基于WiFi的電視副機遙控器設(shè)計

孫 宇，陳金鷹，袁 燦，魏萬迎

（1.成都理工大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610059；2.成都大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，四川 成都 610106）

基于WiFi的電視副機遙控器設(shè)計

孫 宇1，陳金鷹1，袁 燦1，魏萬迎2

（1.成都理工大學(xué) 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610059；2.成都大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，四川 成都 610106）

通過對WiFi無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的分析，探究其在廣播電視頻道遙控中的運用，針對電視副機不能獨立選臺的不足，提出了一種基于WiFi的電視副機遙控器方案。方案中手機選臺控制軟件發(fā)送選臺控制命令，利用無線的方式傳輸至控制系統(tǒng)中的WiFi模塊，控制系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行處理后通過遙控器按鍵拉出引線排傳輸至遙控器內(nèi)部實現(xiàn)對主機頻道的控制，從而使副機頻道隨主機的改變而改變。解決了數(shù)字電視副機不能獨立選臺的問題，使用戶可以隨時隨地跨房間自由切換電視節(jié)目。

無線通信；WiFi；遙控器

據(jù)統(tǒng)計，我國目前城鄉(xiāng)居民家庭擁有約5億臺電視機，日均收視時間約170min，收視人口十多億，電視收視依然是居民獲取信息和進行娛樂的主要途徑之一[1]。目前，部分家庭仍使用模擬電視，為了使其與高清晰度數(shù)字電視兼容，采用數(shù)字機頂盒過渡式的方法，將接收到的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號[2]。由于傳統(tǒng)的數(shù)字電視機頂盒只有接出的主電視機可以遙控選臺，副機通過布線與主機相連，以達到接收主機信號的目的，但副機卻失去了選臺能力，給用戶造成不便。為此進行了基于WiFi技術(shù)實現(xiàn)處于不同房間的副機同樣可以進行電視電臺選擇的電路設(shè)計。

1 WiFi無線數(shù)據(jù)傳輸在數(shù)字電視中的優(yōu)勢

近幾年，隨著三網(wǎng)融合和物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，智能家庭逐漸走入人們的視野，人們對家庭設(shè)施智能化要求逐步提高，隨著WiFi技術(shù)的日漸成熟，其已經(jīng)應(yīng)用于家庭生活中的諸多方面。在家電控制方面[3]，針對機頂盒連接的電視副機不能獨立控制選臺這一弊端，本文使用WiFi模塊連接遙控器端口，利用手機發(fā)送數(shù)據(jù)無線傳輸至遙控器，遠程操控選臺，實現(xiàn)了跨房間自由控制電視頻道，與傳統(tǒng)單一遙控器相比，具有很大的優(yōu)勢[4]：

1）使用簡單，節(jié)省成本。WiFi最主要的優(yōu)勢在于不需要布線，非常適合家庭用戶的需要，用戶無需耗費資金進行網(wǎng)絡(luò)布線接入，從而節(jié)省了大量的成本。由于WiFi的長距離傳輸，解決了高速移動時數(shù)據(jù)的糾錯問題、誤碼問題。

2）健康安全，可靠放心。WiFi代表了“無線保真”，具有完全兼容性的802.11標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11b子集。IEEE802.11規(guī)定的發(fā)射功率不可超過100mW，實際發(fā)射功率約60～70mW。而手機的發(fā)射功率約200mW～1W，手持式對講機高達5W，而且無線網(wǎng)絡(luò)不直接接觸人體，輻射小，絕對安全[5]。用戶在使用過程中還可對WiFi進行加密，確保了信息傳輸?shù)陌踩?、保密性?/p>

3）方便快捷，自由切換。通過使用WiFi模塊連接遙控器端口，遙控器變成家庭中的網(wǎng)關(guān)設(shè)備，用戶可以隨意在不同房間，通過WiFi接入遙控器，調(diào)用存儲在機頂盒或電視機中的節(jié)目內(nèi)容，可以做到隨時隨地自由收看。設(shè)想一下，假如在烹飪中的空閑時間，可以不間斷地收看自己喜愛的電視節(jié)目；又或是在泡澡時，邊喝著美酒邊觀看大片，將是多么愜意的享受。

2 WiFi無線數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)設(shè)計

新一代的無線網(wǎng)絡(luò)，以無須布線和使用相對自由，建立起人們對無線局域網(wǎng)的全新概念[6]，其中WiFi作為無線數(shù)據(jù)傳輸發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，其無須布線、高移動性、長距離工作、傳輸速度快、易擴展性和成本低廉等特點使得WiFi技術(shù)大量應(yīng)用于生產(chǎn)生活中。

2.1 總體設(shè)計方案

本設(shè)計主要基于WiFi無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點，通過手機終端設(shè)備與單片機的數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)跨房間電視遙控。以手機、WiFi接收模塊、單片機和遙控器按鍵引線排組成控制系統(tǒng)，通過無線的方式實現(xiàn)副機、遙控器和手機終端的數(shù)據(jù)傳輸。手機選臺控制軟件發(fā)送選臺控制命令信號，WiFi模塊接收數(shù)據(jù)信號并傳輸至單片機，單片機將接收到的選臺控制信號進行處理后，通過遙控器按鍵拉出引線排輸出選臺控制信號至遙控器，遙控器接收選臺控制指令控制光電耦合管接通，從而使主機頻道改變。此時，副機的頻道也隨著主機的變化而變化，從而實現(xiàn)了無需直接在主機處更改頻道，副機可間接獨立選臺的目的。系統(tǒng)還可以實現(xiàn)反向通信，即在輸入模塊按下不同按鍵，可在手機上觀測到按鍵信息，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向通信。

控制系統(tǒng)框圖如圖1所示，系統(tǒng)包括WiFi模塊起到接收選臺控制指令的目的；串口模塊實現(xiàn)對控制模塊和WiFi模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸，并將網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串口數(shù)據(jù)，方便單片機進行處理；控制模塊以STC89C52RC單片機作為主控芯片，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的解碼，傳輸至輸出模塊；輸入模塊輸入按鍵信息和輸出模塊輸出選臺控制指令，通過遙控器按鍵引線排傳輸至遙控器，遙控器接收指令控制光電耦合管接通實現(xiàn)電視頻道更改。

圖1 控制系統(tǒng)框圖

2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

為了使用戶可以隨時隨地自由切換電視節(jié)目。硬件電路圖如圖2所示，主要包括單片機晶振電路、光電耦合管控制輸出端口、串口電路以及手機和遙控器終端設(shè)備。單片機控制模塊采用STC89C52RC作為主控芯片，起到總體控制的作用；光電耦合管控制端口使用單片機P0口作為驅(qū)動端口，由于其輸出驅(qū)動能力限制，因此增加上拉電阻實現(xiàn)對光電耦合管的控制；串口電路連接單片機和WiFi模塊，其以MAX232為核心，實現(xiàn)了選臺控制信號在WiFi模塊與控制模塊之間的傳輸。數(shù)碼管顯示模塊由4位LED數(shù)碼管組成，從左到右依次為前兩位顯示節(jié)目，后兩位顯示音量。

圖2 硬件電路圖

2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.3.1 控制模塊軟件設(shè)計

控制模塊核心部分就是對串口數(shù)據(jù)的處理。本系統(tǒng)控制模塊軟件設(shè)計流程如圖3所示，包括程序初始化、串口中斷、數(shù)碼管顯示和光耦管輸出。首先進行串口初始化和輸出端口初始化設(shè)置，循環(huán)等待中斷；當(dāng)串口中斷接收到WiFi模塊的“節(jié)目+”、“節(jié)目-”、“音量+”和“音量-”信息時，光耦管輸出不同狀態(tài)下的接通狀況傳遞給遙控器，從而改變了頻道，此時LED數(shù)碼管上相應(yīng)的顯示節(jié)目或音量的累加、遞減情況。

2.3.2 手機TFQ選臺控制軟件設(shè)計

服務(wù)器首先通過創(chuàng)建套接字，并將其綁定到指定的地址和端口進行監(jiān)聽（本系統(tǒng)最多可監(jiān)聽3個客戶端），然后等待客戶端發(fā)送連接請求。作為另一方的客戶端，首先創(chuàng)建用于連接的套接字，之后連接并向指定的地址和端口服務(wù)器發(fā)起TCP連接。服務(wù)器讀取發(fā)送來的數(shù)據(jù)并發(fā)送給客戶端。當(dāng)服務(wù)器和客戶端完成通信后，關(guān)閉套接字[7]。此控制軟件設(shè)置“節(jié)目+”為發(fā)送數(shù)字1、“節(jié)目-”發(fā)送數(shù)字2、“音量+”發(fā)送數(shù)字3、“音量-”發(fā)送數(shù)字4。

圖3 系統(tǒng)軟件流程圖

2.4 WiFi模塊參數(shù)配置

本系統(tǒng)采用HLK-RM04WiFi模塊作為無線發(fā)送接收設(shè)備。打開串口配置工具，進行WiFi模塊的配置，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)名稱及加密方式，修改波特率和端口號，本地IP和子網(wǎng)掩碼，提交配置。提交配置后命令執(zhí)行與回復(fù)欄里顯示提交成功。此時可在PC或手機上搜索到設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)信號。打開串口調(diào)試工具，選擇端口、波特率，打開串口。通過PC或手機連接該網(wǎng)絡(luò)，填寫設(shè)置的遠端IP和遠端端口號，點擊連接。分別在左右兩端輸入欄輸入發(fā)送信息，點擊發(fā)送，可觀測到串口與網(wǎng)絡(luò)欄均顯示所發(fā)送的信息，此時說明模塊工作正常。

3 硬件連接及實測數(shù)據(jù)

3.1 硬件連接

硬件連接電路及手機控制界面如圖4所示。該系統(tǒng)主要由三部分組成：WiFi模塊、單片機控制模塊、手機終端控制軟件。WiFi模塊通過串口與單片機控制模塊相連，排線接口引線連接光耦管輸出，4位LED數(shù)碼管從左到右依次為前兩位顯示節(jié)目，后兩位顯示音量。

3.2 實測數(shù)據(jù)

手機控制軟件輸入需要控制的遠端IP和端口；點擊連接，信息窗口顯示已經(jīng)連接Server，此時單片機和手機之間建立了數(shù)據(jù)傳輸通道。點擊“節(jié)目+”（或“節(jié)目-”）向單片機發(fā)送信息，此時單片機收到手機傳送的信息并發(fā)出指令實現(xiàn)光電耦合管的接通，遙控器通過光耦管的接通模擬按鍵實現(xiàn)頻道數(shù)加1（或減1），當(dāng)再次按下“節(jié)目+”（或“節(jié)目-”）時，頻道數(shù)和單片機上數(shù)碼管顯示的頻道序號依次累加（或遞減），從而改變了頻道（“音量+”與“音量-”同理），達到跨房間控制選臺的目的。

圖4 硬件連接及手機控制界面（截圖）

4 結(jié)束語

目前，WiFi無線數(shù)據(jù)傳輸在數(shù)字電視領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)有了初步的研究和發(fā)展。本技術(shù)在電視遙控方面起到了補充和改善的作用。其也可進一步應(yīng)用于電飯煲、電冰箱和空調(diào)等多種家庭電器遙控設(shè)備中，具有廣泛的現(xiàn)實意義和使用價值。

[1] 陳金鷹.FSO在寬帶電視傳輸中應(yīng)用分析[J].廣播與電視技術(shù)，2005（10）：122-124.

[2] 李懷甫.論有線數(shù)字電視機頂盒更新設(shè)計探索[J].電視技術(shù)，2012，36（19）：86-88.

[3] 彭華，何軍.WiFi技術(shù)在家庭無線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究[J].技術(shù)與市場，2010（5）：15-17.

[4]黃光遠，楊岳彬.擴展性家庭網(wǎng)絡(luò)通信機制的設(shè)計及實現(xiàn)[J].電視技術(shù)，2012，36（S1）：43-47.

[5] 盛敏，李建東，史琰.IEEE802.11無線局域網(wǎng)絡(luò)性能分析[J].電子學(xué)報，2004（S1）：148-152

[6] 張春飛.WiFi技術(shù)的原理及未來發(fā)展趨勢[EB/OL].[2013-03-03]. http：//wenku.baidu.com/view/6062390dba1aa8114431d9bd.html.

[7] RETOM.Professional Android2 Application Development[M]. [S.l]：Wiley，2010.

TV Slave Remote Control Design Based on WiFi

SUNYu1,CHENJinying1,YUANCan1,WEIWanying2
（1.College of Information Scienceand Technology,Chengdu University of Technology,Chengdu610059,China；2.School of Electronic Information Engineering,Chengdu University，Chengdu610106,China）

By analyzing wireless data communication system, its utilization in remote broadcast televi-sion channel control is researched. To solve the problem that the secondary TV machine is not able to choose channels independently, a new scheme based on WiFi is proposed. In this scheme, the control software which is implemented in a cellphone sends out the channel choosing commands, the commands are transferred to the WiFi module of control system via wireless media. After the control system processes the commands data, it transfers the data inside the remoter by the lead row which pulls out from the remote control button, realizing the control function for the main TV machine channels, thus makes the secondary TV machine change its channel with the main TV machine. This scheme solves the problem that the secondary digital television is not able to choose channels independently, and it achieves the purpose that users can change TVprograms in different room anytime.

wireless communication;WiFi; remote controller

TN761

A

??雨博

2013-05-15

【本文獻信息】孫宇，陳金鷹，袁燦，等.基于WiFi的電視副機遙控器設(shè)計[J].電視技術(shù)，2014，38（2）.

四川省科技支撐項目（2012gzx0083）