智能空调远程控制系统的设计

方飞

广东美的制冷设备有限公司 湖北武汉 430056

随着各种电信、互联网新技术的发展，数字化智能家居应运而生，使得人们可以通过手机或电话在任何时候、任意地点对家中的任意电器进行远程控制。对于无需红外遥控的家居电器，一般需要各种传感器采集信号数据，再经过单片机进行数据处理，借助电信或互联网模块进行远程控制。而对于像电视、空调等由红外控制的家电，其远程控制过程相对复杂，需要增加学习型远程红外遥控功能。为了解决远程红外遥控的问题，本文针对智能空调远程控制系统进行了研究。

1 智能空调产品调研

1.1 室内污染物的净化

由于环境问题的日益突出及污染的危害性，净化功能已经成为空调的基础功能。美的采用新一代静电空气杀菌滤清技术，空调送出的永远是舒适、健康、环保的清风；格力空调的过滤网具有防霉抗菌的功能，这种过滤网可以有效过滤到房间的空气，能为居室打造更为健康的生活环境。

1.2 舒适健康的送风模式

空调送风的速度、方向等方面直接影响用户体验。利用智能化的数据反馈，设计舒适健康的送风模式，避免长期使用空调引起感冒、头痛等健康问题。在送风功能上，格力空调新悦风系列创新出运动双导风板结构设计，通过上下导风板独立控制，改变双导风板送风轨迹，实现运动送风，使暖风近距离落地，冷风不吹人[1]。

1.3 个性化环境模式的定制

从人的角度出发，可根据用户生活情境（如睡眠、运动等）制定个性化环境模式，体现出智能空调的舒适健康性能。美的空调今年推出的Air 空间站是一款集加湿器、除湿器、空气净化器、清新器及空调5 大功能的微气候调节器。

2 系统方案设计

智能空调远程控制系统组成如图1 所示。本系统的硬件模块包括：STC89C52 单片机，GSM 通信模块，红外学习模块，继电器，LCD1602 液晶显示器。虽然红外遥控在家电产品中有广泛应用，但各产品的遥控器不能相互兼容。本系统采用红外学习模块，可以学习并记忆各种红外控制类家电的遥控指令，利用单片机对遥控器的发射信号的波形进行测量，然后将测量的数据回放，只关心发射信号波形中的高低电平的宽度，不管其如何编码。可远程遥控不同型号的空调。

图1 系统设计框图

2.1 红外学习模块电路

针对红外控制系统而言，其有多部分构成，如电源模块、串口电路模块、ARM 处理器、无线通信模块及红外学习模块等。对于此系统的ARM 处理器而言，选用的是ARMcortexA8 嵌入式开发板pcDuino（LinkSrite 公司产）。其核心处理器选择的是AllwinnerA10。DRAM 的容量是1GB，而板载存储为2GBFlash，与Arduino 接口完全兼容。其实为一个性价比、性能皆高的迷你PC平台，能借助内置的HDMI接口，将视频输出至显示屏或电视上，可运行诸如Ubuntu 等PC 操作系统。

①串口电路设计。对于pcDuino 开发板来讲，其设置有USB接口2 个，而红外学习模块所选用的是USB0 接口，借助此接口，不仅能完成数据传输，而且还能进行命令交换。因红外学习模块与pcDuino 间的通信，需借助USB 转串口模块来达成，所以系统在电平转换信号方面，选用的是CH341T 芯片。②无线通信模块。在pcDuino 开发板上，并无无线通信模块，因此需要借助外接模块来获得无线通信功能。当前比较常用的无线技术为RFID、ZigBee、Wifi 等，其中，针对Wifi 通信来讲，其拥有WPA2 安全性能，而且还有着比较高的传输速率以及比较大覆盖范围，因而能够较好的满足本系统的数据通信需要。将WIFI-PCDUINO（pcDuino 官方）当作系统的无线通信模块，其内部选用的芯片类型为RT5370，不仅支持USB2．0，而且还支持IEEE802．11/B/G/N标准，数据传输速率为150Mbps，而最高工作频率为2．473GHz，最低为2．411GHz，因为在多类型嵌入式操作系统中，其均能运行。③红外学习模块。为了能强化职能加剧控制系统的整体稳定性，降低开发难度，减少开发时间，将红外学习模块（全方位下载型红外遥控学习模块）应用于此系统中，此模块能够对市面上约99% 的遥控器进行学习（如DV、投影仪、空调及电视等）。另外，其采取的是以电器为单位组织，能够同时支持多种电器，且无电时数据也不会丢失；还需要指出的是，其还能同时控制多个设备，指令比较简单。④电源模块。系统供电所采用的是9V 直流电源，而pcDuino 与红外学习模块的供电电压都是+5V，这里，借助7805变压芯片，把9V 电压向+5V 输出转变[2]。

2.2 GSM 短信模块

GSM 通信模块电路。本GSM 通信模块用的是SIM900A 模块，模块的引脚TX 与单片机RX 相接，模块RX 引脚与单片机引脚TX相接。滤波电容C4 与并联在电源电路输出端，可使短信发送模块更稳定，可使电源直流输出平滑稳定，降低了交变电流对模块工作正常性能的影响。GSM 模块用的是UART 通信协议，UART 协议是一种通用数据总线的名称，用于异步通信，在SIM900A 中用于主机与通信设备之间的通信。

3 结语

通过引入学习型远程红外遥控和GSM 通信网络，实现智能空调远程控制系统的设计，打破了空间限制，解决了以往远程控制电器的通信方式如固有电话拨号、以太网、集成系统等带来的易遭破坏、功耗大、成本高等问题，让节省资源更方便、使用起来更便捷。同时，该智能空调远程控制系统设计小巧，功耗低，操作容易，扩展能力强，可广泛应用于图书馆，学校课室等领域，其应用前景十分广阔[3]。