黄志良
东莞市恒越实业有限公司
摘要：随着经济的发展和社会的进步，人们进入网络时代，智能家居，是大数据时代孕育而生的产物。无可厚非，智能家居的发展必将会引起继智能手机之后的又一轮技术热潮和产品热潮。目前，智能硬件更多的是面向智能可穿戴设备，智能家居在国内是一个刚刚兴起的领域，行业中暂时还没有一套完整、统一的智能家居系统的解决方案，许多的通讯技术或多或少都存在缺点，不能单独完成复杂的家庭智能网络中数据的通讯。因此，系统提出了一套使用蓝牙和wi-Fi两种无线技术组合而成的无线网络，通过Hub的方式，将家庭中的智能设备统一起来，形成一套简单易用的智能家居的解决方案,并以智能台的案例灯实现了这套系统。
关键词：智能家居；手机蓝牙开关；控制电路；设计与实现
引言
21世纪是信息时代，各种电信技术推动了人类文明的发展。正是因为通信技术、计算机技术、网络技术、控制技术的发展，促使家庭实现了生活方式更加现代化，居住环境更加舒适、安全。智能家居控制系统的功能主要包括通信、设备自动控制、安全防范3个方面。随着新技术和自动化的发展，传感器的使用量越来越大，功能越来越强，各种标准化传感器模块的出现给智能家居控制系统的设计提供了便利。智能家居空调控制系统除了能实现传统的通过遥控按键控制空调之外，还加入了蓝牙、温度传感器等模块，可通过手机发射命令直接控。
1智能家居概述
智能家居，是以住宅为平台，使用综合布线、网络通讯、网络安全和自动化等多种学科为一身的产品形式。这种产品会提升住宅的安全性、艺术性并且让人们更方便的管理日常的家居事务。在国外，智能家居的第一次出现在1986年的美国，随后，各个国家都已推出自己的智能家居解决方案。目前，在美国、德国、加拿大、韩国和日本都有广泛的应用了，但是我国的智能家居还在处于一个起步阶段。在我国，虽然已经有了智能家居的产品、生产商甚至是销售厂商，但是这些产品都没有投放到市场，或者说是消费者还没有接纳这类的产品，大家对这类产品的态度依然保持着观望态度。目前，国内的智能家居水平跟七八年前国内的智能手机前景很相似，用不了多长的时间，智能家居的风潮就会像智能手机一样，飞速发展，从而带动了手机移动端软件开发行业，那么智能家居领域的发展会不会架设一个新的系统，会不会孕育出另一个新生的软件行业，需要人们拭目以待。目前，虽然国内的智能家居市场还处于起步阶段，但是在国外的餐馆、酒店，这些设备基本上是齐全，一些公用的场所，都会有智能设备，智能硬件的出现。正是因为在中国，智能家居这个市场目前的情况还是一个空白，所以可见智能家居的前景还是很乐观的。同时，外国的智能家居起步早，基本的实现方式都是布线在楼宇之间的，若遵循外国的智能家电，智能楼宇的解决方法，就需要重新在墙内布线，这显然是不可能的，所以利用蓝牙，wi-Fi这类无限的传输可以不依赖墙内布线，所以设备都是以无线的方式连接的，方式简单，在现在的非智能化楼宇改装起来较为方便。
2智能家居手机蓝牙开关控制电路设计与实现
2.1电路总体框图
智能家居手机蓝牙开关控制电路总体框图如图1所示.电路原理图如图2所示。
2.2系统整体设计及控制原理
智能家居空调控制系统采用两种方式控制空调，一种是传统的遥控按键方式，另一种是通过手机蓝牙发射命令。系统由MSP430单片机、温度传感器、红外模块、蓝牙模块等几部分组成，其中MSP430单片机作为系统的主控制器，负责解析按键和蓝牙传输过来的信号并作出相关应答;温度传感器用来感应外界温度，其设置的温度范围是20～26℃，当温度在此范围时，系统可以根据设定好的程序自动关闭空调;当温度不在这个范围时，系统可通过按键或蓝牙来开启空调并控制空调的各种模式，当温度不在这一范围时也可设置自动控制模式，系统会自动开启空调并根据外界温度自动调节温度，无需通过手动开启;红外模块根据单片机的应答发射信号来控制空调;蓝牙模块接收手机发射的命令并将其传送给单片机。
2.3红外控制原理
红外信号发挥作用的基本前提条件是使红外光在红外传感器和空调之间传输信号，红外光位于电磁频道的不可见部分，红外控制就是利用波长为0.78～1.4μm之间的近红外线来传送控制信号的，如图2所示。红外控制主要由发送和接收两个部分组成。目前大部分家电均采用红外一体化接收头来接收红外信号。
2.4蓝牙控制原理
蓝牙是一种低功耗的无线技术，蓝牙技术的设计初衷是将智能移动电话与笔记本电脑、掌上电脑以及各种数字信息的外部设备用无线方式连接起来，取代PC、打印机、传真机和移动电话等设备上的有线接口，进而形成一种个人网络，使得在可达范围内各种信息化的移动便携设备都能无缝地共享资源。蓝牙具有较强的移动性，可应用于多种通信场合。蓝牙无线传输通过ＲF(2.4GHz)载波进行，功耗低，传输速度快，可同时连接多个系统。采用蓝牙技术无需设置，只要两个蓝牙设备互相进入无线电平所允许的连接范围内，蓝牙协议就会自动扫描检测，实现连接，进行信息交换。
2.5STC89C52RC单片机控制电路
单片机电路作为电路的核心控制单元，本设计采用了STC89C52RC型号的单片机，该单片机工作电压为5.5v，最高时钟频率为80MHz,片内Flash程序存储器为8k字节，SRAM为512字节，EEPROM为4k字节，3个定时器，8个中断源，共有32个通用IO口.单片机STC89C52最小系统由电源VCC，地GND，晶振电路和复位电路构成.图2中，P1为外部直流电源接口.直流电源由接口P1引入电路板的自锁开关SZ的3引脚，由5引脚引出.自锁开关作为电路的电源总开关.晶振Y1、电容C2、C3构成单片机振荡电路.电解电容C1和电阻R2构成单片机上电复位电路.单片机IO口P1.0定义为照明灯的开关控制信号，接第一路继电器控制端，即9012PNP型晶体三极管Q1的基极电阻前端，输入低电平有效，继电器KJ1导通.同理，单片机IO口P1.2、P1.4、P1.6分别定义为热水器、空调和音响的开关控制信号，分别接入其他三路继电器控制端，即9012晶体三极管Q2、Q3和Q4的基极电阻前端.同样是输入低电平有效，控制继电器KJ2、KJ3和KJ4导通.单片机串行IO口P3.0用于接收蓝牙模块向单片机发来的信息，串行的IO口P3.1用于单片机向蓝牙模块发送信息。
2.5手机App使用方法
在硬件电路构建好之后，还需要在手机上装入蓝牙串口App才能实现对蓝牙开关电路的命令控制.在手机应用商店里搜索"蓝牙串口".然后在手机上安装该App.打开蓝牙串口App，对界面进行编辑.在界面上端选择到开关界面下，如图3所示.长按某个灰色方块，即可进入开关按钮编辑界面，如图4"开关编辑界面1"所示.状态OFF下面的"按钮文本"行处输入文字"照明关"，用于告诉用户此按钮功能.下一行选择默认的"字符"方式.主要用于设定此APP与蓝牙模块之间的蓝牙通信格式.在"消息"行输入"o10"，是命令中具体发送的"照明关"信息代码.同样的方式来编辑状态ON界面，状态ON下面的"按钮文本"行处输入文字"照明开"，下一行选择默认的"字符"方式.在"消息"行输入"o11".设置完成界面如图5"开关编辑界面2"所示.当手机与SH-05嵌入式蓝牙串口通讯模块完成设备连接时，即可通过点击已经设置好的按键实现对家用电器的开关操作。
结束语
本设计从实用性出发，结合人们日常生活习惯，充分地利用了蓝牙无线技术及手机App的功能，使人们在手机上方便地实现了家用电器开关操作，使人们的生活更加便捷，是科技服务生活的充分体现.本设计实现电路简单，方便安装，同时操作简洁，容易上手，价格低廉，适合在大众层面推广应用。
参考文献
[1]张志良，邵瑛，邵菁，刘剑昀.80C51单片机仿真设计实例教程---基于KeilC和Proteus[M].清华大学出版社，2016.
[2]付蔚.智能家居技术[M].科学出版社，2018.
[3]谭晖.低功耗蓝牙技术快速入门[M].北京航空航天大学出版社,2016.
论文作者:黄志良
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第21期
论文发表时间:2019/11/26
标签：蓝牙论文; 智能家居论文; 单片机论文; 电路论文; 模块论文; 系统论文; 手机论文; 《中国西部科技》2019年第21期论文;