藍牙智能家居系統(tǒng)設計

吳由松，吳允強

（南昌理工學院，江西南昌，330044）

藍牙智能家居系統(tǒng)設計

吳由松，吳允強

（南昌理工學院，江西南昌，330044）

本文講述一種運用安卓手機藍牙的家用電器控制系統(tǒng)，使用51單片機為控制核心，通過手機藍牙連接藍牙模塊，手機APP就可以向51單片機發(fā)送控制指令，單片機通過解析藍牙過來的指令來控制繼電器開關。實現(xiàn)了安卓手機與家居設備的無線控制功能。

藍牙；51單片機；家居控制

0 引言

隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，人類生活水平的不斷提高，特別是新型的物聯(lián)網(wǎng)技術的出現(xiàn)，大家對于身邊的生活質(zhì)量要求也不斷的提高。怎樣讓身邊的環(huán)境變得更加舒適方便、人性化、智能化也是未來的一種發(fā)展趨勢，近年來興起的智能家居控制系統(tǒng)就能滿足人們的這種需求。

1 硬件系統(tǒng)的實現(xiàn)

整個系統(tǒng)的硬件組成主要包括51單片機控制單元、藍牙模塊、繼電器控制單元以及安卓手機等組成?？傮w硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 藍牙智能家居系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖

結(jié)構(gòu)框圖中整個系統(tǒng)的控制中心控制部分是手機，而受控部分主要包括藍牙模塊、單片機控制單元、繼電器控制單元、以及我們的家用電器組成。在受控部分，藍牙模塊和單片機是用過串口進行數(shù)據(jù)通信的。整個工作過程是：手機連接藍牙模塊，給藍牙模塊發(fā)送指令，指令由藍牙模塊接到以后通過串口通信送入單片機進行指令的識別，并做出相對應的動作老控制繼電器的狀態(tài)，最終完成對家用電器的控制。

1.1 藍牙模塊HC-06

本文藍牙模塊采用HC-06，該模塊采用CSR主流藍牙芯片，支持藍牙V2.0協(xié)議標準，默認的參數(shù)：波特率9600；配對碼1234、工作模式從機模式。底板3.3V，輸入電壓3.6~6V，未配對時電流約30mA，配對后約10mA，輸入電壓禁止超過7V。HC-06模塊，引出接口包括VCC、GND、TXD、RXD,預留LED狀態(tài)輸出腳以及KEY引腳，單片機可通過該腳狀態(tài)判斷藍牙是否已經(jīng)連接。該模塊為從機，從機能與各種帶藍牙功能的電腦、藍牙主機、大部分帶藍牙的手機、PDA、PSP等智能終端配對，從機之間不能配對。

藍牙模塊與單片機連接至少需要4根線：VCC、GND、TXD、RXD，VCC和GND是用于給模塊供電的，單片機與藍牙模塊之間是通過串口通信的，接線方法是交叉連線，也就是藍牙模塊的串口數(shù)據(jù)發(fā)送端TXD與單片機的串口數(shù)據(jù)接收端RXD（P3.0）連接，藍牙模塊的串口數(shù)據(jù)接收端RXD與單片機的串口數(shù)據(jù)發(fā)送端TXD（P3.1）連接。

1.2 單片機控制單元

單片機是整個藍牙家居控制系統(tǒng)的核心，本文中采用的是宏晶公司生產(chǎn)的STC89C52單片機，是一種高性能的8位的單片微型計算機，單片機內(nèi)部帶4K字節(jié)的程序儲存器ROM，還具有程序保護系統(tǒng)，在使用中可以對于程序進行加密調(diào)試修改和保密。指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的8051單片機，STC89C52采用的是在系統(tǒng)可編程ISP和在應用可編程IAP，不需要使用專用的單片機編程下載器和專用的仿真設備，直接可以通過串口通信接口燒寫程序，下載時間也是非?？臁?/p>

單片機需要正常運行，就必須有一些外圍元件組成最小系統(tǒng)，單片機的最小系統(tǒng)主要有供電電路、晶振時鐘電路、上電和手動復位電路。

電源供電可以直接采用5V的電源適配器，直接給系統(tǒng)進行供電。

上電復位是單片機在上電啟動時會復位一次，為了能讓復位信號達到兩個機械周期以上，本文采用的是10uF電容和10K電阻組成上電復位電路。手動復位就是在10uF電容上并一個輕觸開關，按下輕觸開關就可以對單片機進行復位。

1.3 繼電器控制單元

繼電器的控制主要是通過單片機的I/O口控制PNP型三極管來驅(qū)動繼電器的開關狀態(tài)。單片機I/O口的驅(qū)動能力是比較弱的，不能讓繼電器閉合，本文采用PNP型三極管9012來驅(qū)動繼電器。我們知道線圈是有自感現(xiàn)象的，在斷開線圈的一瞬間線圈還會產(chǎn)生一個與之前相同的電流，這里我們給繼電器線圈兩端并聯(lián)一個二極管 1N4148，就可以防止自感現(xiàn)象產(chǎn)生的電流將三極管擊穿，起到保護作用。

2 軟件的設計

這里的軟件設計主要是單片機的程序設計，單片機的程序是通過C51語言進行編寫的，開發(fā)軟件為KEIL，單片機程序主要包括兩個部分：單片機的初始化程序和中斷服務程序。

2.1 單片機初始化

單片機初始化主要是串口初始化，藍牙與單片機之間是通過串口進行通信的，那么就需要配置單片機的串口通信，在單片機初始化中就需要設置產(chǎn)生波特率的定時器1、串口控制和中斷控制，本文采用的是單片機的串口工作方式1，波特率為9600。整個設置步驟如下：1）設置T1的工作方式；2）計算T1的初值，裝初值到TH1和TL1；3）啟動T1；4）設置串口的工作方式；5）設置串口中斷。本文定時器1采用工作方式2，初值為0xfd，這樣串口的波特率就為9600。初始化完成整個程序就等待中斷，進入服務程序。

2.2 中斷服務程序

本文的家居控制程序是在串口的中斷服務程序中的，串口初始化之后，藍牙接收到了手機的指令，通過串口傳送給單片機，單片機就會進入串口中斷服務程序，讀取指令再進行判別，來控制繼電器的動作。本文以四盞燈為例，四盞燈分別用小寫字符“abcd”來控制燈關，用大寫字符“ABCD”來控制燈開。

3 總結(jié)

本文以藍牙技術為基礎，提出一種智能家居控制方案，并設計了基于藍牙和51單片機的智能家居控制系統(tǒng)的硬件電路與程序流程。整個系統(tǒng)使用安卓手機控制，通過藍牙模塊進行通信，單片機接收與識別手機發(fā)來的指令來控制家用電器，實現(xiàn)了智能家居系統(tǒng)與家用電器之間的控制以及信息通信。整個硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，單片機留有很多I/O口，可以進行家電控制的擴展，程序流程簡單，維護方便，適用范圍廣。

[1]林志謀.一種基于手機藍牙的智能家居系統(tǒng)設計[J].順德職業(yè)技術學院學報,2017(1):10-12.

[2]朱彩麗,李燦平.基于藍牙智能家居控制系統(tǒng)設計[J].電子制作,2015(5):11.

Bluetooth intelligent home system design

Wu Yousong，Wu Yunqiang
(Nanchang Institute of Technology, Nanchang Jiangxi,330044)

This article describes a home appliance control system that USES the bluetooth of android phone, the use of 51 single-chip control core, through the Bluetooth connection to the Bluetooth module,mobile phone APP can send control instructions to the 51 single-chip, single-chip through the analysis of Bluetooth over the command to control Relay switch. To achieve the Andrews mobile phone and home equipment,wireless control.

Bluetooth; 51 single-chip; home control