基于單片機(jī)的智能藍(lán)牙插座的設(shè)計(jì)

李相敏

（長(zhǎng)江大學(xué)文理學(xué)院，湖北 荊州 434020）

【關(guān)鍵字】手機(jī)藍(lán)牙；藍(lán)牙插座；插座電源

0 緒論

在過(guò)去“十二五”期間，政府密集出臺(tái)政策和計(jì)劃，支持智能家居產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。 鑒于智能家居的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)一種智能插智能藍(lán)牙插座， 可以打破智能家居產(chǎn)品定制化的生產(chǎn)模式， 作為一款大規(guī)模量產(chǎn)的智能家居產(chǎn)品讓大眾了解智能插座， 體會(huì)到使用智能插座所帶來(lái)的便利性。

1 系統(tǒng)方案

1.1 無(wú)線藍(lán)牙插座設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

圖1 藍(lán)牙智能插座方案示意圖

本方案是采用藍(lán)牙作為插座與手機(jī)的通信方式的， 這其中部分包括插座硬件和手機(jī)應(yīng)用程序兩個(gè)部分， 具有近距離遙控的功能。 適用于家庭的小范圍近距離或者沒(méi)有其他傳輸方式的環(huán)境下使用， 它的安全性極高。 在使用過(guò)程中，首先打開(kāi)手機(jī)上的“藍(lán)牙串口調(diào)試助手” 的應(yīng)用程序， 然后通過(guò)藍(lán)牙搜索來(lái)與之進(jìn)行配對(duì)， 最終完成手機(jī)與插座之間的連接來(lái)進(jìn)行工作； 然后使用手機(jī)軟件上的開(kāi)關(guān)按鍵來(lái)對(duì)插座進(jìn)行即時(shí)開(kāi)關(guān)。 也可以讓插座定時(shí)進(jìn)行開(kāi)關(guān)通斷，極為方便。

1.2 硬件電路設(shè)計(jì)

藍(lán)牙插座的硬件部分的結(jié)構(gòu)框圖如圖2 所示，主要分為以下幾個(gè)模塊， 分為5 大部分： 電源轉(zhuǎn)換的模塊、 藍(lán)牙串口的模塊、 單片機(jī)的模塊、LCD 顯示的模塊、 繼電器方面的模塊。 智能插座的硬件電路工作方式如下： 電源轉(zhuǎn)換部分把220v 交流電轉(zhuǎn)換成5v 的直流電， 然后依此單片機(jī)來(lái)獲得穩(wěn)定的電壓來(lái)進(jìn)行電路整合工作。 當(dāng)藍(lán)牙模塊通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線網(wǎng)模塊接收到安卓手機(jī)上發(fā)來(lái)的定時(shí)開(kāi)關(guān)指令信號(hào)后， 經(jīng)過(guò)時(shí)鐘電路來(lái)進(jìn)行時(shí)間上的校對(duì)， 通過(guò)I/O 口控制繼電器來(lái)進(jìn)行控制開(kāi)關(guān)操作。 從而實(shí)現(xiàn)插座和其他用電器的開(kāi)關(guān)。

圖2 智能藍(lán)牙插座系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.2.1 電源轉(zhuǎn)換模塊

電源轉(zhuǎn)換電路的主要作用是為51 單片機(jī)和其外部電路共同來(lái)提供穩(wěn)定的工作電源以此來(lái)使整個(gè)回路整個(gè)電路正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 220V 交流電經(jīng)過(guò)變壓器轉(zhuǎn)變?yōu)?V 交流電。 經(jīng)過(guò)單相橋式整流的電路、電容的濾波電路、穩(wěn)壓器78L05 組成的穩(wěn)壓電路。 輸出所需的5V 直流電，供給整個(gè)電路使用。

1.2.2 單片機(jī)藍(lán)牙串口模塊

藍(lán)牙通信模塊是整個(gè)智能化系統(tǒng)的靈魂所在，它的存在才使整個(gè)系統(tǒng)完善， 智能化的插座硬件的電路和外界世界交流的通道，它連接著兩個(gè)世界。

圖3 藍(lán)牙串口模塊和單片機(jī)連接圖

1.2.3 時(shí)鐘電路模塊

時(shí)鐘模塊為智能插座提供精確的實(shí)時(shí)時(shí)間信息。DS1302 是一種市場(chǎng)上使用認(rèn)可程度的高性能、低功耗的實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。 能夠準(zhǔn)確的提供年月日時(shí)分秒的詳細(xì)時(shí)間信息。

1.2.4 繼電器模塊

繼電器是一種根據(jù)某種輸入信號(hào)的變化， 來(lái)接通或者斷開(kāi)控制電路， 進(jìn)而來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的控制和保護(hù)電力的拖動(dòng)裝置的電器。繼電器選用5V 控220V-10A 的電磁繼電器， 其VIN 和GND 腳分別與電源的VCC 和GND 腳相連使用過(guò)程中， 單片機(jī)I/O 腳輸出的脈沖經(jīng)過(guò)光耦隔離后連到繼電器的邏輯輸入腳IN 繼電器的另一端接入插座的220V 火線。當(dāng)單片機(jī)給出信號(hào)時(shí)才連通火線其余時(shí)間都斷開(kāi)火線連接。

1.2 軟件程序設(shè)計(jì)

軟件程序設(shè)計(jì)最主要就是實(shí)現(xiàn)用戶通過(guò)遠(yuǎn)程控制來(lái)控制插座通斷電、 用戶手動(dòng)的來(lái)設(shè)置插座的定時(shí)通斷、顯示當(dāng)前系統(tǒng)的時(shí)間等功能。

2 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果

接收到手機(jī)程序端發(fā)過(guò)來(lái)的信號(hào)并判斷，若設(shè)置“a”和“b”接收到為“a”則打開(kāi)繼電器，接收到為“b”則關(guān)閉繼電器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)插座的通斷電控制，如圖5所示。

圖4 插座開(kāi)關(guān)控制

圖5 手機(jī)界面圖