和泰杯作品-基于Inter网络的远程家电控制系统(定稿)

基于Internet的远程家电控制系统重庆邮电大学国际半导体学院老师（指导老师）：袁军参赛学生：钟长杰、刘晨凌、岳怡伶2013年12月18日一、 摘要：3二、前言：3现行的家电控制：4设计家电控制系统：4三、系统结构组成：4工作原理:5网页模块：5服务器模块：5单片机控制的红外发射接收模块：6四、系统实现：6硬件部分：6软件部分：8五、产品特色：13特色功能：13作品的创新：13六、产品前景：13七、 产品提升:14八、 参考文献：151、 摘要：随着互联网的广泛普及和家电智能化的发展，人们对家用电器的控制有了更高的要求，希望实现远距离实时监控，操作等功能，而远程家电控制系统就是一个能实现人们这种期望的家电的控制系统。它利用现有的Internet平台，通过网页编程技术与家用电脑通信，然后将HT66F70A单片机实现与电脑的通信并将从电脑获得的信息处理通过红外信号发送到被控家用电器端的红外接收器，最终实现整个控制系统。二、前言：随着网络技术、家用电脑、手机以及各种互联网终端技术大发展和网络的普及，以及各种家电智能化，现行的家电控制模式与现代家居智能化的进程不相符合，现在Internet的成熟也为家用电器的远程控制提供了可能。另一方面，现代人的工作的压力越来越大，人们的时间也变得越来越宝贵。 所以，本设计希望利用现有的Internet平台与HT66F70A单片机实现整个远程家电控制系统的控制。跟随物联网思想的浪潮而来的商机，最终完成的系统能够融合现代物联网系统思想，作为家用远程控制系统的有力备选。现行的家电控制： 人们只能通过亲身操作家电实现家电的功能，与现代宣扬智能生活大相径庭，既浪费时间又让人们的生活质量大打折扣。设计家电控制系统： 为满足现代人们的需求，本作品将基于Internet实现远程家电控制，能最大化的节约人们的时间（如在寒冷的冬天亦或炎热的夏天的下班之际、回家的路上打开家中的空调让回到家的时候气温适宜，又或者在下班的路上打开家中的电饭煲让回家的人们节约了等待的时间）。 由于HT66系列单片机具有足够大的ROM，RAM以及足够高的核心频率，并且特有正常、低速、空闲、休眠多种工作模式，以及运行稳定等特点。基于上述现状 ，本文将以HT66F70A作为主控MCU，设计了基于Internet和红外控制技术的远程家电控制系统。三、系统结构组成：工作原理: 用户通过各种互联网终端终端访问远程家电控制台（网页），在图形化界对家电进行控制，通过网页服务器，将用户命令传回至PC端，PC端上使用实时监控软件阅读网页端传回的信息，再通过串口与单片机进行实时通信，通过单片机对信息进行处理，通过红外发射和红外接收装置控（含继电器）制家电开关（必要时可加信号放大器或增大发射功率）。网页模块： 网页端前端将采用HTML5、CSS3和AJAX编写，功能强大，服务端由PHP处理和传输信息、，并发送至单片机通信接口。服务器模块： 本文中采用家中普遍使用的PC机，功能强大，易于实现产品后续发展的更多功能。单片机控制的红外发射接收模块： 由单片机对接收到的信息进行编码，控制红外发送、接受信息解码，控制家电开关。四、系统实现：硬件部分：PC与单片机实时通信部分： 智能接口单元通过串行接口芯片8251及电平转换器MAX202 与主机通信, 通过单片机自带串口用RS - 4 85接口芯MAX487与从单片机之间进行通信。图如图所示。图二 硬件连接图：图三 红外控制：图一 所需器件： 主控HT66F70A MCU，红外发射管(可用两个发射头以增加功率)，红外接收头（如TSOP1738），继电器。 工作原理：利用pc入指令，将其转化为电信号，经过编码调制等处理过程，通过LED红外发射器发送。将接收到的红外遥控信号放大、接调和整形后输出响应的指令信号，送至单片机进行识别和处理，单片机根据识别结果输出控制信号，控制相应的继电器，从而控制对应的家用电器的开关状态。 特点：利用单片机技术，系统由硬件和软件两部分完成，控制灵活。继电器控制开关端：继电器开关如图所示（见下页）：软件部分：网页端： 采用HTML5、CSS3和AJAX编写的网页，页面美观，能清晰的在上网终端上显示操作页面，易于操作。如图（PC端页面）：如图（手机端页面）：PC与单片机实时通信：单片机R S - 485串行口接收和发送中段服务程序框图：单片机R S - 232接收程序：单片机RS - 4 85串行口接收和发送中段服务程序框图：红外控制程序设计：五、产品特色：特色功能： 1、本作品采用HTML5、CSS3和AJAX编写的网页，能清晰的在上网终端上显示操作页面，易于操作。 2、本作品属于PC机的外接插件，易于安装。 3、本作品使用了Internet和红外遥控技术，使控制距离更远，不受有线距离的影响，使家居美观安全。作品的创新： 1、利用广泛普及的互联网和移动网络，让人们能很快的熟悉和应用本设计； 2、采用红外遥控技术，减少了明暗线的试用，使家居更美观； 3、把现在高度发达的互联网技术与人们的生活联系起来，让人们的生活更智能；六、产品前景： 智能家居是以各种家电设备为基础平台，综合网络通信、信息家电、设备自动化等技术，将系统、结构、服务、管理集成为一体的高效、安全、便利、环保的居住环境，而智能家电远程控制系统即是实现其的一个重要手段。本作品是一个利用先进的计算机、网络通信、红外控制等技术，将与家庭生活有关的各种应用子系统有机地结合在一起，通过综合的家庭范围内的本地管理与控制以及来自家庭之外的程管理与控制，特别是基于互联网的远程管理与控制，让家庭生活更适、有效和便捷。与普通家电相比，智能家电不仅具有传统功能，还能提供舒适、高效、便捷、具有高度人性化的控制方式；将一批原来死板的家居设备结合在一起转变为具有“智慧”的工具，提供全方位的信息交换功能，实现家电控制的实时畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效地安排时间，增强家庭生活的高效性，并为家庭节省能源费用等。 随着网络技术和智能家用电器设备的飞速发展，越来越多的家庭对家居生活已经不满足于简单的豪华装饰，而转向更加便捷的智能家电体系，要求建立能实现所有电器设备互连互通的家庭网络，并通过家庭网关将所有家电设备连接到 Internet 的服务，从而实现随时随地的远程控制。其中家庭网关（既本作品中的PC）是整个家庭网络的核心，它主要实现 Internet 接入、远程控制，以及连接家庭内部异构子网的功能，是当前网络技术研究的热点之一，而智能家电是电子行业正在重点研究、积极推广的、面向即将到来的巨大市场的新一代家用电产品。本设计正是立足于两者的结合，是面向最新热点技术的、有着巨大市场潜力的实用型应用开发课题。7、 产品提升: 计算机虽然在家庭中普遍程度较高，但其成本相对较高，普遍PC系统稳定性行对服务器的标准还较低，如若本比赛主办方提供以HT32系列32位单片机为核心的含有60M及其以上 SDROM的开发板，则可借助现在技术成熟的片上系统在板上嵌入Linux 操作系统，并在其上开发相应的驱动程序、应用程序和嵌入式 Web服务器，可以较好地实现一个方便、实用的家庭网关。 现行的智能家电控制（远程控制）几乎持处于空白状态，现在的家电厂商生产的智能化家电都没有预留与各种智能控制系统通信的相关模块和接口。本文设计的产品只能简单的达到控制家电开关，无相应的与只能家电的通讯模块。次产品的普及使用则需要该控制系统制造厂商与相应智能家电生产厂商达成相应协议，实现相互通信，则，家居智能化的时代来临了。8、 参考文献：1 高吉祥电子技术基础实验与课程设计北京：电子工业出版社，20022 彭介华电子技术课程设计指导北京：高等教育出版社，19973 毕满清电子技术实验与课程设计北京：机械工业出版社，20014 何立民. MCS - 51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术北京: 北京航天航空大学出版社, 1990. 15 陈功富, 韩贤东.计算机网设计与实现北京: 人民邮电出版社, 1994. 10