智能家电控制器的设计与实现

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1、智能家电控制器的设计与实现兰州大学信息科学与工程学院甘肃兰州730000木文设计出一款智能家电控制器，内部WIFI模块与手机接入家中局域网后实现无线通讯：采用SSH框架搭建了一个WEB服务器，利用UDP打洞技术内外网穿透传输数据，实现远程控制家电。控制器可以智能学习键码并存储，因而支持多种红外、射频家电设备。控制终端是自行开发的一款基于Android平台的APP,由于智能手机的便携与普及，用户可以随时随地控制家电。此款智能家电控制器成木低廉、方便实用、生成的UI界面简洁易操作，方便推广。关键词：智能家电控制器；W旧模块；UDP

2、；Android前言：1999年首先提出“物联网”(InternetofThings(I0T))的概念，它是继计算机、互联网和移动通信网的寰球信息产业的第三波浪潮，它将互联网延伸到物物之间，企望实现“万物互联”。由此衍生的智能家居、智慧城市等新理念层出不穷。其中智能家居涉及智能控制、智能安保、智能传感等方面,而对智能家电控制则是其最基础、核心的部分。木设计开发了一款智能家电控制器，对空调、电风扇、电视、窗帘等常用家用电器在不进行任何改动情况下进行小循环、大循环的无线控制。如图1所示，小循环是指智能手机、控制器分别和家中无线路由

3、器连接后，控制器在无线W旧环境下对家电产品遥控指令进行学习，通过手机APP操作控制器，而控制器发送红外或射频信号对家电进行操纵，使用户再也不用因为遥控器繁多或找不到而烦恼了；大循环指当用户离开家希望控制家电时，通过搭建一个服务器实现不在同一局域网下的控制器与手机数据交互，进而实现远程控制，因此用户不用担心出门时忘关家电、老人小孩不会使用家电等一系列安全隐患，亦或快到家时提前开启家电，享受更舒适、快节奏的生活。1硬件电路的设计硬件电路设计主要包括WiFi模块、红外射频收发模块以及主控模块。STM32F103作为主控芯片，内部集成

4、MT7681无线通讯WIFI模块、38KHz红外收发、315、433MHz射频收发模块。1.1WiFi模块设计MT7681模块是联发科(MTK)公司生产的一款性能稳定、高度集成的W旧SOC智能家居系统芯片，IEEE802.11b/g/n单数据流，提供GPIO通用输入输出接U和使用PWM脉冲宽度调制信号进行控制，低功耗、低成本、小封装，支持SmartConnection，主要针对插座、灯等小型设备。1.2红外模块设计采用38KHZ频率调制机制，满足了大多数红外遥控方式,工作性能稳定，市场元器件选购也方便[1】。为了保证各个方位红

5、外信号的覆盖，本设计红外发送模块采用5个发射管，如图2(b)所示。红外接收是滤出其他杂波，只接收特定频率的信号将其解调成脉冲码。现在大多采用红外一体化接收头，集接收、放大、滤波、比较和输出等功能于一体，将得到的TTL电平编码信号送给MCU,如图2(a)所示本设计采用HOOS38[2]接收头。1.3主控模块的设计控制器主控模块采用ARM公司CortexM3系列的STM32F103芯片，它主频率低、功耗小，可以使智能硬件产品更加成熟稳定，另外其外部接口丰富，功能扩展好。本设计中STM32F103引脚连接如图3所示，引脚PA1对外部

6、电路采集到的红外数据进行处理；PA3完成指令接收学4;PBO,PB1负责315M、433M射频数据发送；PB10,PB11对指令进行存储;PB14,PB15接收433M、315M射频数据；PA8实现红外输出；PA9,PA10与W旧模块进行串行通信；PA11,PA12通过MINIUSB进行硬件调试。2智能家电控制器的软件设计智能家电控制器的后台软件开发是在WINDOWSXP操作系统下进行的,在手机终端进行APP开发和测试，采用结构化、组件化方法。分块化后，主要任务有无线、串U、红外射频通信及APP的编写。2.1无线网络通信2.1

7、.1小循环的局域通信控制连接家中路由器，手机接入同一局域网中，接着打开APP搜索网络远程控制设备，搜索到相应控制器后，就可以用手机来控制相应家电了。具体是通过TCPServer/Client的Socket通信实现的，即客户端手机和服务器端控制器先通过Socket函数各自分配一个文件描述符，然后手机端调用Connect向控制器发送连接请求。控制器端先前一直处于listen监听状态等待连接，当收到连接信号后控制器调用Accept函数进行接收，这样就Established通讯链接，接着进行数据I/O操作，即Read、Write,传输

8、完成后Close。2.1.2大循环的远程通信要远程通信，需要基于SSH(Struts+Spring+Hibernate)框架搭建一个服务器，然后将服务器挂到云端。SSH是」2EE技术的基本架构，搭建的系统从职责上分为四层：表示层、业务逻辑层、数据持久层和域模块层［3】。基本业