基于arduino的簡易智能家居系統設計

林敏

摘 要：隨著科技的進步，家用電器逐步走向智能化，網絡化。市場上有很多現成的智能家居方案，功能各有不同，但是大多成本較高，一定程度上影響了大面積推廣應用。本項目主要利用arduino結合藍牙模塊以及相關的繼電器等器件，實現通過手機客戶端控制電燈、插座等家用電器。

關鍵詞：arduino 藍牙 家用電器

中圖分類號：TP274 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）09（b）-0001-02

智能家居（英文：smart home， home automation）是以住宅為平臺，利用綜合布線技術、網絡通信技術、安全防范技術、自動控制技術、音視頻技術將家居生活有關的設施集成，構建高效的住宅設施與家庭日程事務的管理系統，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術性，并實現環保節能的居住環境。目前市場上的智能家居產品很多，功能各有特點，但是大多成本較高，一定程度上影響了大面積推廣應用。

本項目利用現在非常流行的開源硬件arduino，結合藍牙模塊等外部設備，實現簡單的智能家居遙控，具有體積小巧，可靠性高，成本低廉，擴展改造性強等特點。

1 Arduino簡介

Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺，包含硬件（各種型號的Arduino板）和軟件（arduino IDE）。它適用于藝術家、設計師、愛好者和對于“互動”有興趣的朋友們。Arduino能通過各種各樣的傳感器來感知環境，通過控制燈光、馬達和其他的裝置來反饋、影響環境。

2 項目目標

本項目設想通過Arduino來控制兩只電燈、一個插座來模擬簡單的家用電器場景，在手機上安裝客戶端，通過藍牙和Arduino建立連接，然后就可以在手機端通過點擊不同的按鈕來實現對電燈、插座等的遙控，并在手機端實時反應出來。

3 項目設計方案

3.1 硬件電路設計

本項目的電路原理圖如圖1所示，電源模塊將220V市電轉換為5V直流電源輸出給Arduino uno控制器供電，Arduino通過HC-05主從機一體藍牙模塊和手機進行通信，D3-D5這3個數字輸出口分別控制KA1，KA2，KA3繼電器的線圈，繼電器的觸電又控制相應的電燈和插座，這樣，Arduino控制器的D3-D5這3個數字輸出口的狀態就直接控制了電燈及插座的工作狀態。

3.2 軟件設計

本項目的軟件包括兩部分：Arduino uno控制器的控制程序，手機端控制程序，下面分別介紹。

（1）Arduino uno控制器控制程序。

控制程序如下所示：

long val；int l1=3；int l2=4；int k1=5；

void setup（）

{ Serial.begin（9600）；pinMode（ l1 ， OUTPUT）；pinMode（ l2 ， OUTPUT）；pinMode（ k1 ， OUTPUT）；}

void loop（）

{ val=Serial.read（）；if（val=='1'）{digitalWrite（ l1 ， 1 ）；}else if（val=='2'）{digitalWrite（ l1 ， 0 ）；}else if（val=='3'）{digitalWrite（ l2 ， 1 ）； }else if（val=='4'）{digitalWrite（ l2 ， 0 ）； }else if（val=='5'）{digitalWrite（ k1 ， 1 ）； } else if（val=='6'）{digitalWrite（ k1 ， 0 ）； }}

簡要說明：本控制程序中int l1=3；int l2=4；int k1=5；這段是將Arduino控制器上D3——D5端口聲明為整形變量l1、l2、k1；Serial.begin（9600）是打開Arduino控制器的串口并設置波特率為9600；pinMode（ l1 ，OUTPUT）；

pinMode（ l2 ， OUTPUT）；pinMode（ k1 ， OUTPUT）；這段是把D3——D5端口設置為輸出模式；val=Serial.read（）這句是將通過藍牙模塊接收到的手機端發送的信息賦值給val；然后開始判斷，如果收到的信息為“1“（if（val=='1'））則將D3口輸出高電平（digitalWrite（ l1 ， 1 ） ）；如果收到的信息為“2“（if（val=='2'））則將D3口輸出低電平（digitalWrite（ l1 ， 0 ） ）。D4、D5端口的控制類似。

（2）手機端控制軟件

手機端的控制軟件，采用谷歌開源的安卓開發工具App Inventor來開發，App Inventor 原是Google實驗室的一個子計劃，由一群Google工程師勇于挑戰的Google使用者共同參與。App Inventor是一個完全在線開發的Android編程環境，拋棄復雜的程序代碼而使用積木式的堆疊法來完成您的Android程式。對于Android初學者或是簡單應用開發者來說是一大福音。因為他們不大需要太華麗的界面，只要使用基本元件例如按鈕、文字輸入輸出即可。App Inventor非常適合這類開發。

4 總結

經過調試和實際測試，手機端可以在20米范圍內連接成功并實現對相應終端的控制，連接穩定，控制反應迅速，體積小巧，功耗較低，經測試可以24小時不間斷運行，本項目做為南京機電職業技術學院2017年度三創大賽參賽作品，目前在后期改進工作中，下一步主要改進方向是：1、增加控制對象數量；2、改進控制軟件，增加控制功能，比如延時打開或關閉，預約定時打開或關閉等等。

參考文獻

[1] simon monk ，創客電子電子制作DIY指南，人民郵電出版社，2014

[2] simon monk ，arduino編程從零開始，科學出版社，2013.

[3] 陳呂洲，arduino程序設計基礎，北京航空航天大學出版社，2015.endprint