智能手機用作電視機遙控器的設(shè)計

關(guān)鍵詞： 智能手機 , Wi-Fi

　　0引言
　　隨著智能手機和電視機的普及，利用智能手機的Wi-Fi功能對電視機的遙控就成為必然。因為在我國的城鎮(zhèn)人口中，基本上實現(xiàn)了人手一臺智能手機，而且，智能手機是隨身攜帶，但電視機的遙控器不是隨身攜帶，常常遇到要開電視機或換臺時找不到電視機遙控器。如果使用智能手機來遙控電視機，那么，這個問題就不存在了。
　　1硬件電路設(shè)計
　　雖然智能手機和目前大多數(shù)電視機都具有Wi-Fi，但電視機的Wi-Fi無法實現(xiàn)與智能手機的Wi—Fi鏈接，因為電視機不能額外加載Wi—Fi應(yīng)用程序，導(dǎo)致智能手機無法對電視機的Wi—Fi進(jìn)行“額外”控制。
　　但是，智能手機可以加載“額外”的應(yīng)用程序，實現(xiàn)Wi—Fi控制。所以，怎樣讓電視機接收智能手機的Wi—Fi控制就是實現(xiàn)這種控制的關(guān)鍵。
　　目前電視機都有紅外遙控功能，利用它的這個功能，將電視機的紅外接收電路去掉，改接一個Wi—Fi接收轉(zhuǎn)TTL控制電路、而傳給電視機的控制是紅外遙控編碼信號，就實現(xiàn)了智能手機利用Wi—Fi對電視機進(jìn)行遙控。
　　各種電視機的紅外遙控電路雖然各有不同，但原理都是一樣的。本文以海信LED55K560X3D電視機為例進(jìn)行設(shè)計，其紅外遙控電路與電視機的接口插座定義如圖1所示。
　　

　　圖1 LED55K560X3D電視機紅外遙控電路的插座接口定義
　　在圖1中，IR是電視機紅外遙控接收器發(fā)給電視機的紅外控制信號。GND是公共信號。STANDBY是電視機給紅外遙控接收器的電視機待機/開機信號。當(dāng)電視機處于待機時，此信號為高;當(dāng)電視機開機時，此信號為低。+5V是電視機給紅外遙控接收器提供的5V電源。其它引腳無定義。
　　根據(jù)圖1的信號定義，就可以構(gòu)建圖2所示電視機Wi-Fi轉(zhuǎn)TTL信號的控制電路。
　　

　　圖2 Wi-Fi轉(zhuǎn)TTL信號的控制電路
　　圖2中，采用美國Qualcomm公司的OCA4004芯片作為主芯片來構(gòu)成這種控制電路。因為OCA4004是一款帶有CPU、并嵌入IEEE802.11 a/b/g/n協(xié)議、支持英特網(wǎng)工作的Wi—Fi芯片，不僅外圍電路構(gòu)成簡單可靠，還能嵌入二次開發(fā)的程序，而不要另外增加MCU、ROM和RAM電路。
　　為了保持電視機的主控電路不做改動，與電視機紅外遙控的接口依然不變，采用原有的HX1.25—9P—L—K插座，其信號腳的定義也不做改變。原紅外遙控接收電路的待機信號STANDBY電路也按照原電路設(shè)計。在此處改變的地方是，三極管V1集電極增加了一個電阻R1，將待機信號引入OCA4004，進(jìn)行開機/待機檢測。紅外接收處理電路全部去掉，換成以QCA4004為核心的Wi—Fi收發(fā)電路。增加Wi—Fi信號處理程序，將控制信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的紅外遙控編碼，通過三極管V2進(jìn)行電壓幅值轉(zhuǎn)換后送給電視機主控板，實現(xiàn)對電視機進(jìn)行Wi—Fi遙控。
                               
                　　2手機使用界面和應(yīng)用程序設(shè)計
　　因為人們習(xí)慣了普通電視機紅外遙控器的使用，所以，智能手機的電視機遙控界面模仿電視機紅外遙控器的按鍵順序設(shè)置，使人們熟悉易用。另外，各種智能手機的分辨率不同，而應(yīng)用程序必須適應(yīng)不同智能手機的分辨率。這就要求設(shè)計時不能僅考慮一款手機顯示屏的分辨率，而要考慮各種智能手機的顯示屏。為此，在手機應(yīng)用程序設(shè)計中，采取讀取手機顯示分辨率，并根據(jù)分辨率進(jìn)行界面顯示處理。
　　由于現(xiàn)在的LED電視機紅外遙控器按鍵多達(dá)50多個，無法在一個界面中全部顯示出來。所以，手機應(yīng)用程序在顯示界面處理中還需要進(jìn)行上下拉動的滾屏顯示處理。
　　手機對Wi—Fi的控制程序可以采用C++或Java等程序編程，具體控制程序流程見圖3的程序框圖。
　　

　　圖3 智能手機應(yīng)用程序流程圖
　　由于目前許多家庭都擁有二臺及二臺以上的電視機，所以，需要智能手機選擇具體要控制的電視機。為了對每臺電視機都能分別單獨控制，需要在智能手機中對各個電視機注冊，并按照注冊地址進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)每臺電視機的獨立控制。
　　電視機在智能手機中的注冊，就是智能手機通過Wi-Fi發(fā)起的引導(dǎo)所需電視機將MAC地址發(fā)給智能手機，并將該電視機的MAC地址存儲在智能手機中，同時，將智能手機Wi-Fi的MAC地址發(fā)給對應(yīng)的電視機，在電視機增加的Wi—Fi控制板中將智能手機的MAC地址保存在注冊地址存儲區(qū)的過程。完成這個過程，就使智能手機與對應(yīng)的電視機形成了Wi—Fi局域網(wǎng)的組網(wǎng)。
　　3 Wi-Fi轉(zhuǎn)TTL信號控制電路程序設(shè)計
　　Wi—Fi轉(zhuǎn)TTL信號控制電路如圖2所示。該電路中的芯片OCA4004己嵌入了Wi-Fi收發(fā)處理底層程序，所以，只要設(shè)計檢測芯片11腳(電視機待機/開機)信號，將OCA4004收到符合該電路地址的控制信號幀轉(zhuǎn)換成符合電視機紅外遙控碼的程序以及應(yīng)答智能手機的應(yīng)答幀并送OCA4004的發(fā)送緩沖器就可以了。具體程序框圖如圖4所示。
　　

　　圖4 Wi—Fi轉(zhuǎn)TTL信號控制電路控制程序流程圖
                               
                　　4 Wi—Fi控制抗干擾的處理
　　由于無線信號環(huán)境的開放性，Wi—Fi信號在空中傳輸時會受到各種電磁干擾和空中傳輸衰減，造成傳輸錯誤，導(dǎo)致控制失敗。所以，在本方案中，采用被控對象應(yīng)答是否正確執(zhí)行控制命令的方法來確?？刂剖欠癖徽_執(zhí)行。具體方法是，如果智能手機收到的應(yīng)答幀不正確或規(guī)定時間內(nèi)沒有收到正確應(yīng)答幀，智能手機重發(fā)該控制命令，直到收到正確應(yīng)答幀，或規(guī)定次數(shù)的發(fā)送該控制命令而沒有收到正確應(yīng)答幀(此時，智能手機給出通信故障告警)。這種方法解決了智能手機對電視機發(fā)出控制命令是否被電視機正確執(zhí)行的問題，但是，沒有解決電視機正確執(zhí)行控制命令后，應(yīng)答智能手機的應(yīng)答幀在傳輸給智能手機時受到空中干擾、造成出錯，使智能手機不知道電視機已正確執(zhí)行該命令，而再次發(fā)送同樣的命令，使電視機出現(xiàn)不應(yīng)有的現(xiàn)象。如，按下開關(guān)鍵，電視機正確執(zhí)行控制命令，返回的應(yīng)答受干擾出錯，導(dǎo)致智能手機重復(fù)發(fā)開/關(guān)機命令，出現(xiàn)電視機反復(fù)不斷地開/停機。
　　為避免上述情況的出現(xiàn)，在智能手機發(fā)給電視機的控制命令中，增加一個字節(jié)的發(fā)送次數(shù)。這樣，當(dāng)智能手機發(fā)送新控制命令時，該字節(jié)的數(shù)據(jù)為0.如果智能手機重發(fā)一次該命令，該字節(jié)就加1.以此類推，直到該字節(jié)數(shù)值達(dá)到通信故障次數(shù)。電視機收到該控制命令后，如果該字節(jié)數(shù)值為0，就執(zhí)行該命令，并置該命令標(biāo)志為1，清前一個控制命令標(biāo)志，然后發(fā)正確執(zhí)行應(yīng)答幀給智能手機;如果不為0，就檢查該控制命令標(biāo)志是否為0.為0，按照上面該字節(jié)為0的流程處理;不為0，不再執(zhí)行該控制命令，而是發(fā)正確執(zhí)行應(yīng)答幀給智能手機，告訴智能手機該控制命令己執(zhí)行了，避免電視機重復(fù)執(zhí)行命令。
　　5結(jié)束語
　　在智能手機普及的今天，使用智能手機來控制家電的時代已經(jīng)到來。為了適應(yīng)這個時代的要求，我們進(jìn)行了這方面的探索研究，并通過二年多的時間使用，證實這種方法是可行和可靠的。為進(jìn)一步探索智能手機控制家中所有家電的可行性給出了借鑒，也為進(jìn)一步研發(fā)以Wi-Fi為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)智能家居提供參考。