基于Android平臺的遙控風扇控制系統設計

黃進皇+黃詠梅+黃胡萍+陳章毅+馬來賓

摘要：針對現有風扇智能化程度不足，控制不夠便捷等問題，利用現有的藍牙通信技術、單片機控制技術和安卓平臺，設計開發了一個基于Android平臺的遙控風扇控制系統，實現無線遠程控制風扇調速的功能。

Abstract： A remote control fan control system based on Android platform is designed and developed by using the existing Bluetooth communication technology， single chip microcomputer control technology and Android platform in view of the lack of intelligent degree and inconvenience in control of the existing fan， which realizes wireless remote controlled fan speed control.

關鍵詞：藍牙；安卓；單片機；風扇

Key words： Bluetooth；Android；single chip；fan

中圖分類號：TP872 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）17-0157-03

0 引言

藍牙技術是一種被全球廣泛使用的短距離無線通信技術，通過在設備上安裝藍牙模塊，可以將在一定范圍內的電子裝置通過局域的無線網連接起來，除去了傳統的電線，使通信成本更加低廉。目前，藍牙技術處于發展階段，隨著藍牙技術的日漸成熟，藍牙低功耗、小體積、便于使用等優勢日漸體現，藍牙具有很大的發展前景。因此，藍牙技術在智能家電發展這方面在今后將會是一種主流技術。

Android平臺作為一個具有代表性的智能平臺，因為其開源和開放性，迅速成為使用人數眾多的智能平臺，廣泛應用于各種智能化設備中。由于Android平臺對于開發商的應用開發不受任何限制，所以開發環境十分寬泛自由，對平臺的應用將會更加創新和符合功能需求。而且將智能平臺與控制系統組合在一起，不僅使智能平臺具有便攜能力，可以實現真正的移動的通信方式，其功能也根據現實的應用場景有了更多創新。因此，通過此平臺，對于智能家電的控制將變的更加簡便。

Mcs-51單片機是一種集成電路芯片，是采用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統等功能集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的計算機系統。它外形小巧，開發速度快，在節能、電池狀態下也能工作，其可靠性高，控制功能強，成本極低，在智能家電方面有很大應用空間。

綜上所述，將藍牙技術，Android平臺的控制系統，Mcs-51單片機整合在一起制作基于Android平臺的遙控風扇調速控制系統，具有成本低，開發環境自由，使用便捷等優點，具有廣闊的開發前景和強大的市場競爭力，具有較高的實用價值。

1 風扇控制系統的工作機制

1.1 系統方案

傳統的電風扇控制只能按風扇上的控制按鈕才可以運行風扇，基于傳統電風扇控制模式的局限性，在此我們設計一種無線自適應電風扇控制模式，主要實現對電風扇的遠程手動或自動控制。系統方案如圖1所示，其主要功能包括：用戶借助基于Windows系統的臺式機和筆記本電腦和基于Android系統的手機和平板電腦，通過藍牙通信方式與風扇中的單片機系統進行通信，繼而和風扇中的繼電器共同實現對風扇的風速的控制。

1.2 系統工作流程

系統工作流程如圖2所示。在風扇與客戶端之間采用了雙向通信，用戶通過訪問Windows客戶端或Android客戶端設置風速控制需求，客戶端軟件根據用戶需求生成風速指令，通過藍牙模塊將指令發送，由單片機對藍牙模塊進行接收解讀，從而了解用戶需求，從而根據用戶的需求來調節繼電器，對風扇的風速進行控制。

2 風扇系統設計

2.1 客戶端結構

為了減少控制系統占用的內存，提高軟件的運行速度，Android客戶端控制系統的組織結構設計簡單，主要包括硬件管理，風速控制和輔助功能3個子模塊。Android客戶端控制系統組織結構如圖3所示。

2.2 單片機控制模塊

系統單片機采用STC89S52RC單片機作為中央處理器，與藍牙，繼電器，風扇轉動機等連接，作為整個控制系統的核心，控制系統，采用C語言編寫風速控制的流程，做到控制風扇的風速。圖4為單片機最小系統電路。

2.3 藍牙控制模塊

藍牙通信基于HC-06系列藍牙芯片實現。在Android平臺或Windows上下載客戶端，實現接受手機發出的指令并發給單片機，作為系統的一個接收器。

2.4 繼電器控制模塊

經過電路電線與單片機、風扇轉動機連接，通過讀取單片機的指令，轉化為編程語言，控制電路的連通，做到控制風速，在系統中起到開關的作用。

因此，基于Android平臺，單片機技術，藍牙技術和繼電器設計的連接電路如圖5。

3 系統實現

系統實現的主要功能包括開關控制、風速調節。經過多次測試，控制系統基本能夠滿足預期的性能指標，穩定性高。通過實際測試，基于藍牙和Android平臺的風扇控制系統具備以下特點。

①低功耗，節能省電。采用藍牙控制，節省了家用遙控器和電池的使用，且其耗能少，低碳環保，也節約了成本。

②傳輸速度快且實時控制能力強。通過藍牙技術傳輸數據，能夠做到快速的發送和接收指令，并根據用戶需求進行準確的操作，做到實時控制。

③系統運行穩定性高。系統所應用到無線藍牙傳輸、Android平臺、單片機結構在目前來說已經是成熟而穩定的技術，由于Android平臺的自身的開放性使得藍牙模塊的連接極為順暢，便于根據用戶需求來控制風扇的運行。

④控制過程簡易方便。系統在連接上采用了無線藍牙技術，省去了復雜的電路，同時實現遠程控制的功能。在控制界面上，具有風速調檔的各檔位控制，這些功能操作都可以通過手機Android平臺或電腦的Windows平臺來實現，所有功能和操作都集中在移動設備上，使得操作控制過程簡易方便。

Android客戶端基于MyEclipse開發環境。圖6為Android收集客戶端與風扇控制電路的實現效果圖，圖7為項目開發的Android客戶端程序界面。

4 結語

目前，基于有線的風扇風速控制系統存在線路繁雜安裝復雜，移動和擴展性差，安裝和維護成本高，施工周期長和維護困難等缺點，而本文設計的基于藍牙技術的Android平臺的風扇控制系統，利用無線藍牙通信可除去繁雜線路，降低成本，使通信過程更為快捷穩定，實現遠程遙控功能，為人們日常生活提供方便有一定的實際意義。而隨著Android平臺的不斷發展，其開放性的特點使其成為使用人數眾多的平臺，如此將藍牙技術與Android平臺聯系起來，對于風扇的控制就有了一定的實用性和便攜性。隨著智能風扇的不斷普及發展，該控制系統能夠與生活中各類風扇連接，通過藍牙數據傳輸，從而進一步實時控制各類風扇，提升生活家居智能化。

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