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基于ZigBee的红外空调控制

作者:时间:2016-10-10来源:网络

摘要:基于实现的目的,提出了采用对空调进行控制的方法。通过对ZigBee控制原理和实现的分析以及空调编码的分析,系统在IAR开发环境下编程实现一系列功能。结合PC端串口助手给ZigBee协调器发送指令,再将指令无线发送给ZigBee 终端来控制空调的试验,实验结果显示红外编码与空调参数是一一对应的,通过改变红外编码,可以实现对空调温度、开关机、冷热风等的控制。至此得出利用 组建可以实现红外空调控制的结论。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201610/306145.htm

关键词:红外;;;

近几年来智能设备不仅在无线领域有飞速的发展,人们对技术的追求越来越高,智能化越来越受到人们的欢迎。用红外遥控器控制空调虽然已取得相应的成就,但是用红外遥控器控制空调受到距离和角度的限制,为了解决所出现的问题,本设计从红外编码、ZigBee组网的原理以及实现原理和红外控制电路三方面分析,采用ZigBee星型组网方式以及多方位红外控制电路,实现内实时、高效的控制空调。

1 红外编码的实现及原理

红外的编码是空调控制系统的核心。现有的红外遥控包括两种方式:PWM(脉冲宽度调制)和PPM(脉冲位置调制)。该系统采用PWM的方式,其载波频率为38 kHz,编码协议为NEC协议。PWM波以发射红外载波的占空比代表“0”和“1”,为了节省能量,一般情况下,发射红外载波的时间固定,通过改变不发射载波的时间来改变占空比。如本文中所描述的格力空调的占空比为1/3,发射红外载波的时间为0.56 ms,以不发生红外载波的时间0.56 ms和1.69 ms来分别代表“0”和“1”,如图1。

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空调的红外编码与电视、音响等不一样,电视的编码格式固定,一个按键只有一个编码,编码相对简单,而空调必须一次将制冷、温度、风速、定时等发送完毕,编码复杂,如图2。

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2 ZigBee组网原理及通信原理

2.1 ZigBee之间的网络连接方式及组网过程

ZigBee因具有低功耗、低成本、网络容量大、安全性高、自组网以及自修复等功能而逐渐成为短距离无线通信的首选。ZigBee的网络拓扑结构最常见的有3种:星型、树型、网状型。如图3。本文中采用的是星型网络拓扑结构,由ZigBee协调器向ZigBee终端节点不经过ZigBee路由器直接向 ZigBee终端节点发送数据,此网络拓扑结构简单,发送和接受数据稳定、可靠。

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组建一个完整的ZigBee星型网络包括两个步骤:创建网络和添加节点。

创建网络:第一步,确定一个ZigBee为协调器,并确定其没有加入到其它的局域网中;第二步,确定的ZigBee协调器对信道进行扫描;第三步,确定的ZigBee协调器设置网络的ID。

添加节点:第一步,加入的节点查找最近的ZigBee协调器;第二步,加入的节点发送连接请求给ZigBee协调器;第三步,ZigBee协调器接收加入的节点发送的请求并进行处理;第四步,ZigBee协调器将同意加入的命令存储起来并发给加入的节点;第五步,加入的节点接收ZigBee协调器发送的同意加入的命令。

2.2 ZigBee之间的互相通信

ZigBee之间相互通信框架图如图4所示,它们之间通过函数

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多个ZigBee通过识别不同的cID来接收ZigBee协调器发出的信息,达到可靠、稳定的效果。

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destAddr:指向目的地址

cID:指ZigBee的发送序号

buf:指向要发送的数据

len:指发送数据的长度

3 实验仿真与分析

3.1 系统工作框架原理

系统借助PC串口助手,在串口助手上输入红外编码,发送给ZigBee协调器,协调器通过组网,将编码信号经过无线传送给ZigBee终端节点,终端节点收到指令后,控制CC25 30芯片的P1.4引脚将红外编码发送出去,随后将发送编码成功信息反馈给协调器,协调器通过串口将信息显示到串口助手上。如图5系统框架图。

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3.2 红外模块设计

系统采用外部供电的方式给红外发射管供电,P1.4引脚的输出电压为3.3,当S8050三极管导通工作时,根据回路、回路,以及红外发射管的参数,本文采用Rb=1.5 kΩ,Rc=100Ω,保护红外发射管和三极管。红外模块电路图如图6所示。

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3.3 实验结果和分析

实验结果:当依次输入制冷模式、开空调、风速高、扫风开、睡眠关、温度26℃、不定时后,实验结果如图7所示,遥控编码如图8所示。

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实验分析:将实验结果图与遥控器的红外编码图比较,相差无异,空调可以正常工作,此实验说明,红外模块的设计是合理的。但是外接电压经过1小时供电后,Vcc降低了,红外的发射距离受到了影响,有时空调接收不到信号;同时红外发射管与空调的红外接收管必须保证一定的角度,空调才能接收到信号,对此进行以下改进。

3.4 实验改进

针对2.3中的实验的结果分析,为保证红外长距离稳定发射,在三极管的基极上与电阻并联2个二极管,这样基极电压被控制在1.2,三极管的发射极电压,保证发射极电压为恒定的0.6。解决了因电压降低不能长距离发送的问题。为解决角度的问题,在外接电路上再并联2个红外发射管,解决了单一方向和角度的问题。改善后的电路如图9所示。

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改进后再次对实验结果进行测试,与未修改时相比波形几乎没有什么变化,经过1小时供电后,再次进行测试,结果显示,波形稳定。

4 结论

文中提出了一种基于ZigBee的红外控制空调的方法。该方法摒弃了传统的利用空调遥控器进行空调的方法,简化了操作,同时还得到了空调的反馈信息。将该方法应用于实验室智能设备的控制上具有一定的参考价值。经过对实验结果的进一步分析,完善红外发射电路的设计,达到了理想的控制空调的效果。实验表明,本文提出的方法对长距离控制实验室设备,具有一定的意义。



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