基于物联网蓝牙遥控技术的智能家居系统设计

刘希明

沈阳工学院

基于物联网蓝牙遥控技术的智能家居系统设计

刘希明

沈阳工学院

本文基于物联网蓝牙遥控以STC12C5A60S2单片机作为控制核心，蓝牙模块采用工业级HC-05蓝牙模块完成手机蓝牙指令的接收和通信，通过手机蓝牙APP操作界面完成操控指令的发送，单片机控制单元通过解析所接收到的蓝牙指令，然后对相应的家电开关进行开启和关闭的操作，LCD12864液晶显示屏用来显示4路家电开关的开关状态，液晶显示屏实时更新家电的开关状态，以便设备出现故障的情况下判断是控制部分出现故障还是家电部分故障，室内环境检测主要检测温度、湿度和烟雾浓度三个环境参数，当室内环境参数超限时，系统会发出鸣笛报警提示功能。

本文主要是基于51单片机和2.0蓝牙模块来设计实现，系统硬件电路设计主要包括单片机主控电路设计，蓝牙通信电路设计，液晶显示电路设计，室内环境参数采集电路，家电开关输出控制电路设计和电源处理电路等几部分组成，其中单片机最小系统电路为系统的控制核心，完成控制信号的采集和控制信号的输出控制，HC-05蓝牙模块负责蓝牙指令的接收，然后和单片机控制电路之间通过串口通信电路完成数据的传输，家电开关的控制通过单片机控制4路继电器的断开和吸合来实现，继电器开关采用高电平输出使能，当单片机对应的端口输出高电平即可完成对应继电器开关的接通，相反对应端口输出低电平，继电器开关断开。为了直观的观测继电器开关的开启和关闭，继电器输出端分别接4种不同颜色的LED灯进行模拟演示，室内环境参数检测通过温湿度传感器模块和烟雾传感器模块实现。

系统硬件电路设计主要包括单片机主控电路设计，蓝牙通信电路设计，液晶显示电路设计，室内环境参数采集电路，家电开关输出控制电路设计和电源处理电路等几部分组成，单片机最小系统控制电路主要有：STC12C5A60S2单片机、11.0592M晶振、复位电路三部分组成；蓝牙串口通信模块主要有：HC-05主从一体蓝牙芯片、3.3VLDO稳压电路和信号指示灯电路组成；LCD液晶显示电路主要有：LCD12864液晶、可调电位器组成，LCD12864中文液晶可以显示4行32个中文汉字，可调电位器用来调节液晶对比度，电位器一般选4.7K-10K阻值范围即可；室内环境参数采集电路主要有：温度采集、湿度采集和烟雾采集3部分组成；智能家电的开启和关闭采用继电器控制实现，继电器开关控制电路主要有：继电器、输出端子、信号控制端子以及脉冲泄放回路组成；系统电源处理电路主要有：5V稳压输出电路和3.3V稳压输出电路。

系统软件编程采用C语言编程，编译环境为KeilC51，下载工具采用STC-ISP下载软件进行下载，对于单片机系统，传统的编程方式缺点是频繁的拔插器件容易损坏器件的引脚；如果频繁的更换程序，必须重复拔插，大大降低了开发效率。ISP技术是未来发展的方向，其优势是无需编程器就可进行单片机程序的在线下载，免去调试时由于频繁插入取出对器件造成的损坏和带来的不便还可降低研发成本，缩短从设计、制造到现场调试的时间，简化生产流程，大大提高工作效率。系统主程序主要完成单片机初始化、液晶显示初始化、蓝牙串口初始化以及环境监测子程序、液晶显示子程序的调用；环境参数采集子程序主要有温度采集、湿度采集和烟雾采集三部分组成；蓝牙串口通信主要是通过无线串口通信来完成，HC-05蓝牙模块和单片机之间通信协议的编写，蓝牙模块和手机蓝牙之间信号的传输和蓝牙指令的接收解析等。

系统测试主要有硬件测试和软件功能测试两方面组成：系统硬件测试，实物焊接制作完毕，接通电源之前，先不要安插单片机和液晶显示屏以及蓝牙模块等贵重器件，接通电源后观测硬件实物上的电源信号指示灯是否正常点亮，然后用万用表的电压档依次测量单片机、传感器模块、液晶显示屏、HC-05蓝牙模块的底座电源和地之间的电压是否正常，在确保系统各个模块节点电压正常无误的情况下方可进行下一步的测试操作。系统软件功能测试主要是把通过KeilC51编程软件编译通过的程序代码下载到硬件实物中进行功能的验证，系统功能测试包括环境检测功能测试和蓝牙遥控开关功能测试，环境检测功能测试当系统预设环境参数报警上限范围依次为温度45摄氏度，湿度80%RH，烟雾浓度500PPM，当实时检测到的环境参数超出预设值的时候，确认蜂鸣器鸣笛报警功能是否开启；蓝牙遥控家电开关功能测试首先打开手机安装蓝牙串口通信助手APP，搜索硬件设备上的蓝牙设备，然后输入正确的匹配密码完成手机蓝牙和硬件实物上蓝牙串口模块的匹配。

史秀男（通讯作者），1987年1月29日生，女，汉族，沈阳人，沈阳工学院讲师，硕士。主要研究通信系统及下一代网络。