基于Android平臺的遙控風(fēng)扇控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

黃進(jìn)皇+黃詠梅+黃胡萍+陳章毅+馬來賓

摘要：針對現(xiàn)有風(fēng)扇智能化程度不足，控制不夠便捷等問題，利用現(xiàn)有的藍(lán)牙通信技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)和安卓平臺，設(shè)計(jì)開發(fā)了一個基于Android平臺的遙控風(fēng)扇控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無線遠(yuǎn)程控制風(fēng)扇調(diào)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(guān)鍵詞：藍(lán)牙；安卓；單片機(jī)；風(fēng)扇

Key words： Bluetooth；Android；single chip；fan

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

0 引言

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

Android平臺作為一個具有代表性的智能平臺，因?yàn)槠溟_源和開放性，迅速成為使用人數(shù)眾多的智能平臺，廣泛應(yīng)用于各種智能化設(shè)備中。由于Android平臺對于開發(fā)商的應(yīng)用開發(fā)不受任何限制，所以開發(fā)環(huán)境十分寬泛自由，對平臺的應(yīng)用將會更加創(chuàng)新和符合功能需求。而且將智能平臺與控制系統(tǒng)組合在一起，不僅使智能平臺具有便攜能力，可以實(shí)現(xiàn)真正的移動的通信方式，其功能也根據(jù)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用場景有了更多創(chuàng)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(jī)是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它外形小巧，開發(fā)速度快，在節(jié)能、電池狀態(tài)下也能工作，其可靠性高，控制功能強(qiáng)，成本極低，在智能家電方面有很大應(yīng)用空間。

綜上所述，將藍(lán)牙技術(shù)，Android平臺的控制系統(tǒng)，Mcs-51單片機(jī)整合在一起制作基于Android平臺的遙控風(fēng)扇調(diào)速控制系統(tǒng)，具有成本低，開發(fā)環(huán)境自由，使用便捷等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的開發(fā)前景和強(qiáng)大的市場競爭力，具有較高的實(shí)用價(jià)值。

1 風(fēng)扇控制系統(tǒng)的工作機(jī)制

1.1 系統(tǒng)方案

傳統(tǒng)的電風(fēng)扇控制只能按風(fēng)扇上的控制按鈕才可以運(yùn)行風(fēng)扇，基于傳統(tǒng)電風(fēng)扇控制模式的局限性，在此我們設(shè)計(jì)一種無線自適應(yīng)電風(fēng)扇控制模式，主要實(shí)現(xiàn)對電風(fēng)扇的遠(yuǎn)程手動或自動控制。系統(tǒng)方案如圖1所示，其主要功能包括：用戶借助基于Windows系統(tǒng)的臺式機(jī)和筆記本電腦和基于Android系統(tǒng)的手機(jī)和平板電腦，通過藍(lán)牙通信方式與風(fēng)扇中的單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信，繼而和風(fēng)扇中的繼電器共同實(shí)現(xiàn)對風(fēng)扇的風(fēng)速的控制。

1.2 系統(tǒng)工作流程

系統(tǒng)工作流程如圖2所示。在風(fēng)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(shè)置風(fēng)速控制需求，客戶端軟件根據(jù)用戶需求生成風(fēng)速指令，通過藍(lán)牙模塊將指令發(fā)送，由單片機(jī)對藍(lán)牙模塊進(jìn)行接收解讀，從而了解用戶需求，從而根據(jù)用戶的需求來調(diào)節(jié)繼電器，對風(fēng)扇的風(fēng)速進(jìn)行控制。

2 風(fēng)扇系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 客戶端結(jié)構(gòu)

為了減少控制系統(tǒng)占用的內(nèi)存，提高軟件的運(yùn)行速度，Android客戶端控制系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，主要包括硬件管理，風(fēng)速控制和輔助功能3個子模塊。Android客戶端控制系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.2 單片機(jī)控制模塊

系統(tǒng)單片機(jī)采用STC89S52RC單片機(jī)作為中央處理器，與藍(lán)牙，繼電器，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動機(jī)等連接，作為整個控制系統(tǒng)的核心，控制系統(tǒng)，采用C語言編寫風(fēng)速控制的流程，做到控制風(fēng)扇的風(fēng)速。圖4為單片機(jī)最小系統(tǒng)電路。

2.3 藍(lán)牙控制模塊

藍(lán)牙通信基于HC-06系列藍(lán)牙芯片實(shí)現(xiàn)。在Android平臺或Windows上下載客戶端，實(shí)現(xiàn)接受手機(jī)發(fā)出的指令并發(fā)給單片機(jī)，作為系統(tǒng)的一個接收器。

2.4 繼電器控制模塊

經(jīng)過電路電線與單片機(jī)、風(fēng)扇轉(zhuǎn)動機(jī)連接，通過讀取單片機(jī)的指令，轉(zhuǎn)化為編程語言，控制電路的連通，做到控制風(fēng)速，在系統(tǒng)中起到開關(guān)的作用。

因此，基于Android平臺，單片機(jī)技術(shù)，藍(lán)牙技術(shù)和繼電器設(shè)計(jì)的連接電路如圖5。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能包括開關(guān)控制、風(fēng)速調(diào)節(jié)。經(jīng)過多次測試，控制系統(tǒng)基本能夠滿足預(yù)期的性能指標(biāo)，穩(wěn)定性高。通過實(shí)際測試，基于藍(lán)牙和Android平臺的風(fēng)扇控制系統(tǒng)具備以下特點(diǎn)。

①低功耗，節(jié)能省電。采用藍(lán)牙控制，節(jié)省了家用遙控器和電池的使用，且其耗能少，低碳環(huán)保，也節(jié)約了成本。

②傳輸速度快且實(shí)時控制能力強(qiáng)。通過藍(lán)牙技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)，能夠做到快速的發(fā)送和接收指令，并根據(jù)用戶需求進(jìn)行準(zhǔn)確的操作，做到實(shí)時控制。

③系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性高。系統(tǒng)所應(yīng)用到無線藍(lán)牙傳輸、Android平臺、單片機(jī)結(jié)構(gòu)在目前來說已經(jīng)是成熟而穩(wěn)定的技術(shù)，由于Android平臺的自身的開放性使得藍(lán)牙模塊的連接極為順暢，便于根據(jù)用戶需求來控制風(fēng)扇的運(yùn)行。

④控制過程簡易方便。系統(tǒng)在連接上采用了無線藍(lán)牙技術(shù)，省去了復(fù)雜的電路，同時實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的功能。在控制界面上，具有風(fēng)速調(diào)檔的各檔位控制，這些功能操作都可以通過手機(jī)Android平臺或電腦的Windows平臺來實(shí)現(xiàn)，所有功能和操作都集中在移動設(shè)備上，使得操作控制過程簡易方便。

Android客戶端基于MyEclipse開發(fā)環(huán)境。圖6為Android收集客戶端與風(fēng)扇控制電路的實(shí)現(xiàn)效果圖，圖7為項(xiàng)目開發(fā)的Android客戶端程序界面。

4 結(jié)語

目前，基于有線的風(fēng)扇風(fēng)速控制系統(tǒng)存在線路繁雜安裝復(fù)雜，移動和擴(kuò)展性差，安裝和維護(hù)成本高，施工周期長和維護(hù)困難等缺點(diǎn)，而本文設(shè)計(jì)的基于藍(lán)牙技術(shù)的Android平臺的風(fēng)扇控制系統(tǒng)，利用無線藍(lán)牙通信可除去繁雜線路，降低成本，使通信過程更為快捷穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控功能，為人們?nèi)粘Ｉ钐峁┓奖阌幸欢ǖ膶?shí)際意義。而隨著Android平臺的不斷發(fā)展，其開放性的特點(diǎn)使其成為使用人數(shù)眾多的平臺，如此將藍(lán)牙技術(shù)與Android平臺聯(lián)系起來，對于風(fēng)扇的控制就有了一定的實(shí)用性和便攜性。隨著智能風(fēng)扇的不斷普及發(fā)展，該控制系統(tǒng)能夠與生活中各類風(fēng)扇連接，通過藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸，從而進(jìn)一步實(shí)時控制各類風(fēng)扇，提升生活家居智能化。

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