）空调的模式选择，空调上下扫风，空调的温度加减都需要特定的功能键。（4）快进键，后退键，暂停键，静音键。（5）遥控器的开关键。（6）剩下的键为组合键，当有些键被损坏后可以利用组合键来替代它。

3.3 红外學习电路

红外学习是把遥控器发送的数据转换成一定格式的控制指令脉冲，是完成红外线的接收，放大，解调，还原成发送格式的脉冲信号。这些工作一般有一体化的接收头来完成，本设计采用NB1838一体化接收头，输出TTL兼容电平，最好通过解码把脉冲信号转换成数据，从而实现数据传输。

3.4 存储电路

本设计采用的AT24C02是一个2K位串行CMOS E2PROM，内部含有256个8位字节，CATALYST公司的先进CMOS技术实质上减少了器件的功耗。AT24C02有一个8字节页写缓冲器。该器件通过IIC总线接口进行操作，有一个专门的写保护功能。

【参考文献】

[1]宋冬萍.智能红外遥控器微系统的设计[J].大众科技.2010（08）.

[2]刘军传，张玉茹，温凯.可识别非特定人语音指令的家电遥控器设计[J].单片机与嵌入式系统应用.2016.

[3]张毅，李晋.基于射频的学习型红外遥控器设计[J].计算机时代.2011（02）.