智能手機萬能遙控器設計和實現(xiàn) 機械制造自動化專業(yè)

摘要走向智能化的生活與工作是目前人們向往并且正在一步步落實的方向，它可以帶來生活質(zhì)量的提高，更能引領一股新的科技浪潮。關于物聯(lián)網(wǎng)以及無線通訊網(wǎng)絡等終端智能設備在技術的引領下如雨后春筍般涌現(xiàn)，人們在生活中得以能夠領略在科技前沿的更多智能設備，也正形成一股前沿浪潮，并逐漸從高端住宅走入許許多多的普通家庭，用戶對于周圍設備更加方便的控制成了一個關鍵的問題，于此同時產(chǎn)品也在不斷完善和更替，根據(jù)人們需求實現(xiàn)了不同功能，最終實現(xiàn)其預期的功能。紅外線遙控器是現(xiàn)有方案中最為廣泛的一種遙控裝置，人們在日常生活與工作中也遠遠離不開它。智能化生活便是以居民住宅為平臺，運用控制通信技術網(wǎng)絡來控制，以達到一個安全適宜人類居住的生活方式?，F(xiàn)在，在紅外遙控領域，還沒有一個標準的統(tǒng)一的通信方案，不同區(qū)域不同設備供貨商采取的也各不相同?，F(xiàn)有的硬件解碼遙控方法，需要專門的芯片和特制電路，其電路組成較為復雜，且只能針對個別編碼方式，沒有良好的適用性。從而研制一臺擁有強大功能的紅外遙控器來改變生活質(zhì)量以滿足消費者顯得極為重要?？傮w來說，本設計實現(xiàn)了對遙控器發(fā)射出的紅外信號作出反應并進行采樣來完成學習，并通過自學習將結(jié)果予以保留，也可以通過WIFI通訊功能將控制命令發(fā)送給遙控器，從而控制家中的家電。完成手機與學習型遙控器的通信，開發(fā)一款基于此的微信小程序，在手機上實現(xiàn)對紅外信號的發(fā)送控制，從而遙控家中電器，進而體驗到數(shù)字智能現(xiàn)代化的家居生活，市場應用前景一片廣闊。關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智能家居；遙控器；紅外學習；紅外發(fā)射；微信小程序

AbstractIntelligentlifeandworkisthedirectionpeopleyearnforandareimplementingstepbystep.Itcanimprovethequalityoflifeandleadanewwaveofscienceandtechnology.WithregardtotheInternetofThings,cloudplatforms,wirelesscommunicationnetworksandsmartphones,moreandmoresmartelectronicdevicesarecomingintopeople'slives.Theyarealsoformingafront-linewave.Theyarebeginningtomovefromhigh-endresidentialvillastomanyordinaryfamilies.Users'moreconvenientcontrolofperipheralequipmenthasbecomeakeyissue.Atthesametime,generationaftergeneration.Manyproblemssuchasincompatibility,inconvenienceincarryingandusingoftheproductsaregraduallyrevealed.Infraredremotecontrolleristhemostwidelyusedremotecontroldeviceintheexistingscheme,andpeoplecannotdowithoutitintheirdailylifeandwork.Intelligentlifeisbasedonresidentialbuildings,usingcontrolcommunicationtechnologynetworktocontrol,inordertoachieveasafeandsuitablewayoflifeforhumanliving.Atpresent,inthefieldofinfraredremotecontrol,thereisnostandardunifiedcommunicationscheme,anddifferentequipmentsuppliersindifferentregionstakedifferentmeasures.Existingremotecontroldecodingmethodsforhardwaredecodingrequirededicatedchipsandspecialcircuits,whicharecomplexandcanonlybeappliedtoindividualencodingmodes,sotheirapplicabilityisnotstrong.Therefore,itisveryimportanttodevelopapowerfulinfraredremotecontrollertochangethequalityoflifetomeettheneedsofconsumers.Generallyspeaking,thisdesignrealizesthesamplingandlearningofinfraredremotecontrolsignalsemittedbyremotecontrollers,savestheresultsafterlearning,andcanalsosendcontrolcommandstoremotecontrollersthroughWIFIcommunicationfunction,soastocontrolhouseholdappliances.Completethecommunicationbetweenmobilephoneandlearningremotecontroller,developamicro-communicationprogrambasedonthis,realizethetransmissioncontrolofinfraredsignalonmobilephone,soastoremotecontrolhouseholdappliances,andthenexperiencethemoderndigitalsmarthomelife,themarkethasabroadapplicationprospect.Keywords:InternetofThings;SmartHome;RemoteController;InfraredLearning;InfraredEmission;WechatSmallProgram目錄1緒論 11.1論文研究背景和意義 11.2物聯(lián)網(wǎng) 31.2.1物聯(lián)網(wǎng)的起源 31.2.2物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) 31.2.3物聯(lián)網(wǎng)的主要應用領域 41.3智能家居 41.3.1智能家居的概念 41.3.2國內(nèi)外智能家居的發(fā)展概況與未來趨勢 11.3.3智能家居的技術架構(gòu) 21.4微信發(fā)展概況 31.4.1微信的起源發(fā)展 31.4.2微信小程序研發(fā)的開端 31.5論文的研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排 42紅外相關技術 52.1紅外通信基本原理 52.2紅外遙控系統(tǒng) 52.3紅外遙控編碼和發(fā)送 62.4紅外遙控接收與編碼 72.5本章小結(jié) 73系統(tǒng)需求分析 83.1需求分析概述 83.2紅外控制器的功能需求 83.3紅外控制器的性能需求 93.4本章小結(jié) 94硬件系統(tǒng)設計 94.1硬件設計的基本框架 94.2ESP8266WIFI模組 94.2.1性能特點 104.2.2電路原理 114.3STM32模塊 114.3.1性能特點 114.3.2電路原理 124.4紅外遙控模塊 134.4.1性能特點 134.4.2學習部分操作介紹 134.4.3空調(diào)部分操作介紹 145基于微信小程序的智能家居控制編程 185.1功能調(diào)研 185.2基本概念 195.2.1開發(fā)工具 195.2.2創(chuàng)建項目應用 195.2.3編寫小程序 195.2.4創(chuàng)建頁面 205.3小程序的框架 215.3.1小程序的配置 215.3.2小程序的邏輯 225.3.3小程序的視圖與事件綁定 235.3.4小程序的樣式 255.4小程序?qū)崙?zhàn) 266結(jié)論與展望 316.1工作總結(jié) 316.2工作展望 31謝辭 32參考文獻 331緒論1.1論文研究背景和意義智能家居得以實現(xiàn)是在如今無所不能的網(wǎng)絡覆蓋下并且萬物皆可聯(lián)系的前提下。如今家中我們能想到的各種設備，比如照明，空調(diào)，安保，家庭影院等等早已普遍化的一些系統(tǒng)，都可以通過物聯(lián)網(wǎng)將其聯(lián)系并使人們逐漸習慣化，為人們帶來生活的便利，比如遠程照明控制，遠程室溫控制，遠程紅外轉(zhuǎn)發(fā)等等方便化的種種操作。較之普通家具而言，現(xiàn)在的智能家居在“家居”所包含的原有意思之外，還能夠使家電通過網(wǎng)絡所聯(lián)系，進行前所未有的信息交互，設備總動化，為一些不必要的計劃節(jié)省資費，更還可以有一種科技化的時尚美感。智能家居可實現(xiàn)對檢點設備的遠程監(jiān)控，并利用網(wǎng)絡技術和平臺實現(xiàn)智能家居之間的無線通信和自動控制，為普通家用電器賦予了智能化的屬性，使傳統(tǒng)的家居產(chǎn)品可為人們提供個性化、智能化服務，從而使用戶的生活更為便利快捷，進而使人們追求更深層次的生活體驗。物聯(lián)網(wǎng)逐漸為人們所接受所推崇，在大的萬物互聯(lián)的趨勢之下，智能家居儼然崛起，推出的產(chǎn)品也是越發(fā)成熟。通過智能終端遠程遙控家庭中的大大小小的家電，也是層出不窮，一股消費熱潮席卷而來。在其推動下，智能家居產(chǎn)品走向了千家萬戶，種類也倒是都層出不窮。但問題也是凸顯出來了，種類如此之多，標準卻沒有走向統(tǒng)一，用戶為此也增添了不少困擾。在20世紀八十年代初期，在日本等國家物聯(lián)網(wǎng)技術得到了充分發(fā)展，不僅如此，隨著工業(yè)生產(chǎn)控制需求的提升，紅外遙控技術也受到了廣泛的推崇，為了能夠成功發(fā)射搖控碼，一種集成發(fā)射芯片在他們手中得以使用，其特點為能夠單一控制。圖SEQ圖\*ARABIC1-1遙控單一種類電器的遙控器但當各種各樣的家用電器來到了用戶家里的時候，相對應的遙控器也會變得多了起來，那么當你在需要的時候也會變得越發(fā)的麻煩。所以多用遙控器就誕生了，它里面包含了多種編碼，從而得以遙控多種電器。圖1-SEQ圖\*ARABIC\s12遙控多種電器的遙控器隨著科技的日益發(fā)展，一種新的遙控器隨之出現(xiàn)，它的里面內(nèi)含一個動態(tài)編碼庫，庫內(nèi)儲存用戶編碼，且擁有紅外學習功能，基于此紅外學習遙控器因而應運而生。圖1-SEQ圖\*ARABIC\s13學習型紅外遙控器智能化的家居儼然已經(jīng)成為了現(xiàn)代城市的一種新的生活方式，因為科技的日新月異，我們逐漸地需要面對很多新奇的東西，它們也許會顛覆我們早已習慣的種種生活方式，以智能終端為中心來控制的智能化生活將會更多的出現(xiàn)在人們的眼前。而面對這樣的趨勢，廣大群眾也是非常的期待。1.2物聯(lián)網(wǎng)1.2.1物聯(lián)網(wǎng)的起源物聯(lián)網(wǎng)的由來始于傳媒領域，稱得上是一場革命，在信息科學與技術產(chǎn)業(yè)中掀起了不小的轟動。它是使看似彼此獨立的在萬維網(wǎng)，電視網(wǎng)絡為載體的基礎上的物體相互聯(lián)系從而達到有相對聯(lián)通的網(wǎng)絡。物聯(lián)網(wǎng)的誕生，與麻省理工學院Auto-ID中心Ashton教授的RFID研究密不可分，他可以稱得上是“物聯(lián)網(wǎng)”概念的第一人。后來在六年后的國際電信聯(lián)盟（ITU）中，他的領域進一步的擴大，不再僅僅局限于原來的范疇。我國與“物聯(lián)網(wǎng)”概念最早緊密接觸大概始于2009年，那時的用詞被叫做“感知中國”，是由我們所熟悉的溫總理口中講出來的，他在無錫視察后，因緣際會之下，我國物聯(lián)網(wǎng)隨之建立起來，或許并不是出于偶然，作為中國五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，在我國社會上下引起了不小的轟動，得到專業(yè)人士甚至于普通市民的強烈關注。1.2.2物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)普遍劃為三類，分別是感知層，網(wǎng)絡層，應用層：一·感知層。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展離不開它，作為其與其他設備還是事物的根基，包含了基本的數(shù)據(jù)采集模塊，一部分傳感器網(wǎng)絡。顧名思義，它的大義是指對物體的感觸與認知，積極篩選物體及收集系統(tǒng)中的有用信息，主要技術為射頻識別，感知控制，短途無線通訊。二·網(wǎng)絡層。主要用來負責信息的發(fā)送，交換，融合，用于溝通感知層和應用層，他能通過連接的設備跟網(wǎng)絡對接，并且架構(gòu)在當前通訊網(wǎng)絡之上。我國通訊方面較之他國有明顯的實力差，所以網(wǎng)絡層在我國開發(fā)的相對嫻熟。三·應用層。物聯(lián)網(wǎng)所致力于實現(xiàn)的部分，將其技術與其他技術相結(jié)合，將所得出來的數(shù)據(jù)分析，從而得以給用戶一些功能上的服務。大致包含操控，搜尋，管理和掃描，目前市場上的基本方案就是在我們的智能終端上開發(fā)相應的應用來實現(xiàn)基本操作。1.2.3物聯(lián)網(wǎng)的主要應用領域1、工業(yè)相關應用場景：產(chǎn)品管理、耗能管理、工業(yè)產(chǎn)能控制管理

2、農(nóng)業(yè)相關應用場景：環(huán)境信息的搜集與操控、灌溉農(nóng)田的管理與操控、農(nóng)業(yè)環(huán)境信息的觀測與改良，動植物生命特征信息及其他部分的監(jiān)控

3、智能家居設備相關應用場景：智能家電

4、醫(yī)療相關應用場景：智能醫(yī)保相關、居民健康檔案

5、城市安保相關應用場景：對城鎮(zhèn)大街商店的統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一存儲和統(tǒng)一管理

6、環(huán)境監(jiān)測相關應用場景：地域水質(zhì)檢測

7、智能交通相關應用場景：公交車無線監(jiān)控、智能公交車站、智能聯(lián)合一卡通

8、物流相關應用場景：物流鏈脈絡優(yōu)化、自動一體化物流

9、智能校園相關應用場景：智能電子錢包、身份證校園卡ID識別和個人銀行款項圈存1.3智能家居1.3.1智能家居的概念智能家居得以實現(xiàn)是在如今無所不能的網(wǎng)絡覆蓋下并且萬物皆可聯(lián)系的前提下。如今家中我們能想到的各種設備，比如照明，空調(diào)，安保，家庭影院等等早已普遍化的一些系統(tǒng)，都可以通過物聯(lián)網(wǎng)將其聯(lián)系并使人們逐漸習慣化，為人們帶來生活的便利，比如遠程照明控制，遠程室溫控制，遠程紅外轉(zhuǎn)發(fā)等等方便化的種種操作。較之普通家具而言，現(xiàn)在的智能家居在“家居”所包含的原有意思之外，還能夠使家電通過網(wǎng)絡所聯(lián)系，進行前所未有的信息交互，設備總動化，為一些不必要的計劃節(jié)省資費，更還可以有一種科技化的時尚美感。智能家居這一名詞說法由來已久，可是卻從來沒有詳盡的例子來契合，終于在35年前，第一棟“智能化建筑”在美國聯(lián)合科技公司的努力研究下運用相關技術建成了。至此，有關智能化家居的浪潮在美國哈特佛市揭開了帷幕。1.3.2國內(nèi)外智能家居的發(fā)展概況與未來趨勢智能家居相關行業(yè)的迅速崛起，使得人們將眼光聚焦到了這里，由此越來越多的相關產(chǎn)品被引入到了里面。智能系統(tǒng)所包含的內(nèi)容也變得不像以前那樣單調(diào)，從而多元化發(fā)展。我國相對與美國而言，可謂是后知后覺，所以市面上流通的相關產(chǎn)品也無法適配全球流通的設備，系統(tǒng)方面占了絕大的部分，從而使得我國智能家居產(chǎn)業(yè)陷入到了一種極為尷尬的僵局，相對的，阻礙到了其順利發(fā)展。放眼看去，我們應該如何解決這樣的難題？在技術角度上，本文認為現(xiàn)在只有通過研發(fā)系統(tǒng)的跟進以及系統(tǒng)交互技術的推進才能使其更好的發(fā)展。我國人口數(shù)量在世界上數(shù)一數(shù)二，根據(jù)調(diào)查城鎮(zhèn)小區(qū)人口分布的情況相對密集，所以不少開發(fā)商看準了這一特點，為了適應時代潮流的趨勢，他們一致贊同“智能化小區(qū)”的構(gòu)建。歐美國家就不同了，他們沒有分布的很集中，一棟棟獨居別墅圍繞在城鎮(zhèn)邊，彼此間相聚也很遠，所以也不會出現(xiàn)像我國這樣的局面。在網(wǎng)上了解到，歐美的智能家居與我們所了解的大不一樣，自成一派，顯得百花齊放。國內(nèi)的現(xiàn)階段，我們所采取的這一辦法也是挺不錯的，符合國情，而且相對實用，交互方面更是一體化，便于管理維修。我們的智能家居系統(tǒng)，多為小區(qū)配套安裝。相互獨立卻又相互聯(lián)系，自成一體，實在不行的情況下，還可以自主解決，像歐美靠攏，選擇的自由度掌握在我們手中，既可以由小區(qū)統(tǒng)一安裝，又能根據(jù)自己需求自主設計研發(fā)，進而還可以維護升級。如此看來，我國的“智能小區(qū)”更好一點，既能維持不變，響應小區(qū)物業(yè)的號召集體裝修，又得以在小區(qū)統(tǒng)一初始“智能化”裝修下自主設計。1.3.3智能家居的技術架構(gòu)智能家居可以說是物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)項目中的一個極為重要的應用，其技術架構(gòu)如圖示：圖1-4智能家居的技術架構(gòu)圖感知層包含兩大部分，其一為硬件層，其二為中間層，前者分為傳感器和執(zhí)行器。傳感器的主要功能是采集光照信號，執(zhí)行器主要包含電機、電磁鎖設備等。智能家居傳輸層負責硬件與后臺及各個硬件的通信。比較普遍的通信方式有BLE（BluetoothLowEnergy）,。BLE可以理解為低功耗的藍牙，且具有跳頻技術，集成了MCU以及ADC，適合廣大用戶做開發(fā)研究。ZigBee是市場上應用最廣范的，功耗低，并且具有組播，點對點，廣播支持和路由功能。缺點就是它的協(xié)議太過封閉了，兼容性不強。耗能低，具有組網(wǎng)方便等諸多特性，除此之外還可提供協(xié)議開發(fā)支持，適配UART接口，并利用MCU完成數(shù)據(jù)傳輸。缺點要數(shù)可提供的開發(fā)資料不太充足，對業(yè)余軟硬件開發(fā)者不太友好。應用層軟件為用戶提供了其與APP的友好交互，因此用戶可通過手機終端軟件來查看智能家居當前的工作狀態(tài)，并通過界面對其進行操控。1.4微信發(fā)展概況1.4.1微信的起源發(fā)展為了適應時代發(fā)展的需求，PC端上的不少應用逐漸向智能終端悄悄靠攏，智能終端自身的優(yōu)勢毫無疑問，即時性，便捷性，因此許多即時通訊軟件也如雨后春筍般應運而生，有一種壓過傳統(tǒng)電子郵件的趨勢。微信便是在這樣一個大環(huán)境下研發(fā)出來的，2011年一月二十一號，騰訊公司宣布設計了一款供中國網(wǎng)民隨時聯(lián)絡通訊的即時聊天應用軟件，關鍵是免費的，這款應用不僅可以讀取用戶手中設備的電話簿，也可以保持多人聊天的對話場景，有著這樣厲害的功能加持，從而使其得到了四五百萬廣大用戶的擁戴。在2.0版本，又推出了語音對講功能，此后又加入了許多外文界面的版本，吸引了許多國家的用戶。此后朋友圈的推出，一舉加強了其與用戶間的粘度。隨后功能日漸完善，對聊天記錄的搜尋，保存，遷移，為微信在群眾中樹立起了牢固的地位。1.4.2微信小程序研發(fā)的開端2016年一月十一日，微信之父張小龍現(xiàn)身說法，在現(xiàn)場將有關微信的種種娓娓道來。并且他還指出，因為現(xiàn)代自媒體的盛行，開發(fā)，傳播的成本也將會變得越來越低，交給公眾號做的產(chǎn)品也順應了大家的需求。但近年來拆分出來的服務，據(jù)市場調(diào)查，并沒有更好的服務呈現(xiàn)出來，因此他們內(nèi)部正在研發(fā)一種新的功能。笠年一月九號，張小龍團隊研發(fā)的成果于2017微信公開課上頒布出來，以此宣告“微信小程序”正式投入使用走入人們的視線。小程序是一種十分方便的微信功能，它做到了不用下載相應的功能軟件在微信端也能做到相應的具體的操作。目前它歷時將近兩年的發(fā)展，基本的開發(fā)環(huán)境與生態(tài)也為人們所熟悉。小程序的推出，它的創(chuàng)新成果有目共睹，它是一個真正實現(xiàn)了做到切切實實影響程序員操作流程的研發(fā)成果，日前微信上的微信小程序已經(jīng)多達一百多萬，還在上升當中，劃分出200多個行業(yè)，日?；钴S用戶竟也多達兩個多億，在大城市的城市化交通服務因為小程序的推出也是得到了顯著的效果。1.5論文的研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排智能家居的浪潮已逐漸襲來，從高端住宅走向?qū)こ０傩占抑校c此同時產(chǎn)品的缺陷和問題逐漸暴露，在本文中試圖利用微信小程序聯(lián)動學習型遙控器控制家電，加速智能化家居產(chǎn)品的開發(fā)過程。目的是為了將遙控器發(fā)射的紅外遙控信號實現(xiàn)精準采樣，保存，然后根據(jù)其發(fā)送出來的紅外遙控信號得以控制目標。結(jié)構(gòu)安排如下：第一章為緒論部分，詳細的概括了智能家居的概念以及發(fā)展現(xiàn)狀，以及與其有聯(lián)系的物聯(lián)網(wǎng)技術，最后對本文的結(jié)構(gòu)內(nèi)容安排進行了說明。第二章為紅外相關技術。在本章中詳細說明了紅外控制的實現(xiàn)原理以及硬件和軟件相關知識。第三章為系統(tǒng)需求分析部分，對市場客戶群體的需求進行了全面調(diào)研，并對產(chǎn)品的性能需求予以分析。第四章為系統(tǒng)硬件設計部分，在該部分中詳細介紹了本系統(tǒng)的硬件部分，包含主控芯片以及WIFI模塊，紅外模塊等等。第五章：基于微信小程序的智能家居控制編程。按照開發(fā)的流程，逐一的介紹基于微信小程序的智能家居控制編程。第六章：總結(jié)與展望。將主要實現(xiàn)的研發(fā)內(nèi)容和主要成果在本論文中闡明，探討下一個研究方向。2紅外相關技術準確實現(xiàn)對紅外遙控信號的采樣，學習，并且對其進行保存進而發(fā)出有效的紅外遙控信號是本次設計最具核心的功能，下文將對相關技術進行詳細說明，在本文所設計的系統(tǒng)中利用單片機作為遙控系統(tǒng)的操作載體，遙控裝置兼具個子小，耗能少，編寫靈巧，控制范圍大，功能強大，成本少，可靠操作等諸多特點，同時也因此這項技術具有廣闊的市場應用前景。2.1紅外通信基本原理對二進制數(shù)字調(diào)制信號采用紅外通信方式，紅外通信是由紅外發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)組成，利用紅外電路可組成一個串行通信接口，并與單片機相連接。發(fā)射系統(tǒng)：調(diào)制紅外輻射源，發(fā)射紅外信號。接收系統(tǒng)：接收由發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射來的紅外信號用由光學裝置，紅外探測組裝成的設備。紅外通信一般采用的是波長控制在750納米到1100納米間的近紅外線，它包含在紅外波段內(nèi)。紅外通信如何實現(xiàn)變?yōu)槊}沖串信號，原理是要將二進制信號（紅外發(fā)射管道發(fā)出的）進行調(diào)制而成?，F(xiàn)今全球內(nèi)所廣泛采取的一種通訊技術，當前已被諸多平臺廣泛使用，擁有眾多特點，包含了傳輸速率高，新的通訊標準，用于點對點的線纜連接，憑此來達到無線數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，做到極高的保密度。2.2紅外遙控系統(tǒng)紅外遙控器在我們生活中隨處可見，伴隨人們需求的不一樣，冗雜的紅外遙控設備也都被造了出來，各種生產(chǎn)生活中的設備都使用了遙控器?，F(xiàn)今，大多紅外遙控系統(tǒng)接收器都采用了一體式接收頭，這樣可以減小體積，減少外接的元件，這種接收頭提升靈敏度抗干擾能力強，這個接收頭抗干擾能力極強，多虧了得益于這種一體化的設計。內(nèi)含帶通濾波機器，低噪音放大機器，整形驅(qū)動設計電路，限幅機器，紅外訊號接收二極管和解調(diào)機器。紅外遙控裝置是由紅外遙控訊號接收器，紅外遙控訊號發(fā)射器，微控制器及其外圍電路組成的。紅外信號基本上有三種編碼方法，分別是用戶碼，引導碼，鍵數(shù)據(jù)碼。做到了解“0”，“1”脈沖的寬度，數(shù)據(jù)碼位數(shù)以及引導碼的長度，這就是不同的編碼方式的區(qū)別。圖2-SEQ圖\*ARABIC\s11紅外遙控2.3紅外遙控編碼和發(fā)送紅外遙控的編碼方式：1.頻移鍵控：利用兩種不同的脈沖頻率采用紅外二進制信號進行編碼操作。2.脈沖寬度調(diào)制：利用不同的脈沖寬度，識別二進制的“0（脈沖相對窄）”與“1（脈沖相對寬）”。3.脈沖位置調(diào)制：通過信號中脈沖之間不同間隔來辨別“1”與“0”。占空比，載波頻率，編碼方式，這幾種傳輸方式是非常重要的。不同信號編碼格式的不同跟系統(tǒng)的不同密不可分，在紅外信號的傳輸協(xié)議中。摁下紅外遙控發(fā)射器內(nèi)含的各種按鈕（按鍵掃描電路按鈕，編碼電路按鈕，發(fā)射電路按鈕），一串脈沖編碼隨之產(chǎn)生。在發(fā)出遙控信號之前，最重要的是對載波（38KHz）進行調(diào)制控制，在紅外發(fā)射管道內(nèi)途徑驅(qū)動電路從而發(fā)射出去。圖2-SEQ圖\*ARABIC\s12二進制編碼的調(diào)制無線信號發(fā)射器按下之后可產(chǎn)生一種編碼脈沖信號。運用檢驗用戶碼，這個碼能夠有效抵擋若干個設備的干擾，如何做到加強紅外遙控系統(tǒng)的準確性以及穩(wěn)定性呢？我們可以試著將編碼的反碼放到它的背面這樣也可以用于觀察研究收復編碼的精準性，遙控碼前半部分為前導碼，其主要功能是用來完成數(shù)據(jù)傳輸，二進制“0”其周期為1.12ms，脈寬0.56ms，“1”采用周期2.24ms脈寬1.68ms的信號予以表示，如下所示。圖2-3二進制“1”圖2-4二進制“0”圖2-5發(fā)送一組完整的編碼脈沖信號2.4紅外遙控接收與編碼紅外接收電路組成可分為兩類，其一為紅外接收二極管，其二為放大電路，電容電阻元件與集成塊又組成了放大電路，放大，解調(diào)，選頻是其成功研制出后的三個基本功能。為使電路達到我們理想中的最佳最簡化要用原始的信號在開始的輸出位置直接進行輸出并且又通過了接受放大和解調(diào)。如何達到我們理想的電路，首先我們要致力于看重它們的靈敏性與抗干擾性，這兩點尤為重要。紅外接收解調(diào)過后，過程由紅外接收管進行，為調(diào)制的逆過程。2.5本章小結(jié)本章節(jié)可用于說明紅外遙控有關技術原理等，為了更好的教別人學習運用紅外技術，用自己的話簡單明了的將紅外通訊基本原理，遙控信號接收，信號解碼說明了出來，為后續(xù)以此設計為基礎的開發(fā)能夠循序漸進。3系統(tǒng)需求分析3.1需求分析概述現(xiàn)代科學技術交替更迭，多媒體設備更是發(fā)展迅速，在日常生活的使用中變得尤為重要。遙控器這種“懶人”式發(fā)明也的確是給人類帶來了不少便利。與此同時，它們的兼容性給生活上也是著實帶來了不少困擾。數(shù)字電視的興起，使人們又再次面對了新的問題，在機頂盒與電視乃至各種電視貓中的各種切換：先用電視遙控器控制電視的開啟，在用別的遙控器打開數(shù)字電視或者電視貓，而遙控器之間的音量與頻道切換也各不相同。眾多家用電器的遙控器之間的兼容性的問題儼然已經(jīng)成為了消費者所不得不面對的難題。由此一臺萬能遙控器的出現(xiàn)便很好的解決了這個難題。從2013年初始以來，智能化浪潮席卷全球。專家認為，智能家居會更好的與生活互利。傳統(tǒng)意義的家電由于缺少了與人們之間的信息傳輸，自然的下了一個臺階?！爸悄芑闭跒槿祟悩?gòu)建一個使生活越發(fā)便利，越發(fā)多嬌的信息網(wǎng)絡，哪怕你只要掌握了其中一條網(wǎng)線，都可以順著它從而無限的延展拓寬構(gòu)建你自己的信息脈絡。現(xiàn)在，通過無線網(wǎng)絡將家中電器維系起來，用手中的遙控器或者手機控制管理，基本上奠定了牢固的基礎，以此鞏固了未來生活的智能化可行性地位。那么，問題來了，智能化家居的時代到底為我們?nèi)祟惪梢詭硇┦裁茨?？在智能化的加持與網(wǎng)絡或者藍牙所發(fā)生的“化學反應”下，我們周圍的很多東西都在潛移默化的發(fā)生著改變。在生活中，各種智能家居產(chǎn)品逐漸推出。經(jīng)過簡單的改造，一些不起眼的小電器都會發(fā)生巧妙的變化。通過無線網(wǎng)絡，在手機終端上用軟件或者微信小程序做到對目標的簡單控制，調(diào)節(jié)電燈的光度，調(diào)節(jié)電器的運轉(zhuǎn)，使其聯(lián)系更加的緊密。曾經(jīng)我們在網(wǎng)絡上看到的那些概念短片也正在逐漸地化為實際，走向大眾的日常生活。而現(xiàn)實中的廠家們也摩拳擦掌以致力于打造軟硬件統(tǒng)一化的平臺，進而逐漸地所有產(chǎn)品都變得聯(lián)系緊密起來。3.2紅外控制器的功能需求對本房間的設備進行遙控管理控制對家電進行遙控開關，定時等操作紅外對接，替代原有遙控的使用控制精準，誤差小3.3紅外控制器的性能需求對原有遙控器發(fā)出的紅外信號采樣學習的速率快，精準度高對學習的采樣能夠做到有效的存儲接收學習結(jié)果并且對其進行預處理最后發(fā)出紅外信號個子小，耗能少，成本低廉，抗干擾強開發(fā)并研制對家電進行遠程控制的紅外學習遙控設備，給居民帶來一個較為便捷，舒服的環(huán)境，智能化的體驗開拓在各個方面上要比原始的傳統(tǒng)遙控器更好的詮釋了“遙控”這個詞語。3.4本章小結(jié)本章說明了開發(fā)出的紅外遙控設備的功能設定和性能設定?，F(xiàn)在市面上鑒別一款產(chǎn)品的好壞與否，唯一的檢驗標準也就是用戶與消費者們以及市場給予的肯定意見。用戶的好評是十分重要的。站在用戶立場上，一款好的產(chǎn)品理應是集實用性，創(chuàng)新性與科技性為一體。時尚創(chuàng)新兼并，也是智能家居的基本標準。4硬件系統(tǒng)設計在本章節(jié)中主要說明本文所設計的基于微信小程序的智能化家居系統(tǒng)硬件部分設計。4.1硬件設計的基本框架本文所設計的遙控器硬件系統(tǒng)總體框架如下，在硬件系統(tǒng)中包含有WIFI通訊模塊，stm32主控模塊，紅外遙控模塊。在圖中，stm32模塊接收WIFI模塊發(fā)出的指令，控制紅外模塊，以此來得以實現(xiàn)本遙控器的各項功能。后續(xù)各節(jié)陸續(xù)開始對這些模塊以以介紹。圖4-SEQ圖\*ARABIC\s11基本框架4.2ESP8266WIFI模組4.2.1性能特點WIFI模塊為ESP8266，結(jié)構(gòu)圖如下。這是一款擁有高端性能的片上系統(tǒng)SOC，不只集成了射頻發(fā)射，接收模塊等模塊，還擁有SDIO,SPI,GPIO,I2C等數(shù)據(jù)接口，成本低廉，比較實用，給WIFI功能與其他系統(tǒng)的結(jié)合提供了可行的解決方案。圖4-SEQ圖\*ARABIC\s12ESP8266模組4.2.2電路原理WIFI模組電路原理圖和實物圖如下，該模塊以ESP8266-12F為核心，接口引出串口用于完成數(shù)據(jù)編寫，除此之外還有部分接口與單片機相連，完成與外部MCU的數(shù)據(jù)上的通訊。圖4-SEQ圖\*ARABIC\s13ESP8266電路原理圖圖4-SEQ圖\*ARABIC\s14ESP8266實體芯片4.3STM32模塊4.3.1性能特點STM32由于系統(tǒng)體積小，系統(tǒng)的可靠性高，系統(tǒng)的成本低的優(yōu)勢它可稱為世界上最小的應用系統(tǒng)。但要求程序長度小于4K，共四個I/O接口供使用?？删幊虨?伏電壓，擦除時間僅為10毫秒，只有8751和的分數(shù)之一。與器件相比，設備不易損壞，對電源無要求。當芯片被重寫時，可以重復在多個控制領域進行使用。運行狀態(tài)下的電壓區(qū)間寬泛（一般維持在2.7V~6V范圍內(nèi)）。而主控芯片在靜態(tài)模式下運行時，其對應的頻率區(qū)間是。相比之下，使用8751單片機時工作電壓范圍較窄。該類型單片機數(shù)據(jù)總線是在P0節(jié)點位置處，并且是三態(tài)雙向數(shù)據(jù)連接端口，能夠?qū)崿F(xiàn)外接存儲單元的讀取以及寫入。STM32單片機在主控領域具備較強的競爭優(yōu)勢，在正常工作狀態(tài)下能耗低，運算速度快，運行較為穩(wěn)定。芯片具備可多次編寫多次擦除的儲存器，次數(shù)可達1000次，程序可存十年。保存時間為十年。本文選擇了增強性STM32F103作為主控芯片。下面詳細介紹了該型號單片機的主要特點[13]：(1)它是8051單片機的升級優(yōu)化版本，所以擁有更加強勁的CPU;(2)P3.0/P3.1端口負責芯片的程序編任務;(3)單片機的的工作電壓分為3和5V兩種;(4)存儲器通過片上集成最高達到1280字節(jié);(5)設備的輸入輸出端口眾多;(6)設備的時鐘輸出有3路;(7)互在系統(tǒng)中可以直接編輯聯(lián)網(wǎng)供應商;(8)由大規(guī)模的集成電路實現(xiàn)可編輯技術列陣/PWN;該型號的單片機本身已經(jīng)提供了大量的輸入輸出接口，但是當需要的輸入的數(shù)據(jù)路數(shù)很多時，還可以通過串行口方式根據(jù)需要進行擴展。并且在系統(tǒng)運行時不會出現(xiàn)占用的情況，是比較經(jīng)濟實用的擴展方式。4.3.2電路原理本文設計系統(tǒng)電路原理圖如下，內(nèi)部包含復位電路、時鐘電路和電源電路等等。復位電路有三種不同的復位模式。有時為研發(fā)方便還會在其nRest引腳上連接一個簡單的復位電路，外部復位電路在這個模塊中也有不小的作用。圖4-SEQ圖\*ARABIC\s15STM32電路原理圖4.4紅外遙控模塊4.4.1性能特點本文選擇了yk003學習型紅外模塊，靜態(tài)維持電流小于5v，無需外掛EEPROM等存儲芯片，可通過IC的參數(shù)設置實現(xiàn)系統(tǒng)的初始化和信號發(fā)射。內(nèi)置1000種常用空調(diào)庫，可以學習62個按鍵，每個按鍵帶獨立地址，內(nèi)部完成載波調(diào)制和編碼任務。學習功能采用了載波學習型，可學習到不同載波頻率和編碼格式。學習還原精準度非常的高。4.4.2學習部分操作介紹

1.學習

作用：學習紅外信號

BYTE1

BYTE2

BYTE3

BYTE4

BYTE5CMD（0x88）PAR1

AR2

（0x00）PAR3（0x00）XOR

命令：0x88

PAR1：學習代號（）

PAR2：保留

PAR3：保留

XOR：前四個字節(jié)

學習時發(fā)射管要挨著學習型紅外模塊的學習管；圍一圈的發(fā)射管為紅外數(shù)據(jù)的發(fā)送，只有對著獨立的那個紅外學習管學習才有效！

開始學習時，LED燈閃爍；

學習成功閃3下熄滅。超時或?qū)W習失敗自動退出。

2.發(fā)射學習信號

作用：發(fā)射已學習的紅外信號

BYTE5

CMD

（0x86）

PAR1

PAR2

（0x00）

PAR3

（0x00）

XOR

命令：

PAR1：學習代號

PAR2：保留

PAR3：保留）

XOR：前四個字節(jié)

4.4.3空調(diào)部分操作介紹

1.設定空調(diào)型號

作用：從芯片遙控庫中調(diào)用遙控器作為當前遙控器，在未設置之前遙控器型號為不確定型。

BYTE1

BYTE2

BYTE3

BYTE4

BYTE5

CMD

（0x02）

DataH

DataL

TM

XOR

命令：0x02

：高字節(jié)

：低字節(jié)

TM：

時間分鐘參數(shù)若不能提供實時時間則填入0x08

XOR：前四個字

說明：DataH和DataL

為要空表中數(shù)字轉(zhuǎn)換為16進制的2個字節(jié)得到的

代碼

000

00H

00H

001

00H

01H

...

256

01H

00H

257

01H

01H

512

02H

00H

999

03H

E7H

2.發(fā)送開關命令

作用：打開或者關閉空調(diào)，即“開/關”

BYTE1

BYTE2

BYTE3

BYTE4

BYTE5

CMD

（0x04）

PAR1

TH

TM

XOR

命令：

PAR1：FF：

開，00：關

TH：時鐘參數(shù)

TM：分鐘參數(shù)

XOR：前四個字節(jié)的XOR

3.發(fā)送模式命令

作用：控制空調(diào)運行模式

BYTE1

BYTE2

BYTE3

BYTE4

BYTE5

CMD

（0x05）

PAR1

TH

TM

XOR

命令：0x05

PAR1：00：自動

01：制冷

02：除濕

03：送風

04：制暖

TH：時鐘參數(shù)

TM：分鐘參數(shù)

XOR：前四個字節(jié)

注：如有模式不可以的，可以選擇其他庫來控制；

4.發(fā)送溫度命令

作用：控制空調(diào)的溫度

BYTE1

BYTE2

BYTE3

BYTE4

BYTE5

CMD

（0x06）

PAR1

TH

TM

XOR

命令：0x06

PAR1：溫度值

范圍：10H-1EH

TH：時鐘參數(shù)

TM：分鐘參數(shù)

XOR：前四個字節(jié)的XOR

5.發(fā)送風速命令

作用：控制空調(diào)的風速

BYTE1

BYTE2

BYTE3

BYTE4

BYTE5

CMD

（0x07）

PAR1

TH

TM

XOR

命令：0x07

PAR1：00=自動

01=1檔

02=2檔

03=3檔

其余無效

TH：時鐘參數(shù)

TM：分鐘參數(shù)

XOR：前四個字節(jié)的XOR

6.發(fā)送風向命令

作用：控制空調(diào)的風向

BYTE1

BYTE2

BYTE3

BYTE4

BYTE5

CMD

（0x08）

PAR1

TH

TM

XOR

命令：0x08

PAR1：00=

自動擺風

01手動擺風

其余無效

TH：時鐘參數(shù)

TM：分鐘參數(shù)

XOR：前四個字節(jié)的XOR

7.初始化啟動命令

作用：“初始化啟動命令”必須和“初始化結(jié)束命令”成對使用，初始化的作用是，設置空調(diào)工作的參數(shù)集，比如模式，溫度，風量等而不向空調(diào)發(fā)送實際指令，只是改變IC的內(nèi)部參數(shù)。

BYTE1

BYTE2

BYTE3

BYTE4

BYTE5

CMD

（0xAA）

0xAA

TH

TM

XOR

命令：0xAA

PAR1：0xAA

必須是0xAA

TH：時鐘參數(shù)

TM：分鐘參數(shù)

XOR：前四個字節(jié)的XOR

說明：當執(zhí)行“設定空調(diào)型號”調(diào)用新的遙控器編碼

變這些參數(shù)而不向空調(diào)發(fā)送命令，就需要使用初始化命令了。

8.初始化結(jié)束命令

作用：和“初始化啟動命令”

對使用的退出初始化功能

BYTE1

BYTE2

BYTE3

BYTE4

BYTE5

CMD

（0xCC）

0xCC

TH

TM

XOR

命令：0xCC

PAR1：0xCC

必須是0xCC

TH：時鐘參數(shù)

TM：分鐘參數(shù)

XOR：前四個字節(jié)的XOR

9.串口導出紅外學習的數(shù)據(jù)

將學習到的按鍵紅外數(shù)據(jù)通過串口發(fā)出；發(fā)送命令8A+地址（0X00-0X3E）+XOR;

10.下載紅外控制數(shù)據(jù)命令并發(fā)送

將導出的數(shù)據(jù)通過串口讓紅外發(fā)射管發(fā)送并存到RAM;發(fā)送命令

89+D1,D2,D3…..D512(D1,D2為紅外串口命令8A導出的數(shù)據(jù))

11.將RAM的數(shù)據(jù)寫入到地址

發(fā)送命令

8B+地址（0X00-0X3E）+XOR;

寫入的數(shù)據(jù)存儲在Flash里，掉電存儲。

如需要批量下載可以在上位機做導入

導入下載的循環(huán)實現(xiàn)。

4.4.4UART響應

YK003會按照命令的執(zhí)行情況返回單個字節(jié)，因而用戶可基于此判斷主控端命令是否成功執(zhí)行。

若成功執(zhí)行命令

返回：0x89

失敗返回:0xE0

5基于微信小程序的智能家居控制編程5.1功能調(diào)研作為碎片化應用的一種代表，小程序的應用和設計需要掌握程序的核心功能，并實現(xiàn)用于的預期需求?；镜墓δ茏龅饺缦拢簣D5-SEQ圖\*ARABIC\s11基本功能對家電的開關，一些基本功能也都得以實現(xiàn)。5.2基本概念5.2.1開發(fā)工具為開發(fā)我們想要的小程序，我們先下載一個相關的開發(fā)工具，自行選擇對應版本安裝。圖5-SEQ圖\*ARABIC\s12開發(fā)工具5.2.2創(chuàng)建項目應用安裝完畢，按照提示完成相應的操作，掃碼登錄。另外，由于本人沒有相關公司的企業(yè)級公眾號，個人訂閱號因此也不能發(fā)布。因此先不在圖示里的第一空格部分做填寫，選擇一個文件夾，現(xiàn)將我們的項目目錄放置在其中，在下面的部分打勾創(chuàng)建項目并隨即生成demo。圖5-SEQ圖\*ARABIC\s13創(chuàng)建項目應用5.2.3編寫小程序demo初始化的時候，有一些簡單的代碼文件蘊含在內(nèi)，其中app.js、app.json、app.wxss這三個是必不可少的，小程序會對這三個文件進行必要的讀取并進行初始化。app.js為小程序的初始化腳本。app.json為對小程序的全局配置。app.wxss是整個小程序的公共樣式表。圖5-SEQ圖\*ARABIC\s14開發(fā)初階段

5.2.4創(chuàng)建頁面四個同名卻不同種類的文件形成了一個文件夾。.js為腳本文件，.json為配置文件，.wxss為樣式表文件，.wxml為頁面結(jié)構(gòu)文件，其中json和wxss文件為非必須（默認會繼承app的json和wxss默認設置）。5.3小程序的框架5.3.1小程序的配置app.json大致分成五個部分：pages：頁面組，window：框架格式（狀態(tài)欄、導航條、標題、窗口背景色），tabBar：底部菜單，networkTimeout：網(wǎng)絡超時設置，debug：開啟debug模式page.json對頁面進行單獨設置，把app.json的全局設置層疊掉。{,,,"],,,,"},"sitemapLocation":"sitemap.json"}5.3.2小程序的邏輯使用App()來注冊一個小程序，必須在app.js中注冊，且不能注冊多個。//app.js{//調(diào)用API從本地緩存中獲取數(shù)據(jù)[])},{{){//調(diào)用登錄接口{{{{)}})}})}},globalData:{userInfo:null}})5.3.3小程序的視圖與事件綁定在每個頁面中的wxml文件中，對頁面js中data進行數(shù)據(jù)綁定，以及自定義事件綁定。

//index.js//vardata=require('../../utils/data.js').songs;vargizwitsws;Page({data:{imgUrls:['../../images/1.jpg','../../images/2.png','../../images/3.png',]},onLoad:function(){varcachedata=wx.getStorageSync("data");if(cachedata==""){cachedata={};}varobjData={};for(varkincachedata){objData[cachedata[k].id]=cachedata[k].value;}varrs=[],keys=Object.keys(objData),len=keys.length;for(vari=0;i<len;i++){vark=keys[i];rs.push(Object.assign({id:k,},objData[k]));}this.setData({recommends:rs});},playTap:{;wx.navigateTo({url:`../play/index?id=${dataset.id}`//url:`../play/index`})},onadd:function(e){wx.navigateTo({url:`../add/add`})}})<swiperautoplay><blockwx:for="{{imgUrls}}"><swiper-item><imagesrc="{{item}}"class="slide-image"mode="aspectFill"/></swiper-item></block></swiper><viewclass="play"bindtap='onadd'><imagesrc="../../images/add_cloud.svg"mode="scaleToFill"/></view><scroll-viewscroll-y="true"class="container">

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</view>

</view>

</block></scroll-view>5.3.4小程序的樣式在wxss文件中，設置wxml里的結(jié)構(gòu)樣式（每個頁面都要），形似于css，并對rpx進行單位擴展。里面的app.wxss默認設置為全局樣式，在所有頁面中都使用。swiper{

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color:#999;}5.4小程序?qū)崙?zhàn)頁面如圖所示圖SEQ圖\*ARABIC5-5小程序1圖5-6小程序2圖5-7小程序3圖SEQ圖\*ARABIC5-8小程序4部分代碼如下：//app.jsApp({{//調(diào)用API從本地緩存中獲取數(shù)據(jù)[])},{varthat=this{}else{//調(diào)用登錄接口{{{}})}})}},globalData:{userInfo:null}})//控制加addCount:function(event){letdata=event.currentTarget.datasetletcontrols=this.data.controlsletcontrol=controls.find(function(v){returnv.id==data.id})letcontrol1=controls.find(function(v){returnv.max==data.max})if(control.value>control1.max)returncontrol.value+=1;this.setData({'controls':controls})varinput={};varkey="TempValue"if(control.value<5){key="CtrolMode";}input[key]=control.value;gizwitsws.write('JEyxPrSmpoLvpjLFDDsvvD',input);},//控制減minusCount:function(event){letdata=event.currentTarget.datasetletcontrols=this.data.controlsletcontrol=controls.find(function(v){returnv.id==data.id})if(control.value<=0)returncontrol.value-=1;this.setData({'controls':controls})varinput={};varkey="TempValue"if(control.value<5){key="CtrolMode";}input[key]=control.value;gizwitsws.write('JEyxPrSmpoLvpjLFDDsvvD',input);},//拖動sliderchange:function(e){letdata=e.currentTarget.datasetletcontrols=this.data.controlsletcontrol=controls.find(function(v){returnv.id==data.id})control.value=e.detail.value;this.setData({'controls':controls})varinput={};varkey="TempValue"if(control.value<5){key="CtrolMode";}input[key]=control.value;gizwitsws.write('JEyxPrSmpoLvpjLFDDsvvD',input);},