摘 要

红外转发器因为其前端设备的身份，在智能家居系统中有着不可忽视的地位。想要完成对电视、空调这类红外家电的远程遥控，计划使用ESP8266设计出一种红外转发器用来取代传统遥控器。针对ESP8266模块和红外遥控技术，本文做出了详细研究，并成功设计了智能红外转发器的软硬件部分。

论文先对几种应用较广的通信技术进行了优势和劣势的对比，采用的技术为Wi-Fi通信，对整体的解决办法进行了设计。将NodeMCU作为主要的硬件部分，配合Arduino进行开发，利用结构化设计思想以及第三方平台点灯blinker完成了红外编码收发等功能的实现。

最后以家中空调和电视为例，对制作的红外转发器样品进行了黑盒测试，在测试中，家用空调和电视都能被正常控制，表明本次设计有着一定的理论价值和实用潜力。

关键词：ESP8266; 红外转发器; Wi-Fi; MQTT; blinker

Abstract

Infrared transponder plays an important role in smart home system because of its front-end equipment. For remote control of infrared appliances like TVs and air conditioners, the plan is to replace the traditional remote with an infrared repeater called ESP8266. In this paper, the ESP8266 module and infrared remote control technology are studied in detail, and the hardware and software of intelligent infrared transponder are designed successfully.

Firstly, this paper compares the advantages and disadvantages of several widely used communication technologies. The technology adopted is Wi-Fi communication, and the overall solution is designed. NodeMCU was taken as the main hardware part to develop with Arduino, and the structured design idea and the third-party platform lighting Blinker were used to complete the realization of infrared coding, sending and receiving functions.

Finally, taking home air conditioner and TV as examples, the black box test is carried out for the infrared repeater samples. In the test, the home air conditioner and TV can be controlled normally, indicating that this design has certain theoretical value and practical potential.

Keywords: ESP8266; infrared transponder; Wi-Fi; MQTT; blinker

目录

第1章 绪论 1

1.1 智能家居概述 1

1.2 ESP8266概述 1

1.3 课题背景及意义 2

1.4 国内外发展现状 3

1.4.2 国外研究现状 3

1.4.2 国内研究现状 3

1.5 论文研究内容及结构 4

第2章 智能家居方案设计 5

2.1 智能家居方案 5

2.1.1 短距离无线通信技术比较 5

2.1.2 红外转发器在智能家居中的作用 6

2.2 红外遥控技术 7

2.2.1 红外线 7

2.2.2 红外遥控 7

2.3 本章小结 11

第3章 红外转发器硬件设计及实现 12

3.1 硬件总体设计方案 12

3.2 红外转发器电路设计及实现 13

3.2.1 ESP8266最小系统设计 13

3.2.2 红外发射电路设计 14

3.2.3 红外接收电路设计 16

3.3 硬件抗干扰设计 17

3.4 硬件实物图 17

3.5 本章小结 18

第4章 红外转发器软件设计及实现 19

4.1 开发环境的搭建 19

4.1.1 Arduino IDE开发环境 19

4.1.2 Android Studio开发工具 20

4.2 第三方开发平台和软件库 21

4.2.1 使用到的软件库 21

4.2.2 第三方开发平台 21

4.3 软件总体设计 22

5.3.1 红外编码收集程序设计 23

4.3.2 控制主程序设计 24

5.4 手机端APP设计 29

4.5 软件抗干扰设计 30

4.6 本章小结 31

第5章 红外转发器功能测试及结果分析 32

5.1 测试环境和测试设备 32

5.2 红外转发器功能测试 32

5.2.1 红外编码收集测试 33

5.2.2 红外编码发送测试 33

5.3 总体测试与分析 35

5.4 本章小结 36

第6章 总结与展望 37

参考文献 39

附录 40

致谢 54

第1章 绪论

1.1 智能家居概述

智能家居，一个基于用户的居住条件，集无线通信、结构设计、物联网、设备自动化、家电信息化、设计美学等学科于一体，为了创造更加安全、舒适、便捷、节能、智能的生活环境的方案。简而言之，它是一个结合了计算机网络技术、嵌入式技术和自动控制技术的网络化智能家居控制系统。

智能家居是受互联网影响的事物的体现。智能家居在家里通过物联网技术使设备(如灯光照明、门卫安防、家庭暖通、音响音乐、空调电视、插座监测等等)相互连通,实现开关灯具、开关大门、调控室温、提供音乐、红外转发和可编程的其他控制方式和作用。保留着传统居住用途的同时，智能家居还拥有设备互联，家电智能化，网络通信等多方面的数据互通功能，不仅如此，节约能源和资金成本也是其优点之一。

在很早以前就有了智能家居的说法，不过却未见有实际的项目施工。一直等到1984年的时候，在美国康涅狄格州哈特佛市的CityPlaceBuilding上才有了具体了体现，它是由美国联合科技公司对建筑设备信息化、整合化概念进行的一次实践。在这以后，世界各地都纷纷开始了智能家居的构建。

1.2 ESP8266概述

作为一款高性价比、高集成度的物联网Wi-Fi微控制器来说，ESP8266无疑是十分优秀的。由乐鑫公司研发的ESP8266EX芯片，给出了高集成度Wi-Fi集成电路的处理办法，用户的大多数需求都能通过它的稳定性、低功耗和集成设计来实现。这款芯片本身就有许多的特性：