引言
隨著高科技和信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，安全、舒適、便利的生活環(huán)境已不再是一個夢想，智能家電已成為家居生活的必需品。但智能家電的普及，導(dǎo)致遙控器種類的多樣性，這就迫切需要一個功能更為強(qiáng)大的遙控器對其進(jìn)行整合。
家中許多的電器產(chǎn)品只要有遙控的功能，例如電視機(jī)、空調(diào)以及音響等家電產(chǎn)品，都是以紅外線遙控的方式來控制。但是，由于紅外遙控的局限性，無法在一個地方，通過一個遙控器來控制多種類型的家電產(chǎn)品。設(shè)計(jì)了基于ZigBee模塊傳輸協(xié)議的遙控器，通過遠(yuǎn)距離控制開發(fā)板上的Led 燈，來模擬實(shí)現(xiàn)對智能家電的遙控。ZigBee 數(shù)傳相比紅外傳輸?shù)木嚯x遠(yuǎn)，并且，不必像紅外遙控需要嚴(yán)格的角度控制。所以，目前很多智能家居都是采用ZigBee數(shù)傳模塊傳輸數(shù)據(jù)，而智能家電無線遙控系統(tǒng)是在智能家居的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。
1 無線遙控系統(tǒng)整體模型
無線遙控系統(tǒng)主要由開發(fā)板模塊、遙控器和智能家電3 部分組成，如圖1 所示。
圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖
（1）開發(fā)板模塊：本模塊采用RF2530A 開發(fā)板，板上集成了TI 公司的CC2530 芯片，能對來自遙控器的信號進(jìn)行分析處理后通過ZigBee模塊把控制信息發(fā)送給智能家電。CC2530 芯片具有優(yōu)質(zhì)鏈路性能、芯片的內(nèi)部空間小、低功耗等特性，使其成為智能家居控制的首選。
（2）遙控器：采用RemoTI R遙控器，其內(nèi)部雖然集成有高性能的射頻收發(fā)器，但對于有阻隔物或距離較遠(yuǎn)時，信號會受影響。因此為RemoTI R 外接功放芯片CC2590，遙控器上控制家電的信號通過功放芯片CC2590 發(fā)送給開發(fā)板，達(dá)到控制智能家電的目的。
（3）智能家電：ZigBee數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有對等和星型兩種結(jié)構(gòu)，智能家居中一般采用星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是由于星型網(wǎng)絡(luò)中協(xié)調(diào)器有且只有一個，終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)可以有多個且可以被協(xié)調(diào)器自動識別，符合智能家居的特性。家庭生活中的電視、空調(diào)、冰箱等家電與ZigBee數(shù)傳模塊節(jié)點(diǎn)連接，組成網(wǎng)絡(luò)的終端設(shè)備節(jié)點(diǎn)；開發(fā)板設(shè)置為網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器，與家電設(shè)備組成星型無線網(wǎng)絡(luò)。
2 硬件設(shè)計(jì)
2.1 開發(fā)板模塊
RF2530A 開發(fā)板包括天線接口、電源接口、內(nèi)存、I/O 擴(kuò)展接口、4 個Led 燈和CC2530 芯片等，CC2530 芯片是開發(fā)板的核心。該芯片采用8051MCU內(nèi)核，支持IEEE 802.15.4/ZigBee協(xié)議，有21 個擴(kuò)展口，允許5 種工作模式，電流損耗小，在無線短距離傳輸領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，具體硬件結(jié)構(gòu)如圖2 所示。
圖2 開發(fā)板結(jié)構(gòu)圖
開發(fā)板通過USB 接口對CC2530 芯片進(jìn)行燒錄程序，同時把接受到的程序保存在內(nèi)存中。芯片在供電后，由晶振產(chǎn)生時鐘脈沖驅(qū)動主控芯片運(yùn)行，讀取內(nèi)存程序，并對無線接受設(shè)備進(jìn)行監(jiān)聽。當(dāng)無線接受設(shè)備收到來自遙控器的信號時，主控芯片對信息進(jìn)行處理分析，并進(jìn)行相應(yīng)的操作。
2.2 遙控器
遙控器RemoTI R集成CC2530 芯片，是在無線接收方面的一個拓展。但芯片自身的接收靈敏度較固定、發(fā)射頻率較小、傳輸距離僅幾百米，這難于滿足庭院式、復(fù)式家庭中對智能家電的控制需求，因此在遙控器中為CC2530 芯片連接一個射頻前端芯片CC2590，大大提高了接收的靈敏度，擴(kuò)展了通信距離，連接如圖3 所示。
圖3 連接線路圖
CC2590 芯片內(nèi)集成了功率放大器、收發(fā)器、巴倫、低噪聲放大器等電子元件，通過功率放大器可以輸出較高的功率，巴倫電子元件可以和CC2530 實(shí)現(xiàn)無縫連接，低噪聲放大器可以改善靈敏度，從而可以改善鏈路的估算，在無線網(wǎng)絡(luò)中獲得了極大的應(yīng)用。
3 軟件實(shí)現(xiàn)過程
3.1 平臺構(gòu)建
系統(tǒng)軟件部分利用的是IAR Embedded Workbench開發(fā)，協(xié)議方面的代碼由TI 官方提供，所以需要對Z-Stack_lighting文件進(jìn)行安裝獲得協(xié)議代碼。
對IAR Embedded Workbench 搭建，按照軟件說明對IAR820 進(jìn)行安裝，然后把iar.c c++.complier.v8.20.2.4.1139.for.8051 -patch 復(fù)制到安裝目錄下，即完成主要控件的搭建。
3.2遙控器按鍵控制函數(shù)
無線遙控系統(tǒng)主要通過遙控器上的按鍵控制RF2530A 開發(fā)板上的4 個Led 燈模擬實(shí)現(xiàn)對智能家居的控制，實(shí)現(xiàn)按鍵響應(yīng)需要設(shè)置以下幾個主要函數(shù)。
（1）HalKeyInit()函數(shù)：當(dāng)按鍵被啟動后，首先調(diào)用此函數(shù)，完成必須的或可選參數(shù)的初始化操作。
（2）HalKeyConfig()函數(shù)：此函數(shù)對按鍵配置中斷或輪詢服務(wù)。若無中斷，調(diào)用中斷服務(wù)程序（ISR）來處理，輪詢在100 ms 后自動開始；若中斷發(fā)生，將會有一個25 ms的延時來消除回跳。
（3）HalKeyRead()函數(shù)：此函數(shù)的返回值為按鍵的當(dāng)期狀態(tài)。若按鍵被設(shè)置為輪詢，此函數(shù)每100 ms有HAL驅(qū)動任務(wù)調(diào)用一次；若按鍵被設(shè)置為中斷驅(qū)動，此函數(shù)會在中斷發(fā)生后每25 ms 由HAL 驅(qū)動任務(wù)調(diào)用一次。
3.3 驅(qū)動Led燈控制函數(shù)
分析開發(fā)板上的Led 燈支持ON、OFF 和FLASH 操作，驅(qū)動Led 燈需配置以下幾個函數(shù)：（1）HalLedInit()：當(dāng)啟動Led 燈服務(wù)時，首先調(diào)用此函數(shù)來配置所必須的、可選參數(shù)的初始化操作。
（2）HalLedSet()：此函數(shù)用來設(shè)置Led 燈的工作模式，想完成函數(shù)中參數(shù)的設(shè)置，必須調(diào)用HalLed-Blink()函數(shù)。
（3）HalLedBlink()：此函數(shù)可以根據(jù)提供的參數(shù)控制特定的Led 燈工作。
（4）HalLedEnterSleep()：本函數(shù)存儲Led 燈的當(dāng)期狀態(tài)，還可以通過設(shè)置全局狀態(tài)變量，控制Led 燈進(jìn)入睡眠模式，達(dá)到節(jié)能的目的。
4 功能測試
實(shí)驗(yàn)時硬件開發(fā)板一塊，接口連接如圖4 所示。
圖4 開發(fā)板連接圖
與開發(fā)板配對的遙控器一個，接口連接如圖5 所示。
圖5 遙控器連接圖
通過按動遙控器上的按鍵遠(yuǎn)距離控制開發(fā)板上的Led 燈的亮滅來驗(yàn)證無線遙控系統(tǒng)的可行。
分別給遙控器和開發(fā)板模塊供電，RF2530A 開發(fā)板在供電之后，若所有的Led 燈閃爍一下后滅掉，說明線路連接成功。若不成功，應(yīng)首選檢查開發(fā)板與遙控器的跳冒連接是否正確、連接兩者的杜邦線是否緊密等硬件問題；其次再檢查燒錄協(xié)議、函數(shù)設(shè)置等軟件問題。
在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證之前，遙控器模塊和開發(fā)板首先距離保持在30 cm 左右；然后ON 和OFF鍵同時按一下，建立網(wǎng)絡(luò)連接；最后等待5 s，可以看到開發(fā)板上的4個Led 燈閃爍一下，說明遙控器和開發(fā)板連接成功。
遙控器和開發(fā)板的距離能擴(kuò)展到幾百米范圍，通過遙控器上的按鍵可以打開/ 關(guān)閉開發(fā)板上的Led 燈，測試結(jié)果達(dá)到了預(yù)期的效果。
5 結(jié)束語
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，為住宅智能化提供了技術(shù)基礎(chǔ)，給智能家居帶來了新的春天，方便人們享受舒適的生活。本文針對智能家居中出現(xiàn)遙控器種類過多的問題，以RF2530A 開發(fā)板為數(shù)據(jù)處理中心，利用ZigBee無模塊設(shè)計(jì)了一個靈敏度好、低功耗的遙控器，利用ZigBee數(shù)傳模塊短距離無線傳輸協(xié)議，把家庭中的智能家電、開發(fā)板構(gòu)建成星型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，通過設(shè)計(jì)好的遙控器來管理家庭中的所有家電，方便了用戶，美化了家居環(huán)境。
此遙控器硬件成本低、操作簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。