基于單片機的家電遠程控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

宗軍林 張文靜* 沈陽工學院信息與控制學院

關鍵字：單片機 家庭遠程控制系統(tǒng)

引言：智能家電，也叫智能家居，在國外常用Smart Home表示。與智能家電含義近似的有家庭自動化（Home Automation）、電子家庭（ElecctronicHome、E-home）、數(shù)字家園（Digital Family）、家庭網(wǎng)絡（Home Net/Networks for ome）、網(wǎng)絡家居（Network Home）、智能家庭 /建筑（Intelligent Home/Building），在我國香港和臺灣等地區(qū)，還有數(shù)碼家庭、數(shù)碼家居等稱法。智能家居是以各種家電設備為基礎平臺，綜合網(wǎng)絡通信、信息家電、設備動化等技術，將系統(tǒng)、結構、服務、管理集成為一體的高效、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境，而智能家電遠程控制系統(tǒng)即是實現(xiàn)其的一個重要手段。

智能家電遠程控制系統(tǒng)可以定義為一個利用先進的計算機、網(wǎng)絡通信、自動控制等技術，將與家庭生活有關的各種應用子系統(tǒng)有機地結合在一起，通過綜合的家庭范圍內的本地管理與控制以及來自家庭之外的遠程管理與控制，特別是基于互聯(lián)網(wǎng)的遠程管理與控制，讓家庭生活更舒適、有效和便捷。與普通家電相比，智能家電不僅具有傳統(tǒng)功能，還能提供舒適、高效、便捷、具有高度人性化的控制方式；將一批原來死板的家居設備結合在一起轉變?yōu)榫哂小爸腔邸钡墓ぞ?，提供全方位的信息交換功能，實現(xiàn)家電控制的實時暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效地安排時間，增強家庭生活的高效性，并為家庭節(jié)省能源費用等。

本文主要從硬件設計、軟件設計等方面介紹基于單片機的家電遠程控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)的方式。

1 硬件設計

本系統(tǒng)由nRF2401、獨立按鍵輸入、LED指示燈、LCD顯示、繼電器控制、電源、單片機最小系統(tǒng)等硬件電路部分以及相應的軟件部分構成。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)原理框圖

在現(xiàn)代智能化設備與儀器中，用戶交互界面越來越受到重視。本課題中，也考慮到用戶可視化界面的設計。通過LCD1602顯示屏，實時顯示電器的開關狀態(tài)，以實現(xiàn)遠程家電控制系統(tǒng)的良好的用戶交互功能。

2 軟件設計

采用模塊化的設計是軟件設計的一個重要思想，它是把一個大的任務進行分解，后組成許多個小的任務，分別把這些小任務的子程序編制實現(xiàn)，然后按照總體要求組裝子程序，就可以把這個大任務實現(xiàn)了。這種思路顯得特別優(yōu)越對于可重復使用的子程序來說。

基于單片機的遠程家電控制系統(tǒng)的軟件設計是本次設計中不可缺少的環(huán)節(jié)，貫穿了整個畢業(yè)設計，是本次設計能夠完成的最重要的環(huán)節(jié)之一。

接收主程序的流程圖如圖2所示。發(fā)送主程序的流程圖如圖3所示。

圖2 接收主程序的流程圖

圖3.發(fā)送主程序的流程圖

整個系統(tǒng)上電后，從主程序開始運行，首先對硬件外設nRF2401無線模塊、DS18B20溫度傳感器、獨立按鍵和LCD1602液晶屏進行初始化。初始化完成后，發(fā)送端然后進入主循環(huán)，開始進行獨立按鍵掃描，有按鍵按下時，發(fā)送數(shù)據(jù)到接受端，然后進入接收模式，判斷發(fā)送端的溫度狀態(tài)，從而根據(jù)溫度可以控制家電的開關狀態(tài)，并且將溫度和家電的狀態(tài)顯示在LCD1602液晶屏；而在接收端等待接收數(shù)據(jù)，并且讀取DS18B20的溫度數(shù)據(jù)，將溫度數(shù)據(jù)和家電的狀態(tài)發(fā)送到發(fā)送端。

3 系統(tǒng)聯(lián)調

經(jīng)過硬件與軟件聯(lián)調，基于單片機的家電遠程控制系統(tǒng)的設計方案基本能夠滿足智能化的要求。實現(xiàn)智能家電的控制系統(tǒng)的效果。