摘 要

当前智能家居的概念炙手可热，很多电器厂商都开始在智能家居领域发力。但是智能家居的普及尚需要时间，现有家用电器中传统红外控制家电所占的份额依然很大。为了使传统家电能够实现智能化升级，本文设计了一种基于WIFI模组的远程数据收集与设备控制模块。该模块的主要功能是将来自手机等无线设备通过WIFI发送的数据转换为红外线信号，继而可以控制传统家电。同时，本模块具有学习功能，能够适应不同厂家遥控器产品红外线信号，并能将学习结果数据上传到手机。此外本次设计还完成了LED照明功能、提示音音频播放功能。

本文主要完成了以下任务：

1. 完成了基于WIFI模组的远程数据收集与设备控制模块的方案设计，支持WIFI至红外线转换功能、红外线信号学习、音频播放、LED灯驱动及控制等功能。
2. 基于TLN13SP01型WIFI模组完成了基于WIFI模组的远程数据收集与设备控制模块的硬件电路的设计。
3. 使用WIFI模组配套的基于FreeRTOS的SDK开发包完成了基于WIFI模组的远程数据收集与设备控制模块的软件设计。

此外还对系统进行了可靠性了耐久性测试与分析。结果表明系统各项指标达到设计要求。

关键词：WIFI；红外线；音频；TLN13SP01

Abstract

Currently, the concept of smart home has been coming a hot issue. A lot of electronic manufacturers are beginning to concentrate on the field of intelligent home. But it takes time for the smart home to be common. The IR remote control still play a fundamental role in the household appliance field at the present time. In order to make the traditional home appliances becoming more intelligent, this paper designs a system to remote data collection and remote control device based on WIFI module. The main function of this module is to convert the signals coming from mobile phones and the other wireless devices by WIFI into infrared signals, and then to control the conventional appliances. This module has a learning function, which is able to learn the infrared signals and upload data to the phone. In addition, this design completed two extra functions which are driving and controlling the LED lighting module features and tone audio playback function.

Here comes the paper mainly completed tasks:

1. Finished the scheme design of the whole system including the method of converting WIFI into infrared , learning infrared signals and play audio.
2. Finished the circuit board design of the WIFI module based on TLN13SP01 WIFI module.
3. Finished the software design of the WIFI module which used for remote data collection and device control by using WIFI module SDK.

In addition, the reliability of the system was tested. The results show that system’s functions have all reached the design requirements.

Key Words：WIFI；Infrared；Audio；TLN13SP01

目 录

第1章 绪论 1

1.1研究背景与意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3相关政策支持 2

第2章 方案设计 3

2.1系统设计需求 3

2.1.1红外线数据转发功能 3

2.1.2红外线学习功能 3

2.1.3提示音和指示灯功能 3

2.1.4 LED照明设备控制功能 3

2.2系统方案的选择 3

2.2.1红外线发射方案选择 4

2.2.2红外线学习方案选择 4

2.2.3 LED灯的控制 5

2.2.4音频方案的选择 5

2.2.5指示灯的设计 6

2.3经济性分析 6

第3章 硬件设计 8

3.1 WIFI模组最小系统电路设计 8

3.2电源电路设计 9

3.2.1电路板供电电源的选取 9

3.2.2 12V至5V电压转换电路的设计 10

3.2.3 3.3V电源电路的设计 12

3.3音频电路设计 12

3.3.1音频存储电路设计 12

3.3.2音频解码芯片电路设计 13

3.3.3音频信号放大电路设计 14

3.4指示灯电路设计 14

3.5 PCB图和电路板 15

第4章 软件设计 16

4.1网络数据处理程序 16

4.1.1网络数据的接收与解析 16

4.1.2 UDP传输红外数据丢包处理 18

4.2红外数据发送程序 20

4.3红外数据接收程序 23

4.4音频数据存储程序 23

4.4.1 Flash读写程序 23

4.4.2文件系统的移植 24

4.5音频播放控制程序 24

4.6 LED控制数据发送程序 25

第5章 系统调试与测试 26

5.1音频播放功能调试 26

5.1.1音频电路调试 26

5.1.2音频播放程序调试 26

5.2红外线数据发送程序调试 27

5.3红外线数据接收程序调试 28

5.4实物展示 29

第6章 总结 30

参考文献 31

致 谢 32

第1章 绪论

1.1研究背景与意义

随着计算机技术和网络技术的发展，智能设备已经在各个行业得到应用。在此之下，智能家居也随之迅猛的发展起来。“智能家居概念起源于20世纪80年代初的美国，被称为Smart Home。其经历了四代的发展：第一代是通过同轴线以及两芯线完成家庭组网，进而实现灯光，窗帘以及少量的安防控制等；第二代是通过总线及IP技术组网，能够完成可视对讲及安防业务；第三代是集中化的智能控制系统，由中控机完成安防，计量方面的功能；第四代则基于物联网技术可根据用户需求实现个性化的功能^[1]”。

前三代智能家居由于技术的限制难以推广，同时较高的价格也无法被大多数消费者接受。经过多年的发展基于物联网的第四代智能家居在技术上已经比较成熟，此外得益于电子技术的发展，新一代智能家居的生产成本相对前三代也大幅降低。与此同时消费者对家具智能化的要求越来越强烈，所以技术成熟，价格亲民的第四代智能家居将迎来发展机会。与大众对家电智能化的强烈要求相比家电智能化太过缓慢，当前使用的多数家电都没有实现智能化。所以需要提供一种简单通用的方案对家中的电器进行控制，使得使用家用电器的过程更为方便，以此为传统家电添加一定的智能化元素。综上所述设计一种具有WIFI至红外转换功能的远程数据收集与设备控制模块来控制家电十分有必要。为解决这些问题，以及满足现代家居智能化的新需要，本文提出了一种基于WIFI模组的低成本的红外线家电控制解决方案。

1.2国内外研究现状