如何DIY一款红外线遥控器,具体操作步骤是怎样的

智能物联研习社 发表于 2021-01-14 12:02:58 收藏 已收藏
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400万+工程师在用
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如何DIY一款红外线遥控器,具体操作步骤是怎样的

智能物联研习社 发表于 2021-01-14 12:02:58

要实现空调控制,就是要发送红外信号,所以要有红外发送功能。市面上空调种类繁多,肯定要适用多种品牌和机型,所以要有红外学习功能。要支持场景联动,就要有环境感知传感器。要支持手机控制,就要有云端和模组。综上,设计功能有:1、红外发送(红外发射管);2、红外学习(一体化接收头);3、室内温度检测(DHT11);4、手机控制(通过涂鸦云模组实现)。

在实际场景中,空调的安装位置一般都不固定,所以,红外控制器不能近距离控制。参考其他大品牌红外控制器设计,采用壁挂式设计,可以挂在天花板或墙壁上。控制板全部用立创EDA绘制,自己手工贴片,涂鸦云模组上面的文字是被清洗剂洗掉了,操作时大意了。

硬件设计

1.电源

电源部分采用Micro USB接口,直接提供5V电源,经过内部分压得到3.3V电压,为MCU、涂鸦云模组和外围电路供电。降压采用TI的TLV62569DBVR电源芯片,外围器件少,功率大,纹波小。

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2.云模组

采用涂鸦智能提供的WBR1D-IPEX云模组,WBR1D是双频双模模组,支持WI-FI和蓝牙,采用MCU接入方案,通过串口与MCU连接。

3.MCU

MCU采用ST的STM32F103C8T6,64K的Flash。

4.红外发射

红外发射采用红外管,因为是壁挂式安装方式,所以对控制范围有要求,本设计中采用8颗红外发射管并联,每科管子由一颗大功率三极管驱动,所有三极管由一个控制端驱动。以提高发射功率,提高发射功率后,红外控制范围会明显扩大。(多颗红外管最好并联控制,不要为画PCB方便或者节省器件而选择串联,串联的管子都不会正常工作,发射功率会大幅度下降。)

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5.红外接收

红外接收比较简单,直接采用一体化接收头。

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6.附加电路

按键

按键用于配网使用,但是在实际调试时,模组会自动配网,所以按键改为清除红外预存的数据。

LED

LED用于指示配网状态和进入红外学习模式,以及故障闪烁。

DHT11

DHT11用于检测室内温湿度,在本设计中,红外遥控器作为单品使用,DHT11可以向云端上报室内温度、湿度,可实现智能场景联动。

7.PCB设计

PCB设计时,因为是壁挂式,所以选了一个公模外壳。在设计时器件布局和PCB外形要符合外壳尺寸。

软件设计

1.红外接收实现

红外接收比较简单,如果是易于解析的NEC格式编码,直接用定时器捕获外部输入电平时间长度即可,对于不易解析的编码(厂家自定义的编码)采用外部中断和定时器方式测电平时间长度。对于NEC格式编码,按照NEC编码格式的规范,先判断低电平时间,通过长度区分起始码、数据码和结束码。网上例程比较多,这里就不赘述了,要注意的是:有的厂家空调虽然是NEC编码,但是他们的编码中高低电平长度一般都不同,所以在中断中判断电平长度时,要注意设置范围。

2.红外发射实现

红外发射是红外管完成,注意:红外管不发射红外在接收端输出1,发射红外在接收端输出是0,这里要注意区分。

实现方式用定时器输出一个38K的方波,控制方波输出的时间长度即可实现发送不同的数据和编码。本项目采用两个定时器来实现发送红外,TIM1输出38K载波,TIM3定时,由TIM3计时,控制TIM1输出/关闭PWM,这样可以实现任意时间长度发送。但是这样比较耗费MCU资源,对于STM32来说,影响不大,对于小型MCU就要考虑资源了。

3.红外学习功能

本项目中只实现NEC编码红外学习,当按下手机端空间时,如果没有指令,会自动进入学习状态,等待发送红外指令。红外指令接收到以后,会自动保存。

4.云功能实现

因为使用涂鸦的MCU接入方案,云端只做功能和APP界面的配置,并下载MCU的SDK,将SDK移植到代码中即可

云端功能配置:

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APP界面配置:

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5.防跑飞

在实际测试过程中遇到了,设备掉线和控制无反应问题,起初以为是网络问题,更换网络以后,问题依旧存在。拆下板子发现整个PCB发烫,测量MCU供电只有接近2V左右,照理说可以正常工作。拔掉电源,重插,MCU供电恢复。等待问题再次出现时,测得红外管驱动三极管控制端一直是低电平,问题发现了:8颗红外发射管的发射功率比较大,在关闭输出时可能是被中断打断,导致关断不成功,红外管一直处于发送状态,时间一长,8颗红外管总电流增大,提供给MCU的电流减小,出现假死现象。

为了解决这个问题,增加了三道防线,一是每次发送完成后将输出和定时器一起关闭,这样可以减少中断冲突的机率。二是增加STM32内部测温,一旦检测到温度超过允许值,再关定时器和PWM输出1次,如果超过警报值,直接复位MCU。三是增加看门狗,定时喂狗,防止假死和程序跑飞。加上这三道防线后,实测问题不再发生。

关键点分析

1.MCU_SDK 移植

涂鸦提供配套的MCU SDK,具体使用方式涂鸦也提供很多的文档,b站也有很多案例。我们只需要移植到MCU中即可,通过串口通讯,实现MCU接入。注意接涂鸦模组串口的波特率,一般默认是9600,也可以修改为115200,具体在云端控制台的硬件开发->模组固件中修改。

2.空调控制

以上工作完成后,重点来了,代码写得再漂亮,电路设计再完美,控制不了空调都等于0。大家都知道空调是红外遥控控制,所以本项目就是发射空调遥控器发射的红外编码,代替遥控器控制空调。这里的难点在于如何获得空调的红外编码,目前市面上销售的空调,红外编码都是厂家自定义的。售后或者说明书里面也不会提供具体的编码协议,所以只能自己去解析。下面简述解析过程,解析篇幅较多,详细内容请移步“阅读原文”。

首先要获得红外的编码,我的方式是用逻辑分析仪和红外接收头,按遥控器的一个键,查看分析仪捕获的波形,通过波形解析出数据,这个过程不难,但是很繁琐。

3.App功能配置

App界面除了默认功能外,加了部分功能,因为使用的公版APP界面,所以界面UI和功能自定义的范围有限,后期会改成面板SDK开发,现阶段时间不多,做不了开发。以强劲功能为例,本项目设计时,没有添加强劲功能。现在要添加,首先进入涂鸦IoT开发平台,找到项目,进入APP面板配置页面,在页面点击“编辑”,配置好属性和关联功能以后,点击发布,涂鸦会自动打包,打包好了以后,会提供测试二维码,扫二维码可以测试这个面板,如果测试通过点正式发布,发布以后,手机端退出“涂鸦智能”APP,重新进入,添加的功能就生效。

总结

这次使用涂鸦智能,不管是整体开发流程,还是技术服务,涂鸦做得非常好。涂鸦模组提供MCU SDK,用户只需要移植到MCU OS中,即可完成上云操作,节省研发和调试周期。涂鸦提供的稳定MCU接入模组SDK,减少用户程序逻辑架构不严谨造成的错误,减轻用户底层代码量。涂鸦技术支持服务也非常周到,不定期询问开发者是否有问题需要解决,这点比某科模组做的好。

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