基于單片機(jī)技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)的新型智能空調(diào)

周 佩，徐俊杰，陳雪璐

（武漢東湖學(xué)院 電子信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430212）

基于單片機(jī)技術(shù)和藍(lán)牙技術(shù)的新型智能空調(diào)

周 佩，徐俊杰，陳雪璐

（武漢東湖學(xué)院 電子信息工程學(xué)院，湖北 武漢 430212）

一部家電配有一個(gè)遙控器的模式普遍存在，但經(jīng)常因?yàn)榈教幷也坏竭b控器而導(dǎo)致家電無(wú)法使用的情況給人們生活帶來(lái)很多不便，針對(duì)這一情況，以家電空調(diào)為例，使用手機(jī)”藍(lán)牙串口”APP控制藍(lán)牙模塊，以單片機(jī)為媒介，利用DS18B20溫度傳感器采集溫度，與預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行對(duì)比來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度。STC15F2K60S2單片機(jī)通過(guò)DS18B20采集溫度信號(hào)，處理后將溫度值與上位機(jī)（手機(jī)）設(shè)定值作比較。單片機(jī)控制空調(diào)的工作，并且通過(guò)藍(lán)牙傳給上位機(jī)顯示當(dāng)前溫度。

單片機(jī)；藍(lán)牙；DS18B20溫度傳感器

在傳統(tǒng)家電中，通常一部家電配有一個(gè)遙控器，但經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)需要使用某個(gè)家電時(shí)，遙控器突然找不到，或者突然無(wú)法使用的狀況，導(dǎo)致家電在很多情況下無(wú)法正常使用，給人們的生活帶來(lái)很多不便。針對(duì)這一情況，筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)基于單片機(jī)和藍(lán)牙技術(shù)的控制模塊，該模塊可以無(wú)需使用遙控器，而是通過(guò)手機(jī)“藍(lán)牙串口”APP控制家電。這樣即使有時(shí)候無(wú)法找到遙控器，仍然可以正常使用家電。

在本系統(tǒng)中，通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)和藍(lán)牙技術(shù)的控制模塊，實(shí)現(xiàn)通過(guò)手機(jī)APP控制空調(diào)，使用半導(dǎo)體制冷技術(shù)，讓空調(diào)更安全環(huán)保、啟動(dòng)更快，這樣使家電空調(diào)在日常生活使用中更加便利?？照{(diào)上應(yīng)用該控制模塊，該模塊檢測(cè)室內(nèi)的溫度，手機(jī)APP設(shè)置溫度范圍，超出設(shè)置溫度范圍時(shí)，空調(diào)自行啟動(dòng)工作模式，整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制，手機(jī)與控制模塊之間通過(guò)無(wú)線傳輸藍(lán)牙模塊進(jìn)行傳輸。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)利用手機(jī)端口中的藍(lán)牙功能及相應(yīng)的APP自動(dòng)控制空調(diào)，手機(jī)上的APP根據(jù)環(huán)境設(shè)置合適的溫度數(shù)值，該數(shù)值通過(guò)藍(lán)牙模塊傳送給控制模塊，控制模塊控制制冷片和風(fēng)扇，單片機(jī)讀取DS18B20溫度傳感器檢測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)，將讀取的溫度與設(shè)置的溫度進(jìn)行比較，檢測(cè)溫度上升至高于設(shè)置溫度5℃時(shí)，制冷片開(kāi)始運(yùn)行并繼續(xù)制冷，溫度下降至額定值時(shí)，制冷片停止運(yùn)行。系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖

2 硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)初步對(duì)制冷片、DS18B20溫度傳感器以及藍(lán)牙模塊的工作環(huán)境進(jìn)行分離，計(jì)算出每個(gè)模塊所需的電壓等數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)及計(jì)算機(jī)仿真軟件，進(jìn)行系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)及優(yōu)化后得到最終實(shí)際使用的硬件結(jié)構(gòu)。利用STC15F2K60S2單片機(jī)作為處理器內(nèi)核進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和系統(tǒng)的正常工作。

（1）電源設(shè)計(jì)。變壓器將220V電壓降為12V電壓，通過(guò)橋式電路和濾波得到12V直流電給制冷片供電，后接穩(wěn)壓器7805將電壓穩(wěn)壓為5V直流電給單片機(jī)供電，進(jìn)行一系列變壓、穩(wěn)壓后各部分能正常工作，藍(lán)牙模塊帶有穩(wěn)壓器，可以進(jìn)行穩(wěn)壓操作，故可不用考慮。

（2）單片機(jī)控制系統(tǒng)工作。本系統(tǒng)中的空調(diào)采用半導(dǎo)體制冷片來(lái)進(jìn)行控溫，其工作狀態(tài)受單片機(jī)STC15F2K60S2的控制。手機(jī)APP設(shè)置溫度將數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙傳輸給單片機(jī)并以16進(jìn)制數(shù)儲(chǔ)存，單片機(jī)通過(guò)總線喚醒DS18B20開(kāi)始測(cè)量實(shí)時(shí)溫度，將實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)的設(shè)置溫度進(jìn)行對(duì)比，調(diào)節(jié)制冷片的工作狀態(tài)。當(dāng)實(shí)時(shí)溫度高于設(shè)置溫度時(shí)，風(fēng)扇和制冷片開(kāi)始工作。這款單片機(jī)的速度是傳統(tǒng)51單片機(jī)的10倍，體積是傳統(tǒng)51單片機(jī)的五分之一，這款單片機(jī)沒(méi)有最小系統(tǒng)，可以直接當(dāng)做仿真器使用。本系統(tǒng)中使用單片機(jī)不僅可以節(jié)省電路板空間，減小控制模塊的體積；而且可以使空調(diào)在藍(lán)牙調(diào)節(jié)溫度時(shí)不會(huì)出現(xiàn)卡頓等問(wèn)題。本系統(tǒng)通過(guò)手機(jī)APP來(lái)控制單片機(jī)的運(yùn)行，使其調(diào)節(jié)風(fēng)扇和制冷片的工作狀態(tài)，從而達(dá)到控制空調(diào)溫度的效果。

（3）藍(lán)牙模塊。利用手機(jī)中的藍(lán)牙功能連接藍(lán)牙模塊，通過(guò)藍(lán)牙串口將設(shè)置數(shù)據(jù)以及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行雙向通信。相比較傳統(tǒng)的紅外線遙控，藍(lán)牙具有更穩(wěn)定、傳輸距離更遠(yuǎn)，穿透能力更強(qiáng)等特點(diǎn)，并且避免了一個(gè)電器用一個(gè)遙控器的尷尬。藍(lán)牙模塊采用HC-05主從一體藍(lán)牙模塊，可以簡(jiǎn)單切換主從模式，控制系統(tǒng)中，將藍(lán)牙模塊TX、RX與單片機(jī)連接，將數(shù)據(jù)以有線傳輸?shù)慕o單片機(jī)進(jìn)行處理。

（4）溫度控制。本系統(tǒng)中單片機(jī)通過(guò)總線發(fā)出［44h］命令喚醒DS18B20開(kāi)始測(cè)量實(shí)時(shí)溫度，產(chǎn)生的溫度數(shù)據(jù)以兩個(gè)字節(jié)的形式回傳給單片機(jī)，完畢后保持等待狀態(tài)。溫度傳感器的精度可設(shè)置為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃。將實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)的設(shè)置溫度進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而調(diào)節(jié)制冷片的工作狀態(tài)。

3 軟件設(shè)計(jì)

（1）APP功能設(shè)計(jì)。APP的功能是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的設(shè)置和數(shù)據(jù)的傳輸，通過(guò)手機(jī)的藍(lán)牙和系統(tǒng)的藍(lán)牙模塊進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)手機(jī)數(shù)據(jù)和單片機(jī)數(shù)據(jù)的相互傳輸。通過(guò)手機(jī)APP設(shè)置空調(diào)溫度理想的范圍數(shù)值，通過(guò)藍(lán)牙通訊將數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)，同時(shí)讀取單片機(jī)回傳的實(shí)時(shí)溫度數(shù)值顯示于手機(jī)上。

（2）單片機(jī)程序設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)擬使用C語(yǔ)言在Keil軟件中對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)溫度數(shù)值和實(shí)際溫度的讀取及比較，設(shè)定不同的I/O功能從而控制不同元器件的工作狀態(tài)，以達(dá)到遠(yuǎn)程控制溫度的目的。具體流程圖如圖2所示。

圖2 軟件整體設(shè)計(jì)流程圖

4 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)通過(guò)手機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)的遙控功能，選用藍(lán)牙模塊進(jìn)行無(wú)線通訊，充分發(fā)揮了藍(lán)牙無(wú)線傳輸速度快，距離遠(yuǎn)，不受障礙物干擾的優(yōu)點(diǎn)。手機(jī)APP控制終端取代傳統(tǒng)遙控器，省去麻煩。手機(jī)方便，可隨時(shí)調(diào)節(jié)溫度，該系統(tǒng)技術(shù)在智能家居中具有很好的應(yīng)用前景，并且單片機(jī)在控制方面的功能十分強(qiáng)大，可以在本系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加上機(jī)器人和語(yǔ)音系統(tǒng)甚至其他家居的控制，便可構(gòu)成一個(gè)語(yǔ)音控制的智能家居控制系統(tǒng)，這在將來(lái)的應(yīng)用前景應(yīng)該是十分廣闊。

［1］胡號(hào)，付紹洋，閔鋒．基于藍(lán)牙技術(shù)的空調(diào)遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］．機(jī)電工程技術(shù)，2015，（8）：95-98

［2］居聰，曹中忠，張勇，等.基于單片機(jī)的空調(diào)智能控制器的設(shè)計(jì)［J］.軟件，2014，35（6）：34-38

［3］盛穎.基于藍(lán)牙技術(shù)的智能傳感器的研究［D］.哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)，2007.

［4］曹斌.基于移動(dòng)控制的新型數(shù)控系統(tǒng)中的藍(lán)牙通信技術(shù)及其實(shí)現(xiàn)方法［D］.合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2005.

New Intelligent Air-conditioning Based on Single-chip Microcomputer Technology and Bluetooth Technology

ZHOU Pei，XU Jun-jie，CHEN Xue-lu
（School of Electronics and Information Engineering，Wuhan Donghu University，Wuhan，Hubei 430212，China）

A home appliance with a remote control mode is ubiquitous，but often because the remote can not find the remote control equipment can not be used tobringpeople tobringa lot ofinconvenience tolife，for this situation，Take home appliances as an example，the use ofmobile phones“Bluetooth serial port”APP control Bluetooth module tothe single-chip as the medium，the use ofDS18B20 temperature sensor temperature collection，compared with the default temperature toautomaticallyadjust the temperature.STC15F2K60S2 single-chip through the DS18B20 collection of temperature signals，the temperature will be processed with the host computer（phone）set value for comparison.Single-chip control air conditioning work，and through Bluetooth to the host computer todisplaythe current temperature.

Single-chip；Bluetooth；DS18B20 temperature sensor

TN925

A

2095-980X（2017）04-0083-02

2017-03-12

2016年度武漢東湖學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：xc2016015。

周佩（1997-），女，湖北黃岡人，大學(xué)本科。

魏婉華（1982-），女，湖北武穴人，碩士，講師，主要研究方向：無(wú)線通信。