基于安卓手機(jī)藍(lán)牙控制的智能電燈開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)

侯惠芳 侯 芳

（1.鄭州威科姆科技股份有限公司，河南 鄭州 450002；2.上海新僑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，中國(guó) 上海 200000）

0 前言

安卓手機(jī)藍(lán)牙技術(shù)是一種短距離、低成本無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)的無(wú)線(xiàn)傳輸，因此，無(wú)線(xiàn)通信的"藍(lán)牙"技術(shù)引起了通信界廣泛關(guān)注。本設(shè)計(jì)是利用手機(jī)藍(lán)牙來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)控制電燈開(kāi)關(guān)工作。

本文在參考了大量資料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行程序編制及仿真調(diào)試，一步步完善設(shè)計(jì)方案，從而實(shí)現(xiàn)了手機(jī)藍(lán)牙技術(shù)遙控電燈開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)。

1 手機(jī)藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

所謂藍(lán)牙(Blue tooth)技術(shù)，實(shí)際上是一種短距離無(wú)線(xiàn)電技術(shù)。利用藍(lán)牙技術(shù)，能夠有效地簡(jiǎn)化掌上電腦、筆記本電腦和手機(jī)等移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡(jiǎn)化以上這些設(shè)備與因特網(wǎng)（Internet）之間的通信，從而使這些現(xiàn)代通信設(shè)備與因特網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無(wú)線(xiàn)通信拓寬道路。

藍(lán)牙技術(shù)支持多種電子設(shè)備之間的短距離無(wú)線(xiàn)通信，這種通信不需要任何線(xiàn)纜，亦不需要用戶(hù)直接手工干涉；每當(dāng)一個(gè)嵌入了藍(lán)牙技術(shù)的設(shè)備發(fā)覺(jué)另一同樣嵌入藍(lán)牙技術(shù)的設(shè)備，它們就能自動(dòng)同步，相互通信，實(shí)現(xiàn)資源共享。

2 電燈控制方案及信號(hào)交換技術(shù)方案的確定

2.1 電燈控制方案對(duì)比

目前能夠用于控制電燈的控制方案有三種，普通遙控器控制，拷貝型遙控器控制以及手機(jī)藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)技術(shù)控制。

用普通遙控器控制一盞燈，那么如果燈的數(shù)量比較多，需要的遙控器數(shù)量會(huì)隨之增多，遙控器多了很容易混淆?？截愋瓦b控器，它具有學(xué)習(xí)功能，可以與學(xué)習(xí)型控制器自動(dòng)對(duì)碼，直接使用，不需要編碼?？截愋瓦b控器可以和其他遙控器一起使用?？截愋瓦b控器運(yùn)用起來(lái)也會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題。

手機(jī)藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)控制技術(shù)已經(jīng)被人們用于遙控玩具小車(chē)。玩具小車(chē)的前進(jìn)后退，轉(zhuǎn)向等均能利用手機(jī)藍(lán)牙技術(shù)控制。因此，我們可以利用手機(jī)藍(lán)牙技術(shù)控制電燈開(kāi)關(guān)。

2.2 信號(hào)交換技術(shù)方案對(duì)比

該設(shè)計(jì)中讓手機(jī)發(fā)出一個(gè)信號(hào)，再利用一個(gè)設(shè)備接收手機(jī)發(fā)出的信號(hào)，從而輸出一個(gè)和原來(lái)相反的電平，以此再帶動(dòng)一個(gè)接觸器，就可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)和關(guān)的動(dòng)作。A手機(jī)-B手機(jī)信號(hào)交換成本比較高，裝接觸器的A手機(jī)必須要保持不停機(jī)。手機(jī)wifi比藍(lán)牙傳輸距離更遠(yuǎn)，也更穩(wěn)定，運(yùn)用范圍比較廣。但是當(dāng)手機(jī)已經(jīng)連接一個(gè)wifi網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行下載時(shí)，想要連接另外的wifi網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行關(guān)燈遙控就必須要先退出下載，這樣操作比較繁瑣。利用藍(lán)牙技術(shù)，可以無(wú)線(xiàn)控制電視、空調(diào)、電飯鍋等等家用電器。。因此我們可以利用手機(jī)藍(lán)牙技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)傳輸從而控制電燈開(kāi)關(guān)。

3 系統(tǒng)硬件選擇

通過(guò)對(duì)手機(jī)遙控玩具汽車(chē)的研究分析，手機(jī)藍(lán)牙和汽車(chē)藍(lán)牙是利用藍(lán)牙模塊的芯片進(jìn)行信息傳輸。藍(lán)牙模塊按功能可以分成三類(lèi)：主機(jī)模塊、從機(jī)模塊、主從一體模塊。主機(jī)模塊是只能在設(shè)置從機(jī)模塊時(shí)和從機(jī)模塊連接。從機(jī)模塊主要是主機(jī)模塊或者PC的藍(lán)牙適配器、PDA、藍(lán)牙手機(jī)進(jìn)行通訊。

3.1 從機(jī)模塊配置

1）ATUS：藍(lán)牙狀態(tài)輸出，持續(xù)高電平表示數(shù)據(jù)鏈路已經(jīng)連通?？梢越訂纹瑱C(jī)的IO口來(lái)查詢(xún)藍(lán)牙的狀態(tài)。

2）VCC：+5V 電源接口。

3）GND：電源負(fù)極接口。

4）TXD：數(shù)據(jù)輸出接口。

5）RXD：數(shù)據(jù)接收接口。

6）MCLR：主模塊清除配對(duì)功能的管腳。

3.2 主機(jī)模塊和從機(jī)模塊的識(shí)別：

1）主機(jī)模塊有按鈕，從機(jī)模塊沒(méi)有按鈕。

2）主機(jī)模塊主芯片上有一個(gè)白點(diǎn)，從機(jī)模塊沒(méi)有白點(diǎn)。

3）主機(jī)模塊只能和從機(jī)模塊通訊，從機(jī)模塊可以和主機(jī)模塊或者PC的藍(lán)牙適配器、PDA、藍(lán)牙手機(jī)通訊。

跳線(xiàn)1：用于選擇是用3.3V對(duì)模塊進(jìn)行供電，還是5V對(duì)模塊供電。跳線(xiàn)1短路表示用3.3V對(duì)系統(tǒng)供電，跳線(xiàn)1斷開(kāi)表示用5V對(duì)模塊供電。

跳線(xiàn)2：如果用于和STM32開(kāi)發(fā)板鏈接，這個(gè)跳線(xiàn)短路。Arduino開(kāi)發(fā)板基本都是5V的所以此跳線(xiàn)不用短路(出廠默認(rèn)不短路)。

跳線(xiàn)3：如果用于和STM32開(kāi)發(fā)板鏈接，這個(gè)跳線(xiàn)短路。Arduino開(kāi)發(fā)板基本都是5V的所以此跳線(xiàn)不用短路(出廠默認(rèn)不短路)。

4 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)手機(jī)藍(lán)牙遙控玩具小車(chē)的研究發(fā)現(xiàn)，藍(lán)牙遙控小車(chē)中單片機(jī)和手機(jī)是通過(guò)藍(lán)牙從機(jī)模塊進(jìn)行信號(hào)交換的。根據(jù)藍(lán)牙遙控玩具小車(chē)的單片機(jī)程序編制手機(jī)藍(lán)牙遙控電燈開(kāi)關(guān)程序如下：

該輸出端口有兩個(gè)sbit p0=P2^7;sbit p1=P2^6;一個(gè)端口可以接一個(gè)接觸器，此程序可以控制兩盞燈。按鈕及輸出情況見(jiàn)表1。

表1 輸入輸出端口表

如果按下s按鈕p0端口接觸器閉合，按w斷開(kāi)，按下a和d沒(méi)反應(yīng)。

5 系統(tǒng)程序調(diào)試

5.1 單片機(jī)模塊調(diào)試

用Keil uVision3軟件，點(diǎn)擊新建工程創(chuàng)建文件位置，選擇飛利浦公司中的P89C51RC2X XX的單片機(jī)。點(diǎn)擊target1跳出source group1，再點(diǎn)擊任務(wù)欄的文件新建，在保存時(shí)后綴改為點(diǎn)c。將以上程序復(fù)制進(jìn)去，保存后再點(diǎn)擊編譯，最后產(chǎn)生相應(yīng)的hex文件，這就是下一步將下載進(jìn)單片機(jī)的文件。

單片機(jī)開(kāi)發(fā)板和電腦用usb數(shù)據(jù)進(jìn)行連接，打開(kāi)STC_ISP_V483.exe軟件，選擇單片機(jī)STC89C52RC，找到相應(yīng)串口和剛才的hex文件，選擇單片機(jī)中晶振頻率，最后點(diǎn)擊下載。

5.2 系統(tǒng)電路的配置及調(diào)試

51單片機(jī)最小系統(tǒng)板、單片機(jī)STC89C52RC、松樂(lè)T73型繼電器DC5V繼電器、單面萬(wàn)用板電木板7*9cm、杜邦線(xiàn)單芯線(xiàn)20cm、接線(xiàn)端子3P。通過(guò)三個(gè)部分來(lái)完成這套無(wú)線(xiàn)控制開(kāi)關(guān)。第一個(gè)是信號(hào)傳輸?shù)乃{(lán)牙模塊部分，第二個(gè)是進(jìn)行下達(dá)指令的單片機(jī)部分、第三個(gè)是完成執(zhí)行任務(wù)的繼電器部分。

當(dāng)單片機(jī)輸出高電平時(shí)，對(duì)應(yīng)的腳會(huì)輸出一個(gè)5v的電壓。這樣只要當(dāng)p2.7腳輸出一個(gè)高電平時(shí)繼電器動(dòng)作。

單片機(jī)此時(shí)輸出的是接近5v的高電平電壓，但是電流只有0.8微安，P2.7和GND底線(xiàn)直接短接電流也只有17微安，而此時(shí)單片機(jī)的輸出電流需要71.4毫安。因此還需考慮電流的放大。

三極管又稱(chēng)“晶體三極管”或“晶體管”，是一種起放大、振蕩或開(kāi)關(guān)等作用的半導(dǎo)體電子器件。我們利用一個(gè)NPN型的三極管來(lái)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)輸出電流的放大，使輸出電流放大為71.4毫安。

6 仿真調(diào)試

圖1為該設(shè)計(jì)的電路接線(xiàn)總圖，共有以下五部分組成，分別是無(wú)線(xiàn)藍(lán)牙控制電路、單片機(jī)電路、放大電路、主電路、手動(dòng)控制。

將單片機(jī)和藍(lán)牙模塊以及繼電器接上5v直流電壓，通以220v交流電，打開(kāi)手機(jī)藍(lán)牙找到AC的藍(lán)牙設(shè)備，輸入密碼，再打開(kāi)下載軟件，點(diǎn)擊w按鈕，電燈即能正常開(kāi)關(guān)。

即：手動(dòng)開(kāi)關(guān)開(kāi)燈后，電燈亮，然后點(diǎn)擊手機(jī)上的按鈕，電燈可以熄滅，反之也可以實(shí)現(xiàn)。

圖1 整體控制接線(xiàn)圖

7 展望

我們只要通過(guò)手機(jī)，就可以對(duì)生活中的各種電氣設(shè)備進(jìn)行無(wú)線(xiàn)控制。例如：對(duì)手機(jī)藍(lán)牙遙控汽車(chē)報(bào)警上鎖，開(kāi)關(guān)空調(diào)、電熱水器，還可以用手機(jī)提前給等在門(mén)口的朋友開(kāi)門(mén)、提前打開(kāi)家里電燈、遠(yuǎn)程澆花等。因此手機(jī)藍(lán)牙遙控電燈開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)具有很大的意義，對(duì)人們生活帶來(lái)很多便利。

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