基于AT89S52单片机的远程控制智能空调遥控器

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摘 要：为解决空调遥控器不兼容的问题，设计了一种基于at89s52单片机的远程控制智能空调遥控器。该遥控器采用模块化设计，使用AT89S52单片机连接红外发射接收模块、存储模块、按键电路等，再通过接口RS232与RS485与上位机相连，最后连接至Internet实现远程监控。经运行测试，该智能遥控器功能稳定，操作灵活，为智能遥控器设计提供了一种实现方法。

关键词：智能遥控；AT89S52单片机；上位机软件；AT24C64存储单元

中图分类号：TH811

自从智能化家居系统走进我们的生活，它就与我们的生活息息相关，尤其是空调成为了生活中必不可少的家用电器，但是随着空调遥控器的数量增多，空调遥控器的不兼容问题日益显现，为解决这个问题，采用AT89S52单片机设计一种可兼容的智能空调遥控器。本文讨论了红外系统、存储电路、通讯线路以及上位机设计需要。对于硬件部分，给出了单片机的相关使用说明；对于软件部分，做了相关的程序流程图，以及阐述了相关软件开发的设计方法。关于智能空调遥控器的学习与设计，是目前智能家居技术的研究热点。

本文致力于研究一款具有控制能力强、可兼容、使用方便的新型智能遥控器，它有很大的发展潜力，推广前景可观。随着物联网技术、智能控制领域的发展，智能遥控器定会向着这个方向发展，这也是人们所能接受的，它的市场将会更大。

1 系统总体结构

系统采用模块化设计，各模块通过接口电路与主控AT89S52单片机相连。智能遥控器包括接收子模块、发射子模块、核心子模块，其中接收子模块包括光电转换、信号放大、高速采样等模块；发送子模块包括遥控发送、发送保持、电光转换模块；核心子模块包括中央处理、键盘控制、LCD显示以及存储等模块。远程控制智能空调遥控器的设计框图如下图1所示：

图1 学习型智能遥控器系统组成图

单片机选型：

系统CPU芯片为AT89S52，这款单片机是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8KB在系统可编程Flash存储器，其内部数据存储器（RAM）有258Byte（可以根据需要扩展外部RAM），可作为CPU正常工作的内部缓存和学习过程中红外命令的脉冲宽度和编码的暂存器。硬件电路基础是AT89S52最小系统，所有其他电路都是在这个基础上扩展出来。这种单片机在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛应用。

使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。

2 硬件设计

系统功能模块有红外发送与接收模块、按键存储电路、通讯端口。当遥控器处于学习状态时，红外接收模块接收红外信号，经过内部处理进行存储，以便后续控制发送用，存储电路主要是用来存储红外编码信号，由学习后产生，按键电路主要用来实现遥控器在没有和主机相连时进行手动控制，也是相当重要的。

2.1 红外发送与接收模块的设计

常见的红外遥控系统一般分为发射和接收两部分。发射部分一般采用的是红外发光二级管，其外形一般与普通的二极管相似，现大量使用的红外发光二级管的波长为940nm左右。接收部分采用的是一种光敏二极管，但是工作中要给这种光敏二极管加反向电压才能让其正常工作。

其中发送端由单片机和红外发光二极管组成。单片机控制红外发光二极管发射38KHz左右的红外光，这个红外光就可能起到传递信号的作用。可以在程序中规定发射红外线时表示二进制的一个位‘1’无红外线时表示二进制的‘0’。这样就可以发出一系列由‘1’和‘0’所级成的信号。另外接收端是由红外接收二极管和单片机组成。前面我们让发射端发出信号，现在接收头就开始收信号。当有38KHz的红外线照射到接收头时，接收头会输出低电平。反之，没有红外线的时候接收头就输出高电平。这样在接端就可以判断发射端发出的是什么信号。

2.2 存储电路的设计

图2 EEPROM数据存储模块电路图

2.3 通讯接口

通讯端口要设计两种类型：RS485和RS232，目的是实现遥控器与上位机之间的通信。上位机软件主要是用来识别遥控器，并且同时发送控制码，为了实现网络远程控制，这个上位机还要编写一个网络通信的程序，最终构成一个远程控制的智能空调遥控器系统。RS485接口组成的半双工网络，一般是两线制，多采用屏蔽双绞线传输。这种接线方式为总线式拓扑结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。很多情况下，连接RS485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座，与智能终端RS485接口采用DB-9（孔），与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9（针）。通常RS-232接口以9个引脚（DB-9）或是25个引脚（DB-25）的型态出现，一般个人计算机上会有两组RS-232接口，分别称为COM1和COM2。二者的差别在于：

从接线上：RS232是三线制，RS485是两线制；

从传输距离上：RS232只能传输15米，RS485最远传输1200米；

从速率上：RS232是全双工传输，RS485是半双工传输；

从协议层上：RS232只支持点对点通讯，RS485支持总线式通讯。

3 软件上位机设计

3.1 上位机通信

本遥控器除了能通过功能按键实现手动操作外，还可以通过设计上位机对遥控器进行设计。遥控器与上位机通过RS232模块进行信息传递，首先要配置上位机软件，选择与硬件部分相同的处理信号及主从设备地址，然后根据需要选择对应相同功能的指令，这样就可以实现硬件部分与上位机软件相结合的功能配置。

硬件电路可以与DS18B20相连接，将DS18B20检测到的温度信号传给硬件部分与上位机软件，这样还可以在上位机处直接显示出检测到的温度。

3.2 组网控制

为了可以通过上位机控制多个遥控器达到简化操作的目的，将每个子系统遥控器通过RS485模块的“A”“B”端相连接，这样就可以组成一个控制网络，这些个子遥控器通过RS232模块与上位机进行串口通信，当需要对某个子系统遥控器进行控制时，只需要选择相应的子系统的地址号码，发送指令即可执行。多个上微机PC连接Internet，就可以实现网络远程控制。用户可以远程登陆，与服务器连接，即可发送指令给服务器，然后进行后续操作，这样也就实现了远程控制的目的。

图3 远程监控网络示意图

4 结语

现阶段，普通家庭里面的家居智能化程度还不是很高，家庭里每台空调都对应有一台遥控器，这样控制空调的开关的方式就十分的局限，只能通过使用这台遥控器来控制空调的运作，不能够达到远程控制的效果。针对于这一现状，本文以普通的空调遥控器作为切入点，分析它们的波形，通过设计上位机来传输给网络终端，开发这样一种实现远程控制的智能空调遥控器，解决远程控制中的红外线空调遥控器不可兼容的这一不足。智能遥控器基于嵌入式系统，具有强大的可扩展性和可编程性，可以通过简单的设备和软件编程灵活的支持其他功能，为智能家居以及远程监控提供了一种实现方法。

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作者简介：姚广智（1993-），男，辽宁锦州人，2011级学生，电气工程及其自动化专业。

作者单位：中南大学 信息科学与工程学院，长沙 410083