基于Android控制智能台灯的设计

广州市中海达测绘仪器有限公司　马大坚　郑胜平　马才华

基于Android控制智能台灯的设计

广州市中海达测绘仪器有限公司马大坚郑胜平马才华

台灯对于现代家庭都是必不可少的物品，有着不可忽视的地位。伴随着现代科技的发展，尤其是智能家居的兴起。台灯也越来越智能化。本文介绍一种基于安卓手机控制的智能台灯。以STC15F2K60S2单片机为微控制器，利用手机蓝牙与台灯蓝牙连接控制台灯灯光颜色的变化及亮度调节和台灯音乐的播放。利用人体红外模块检测是否有人入侵，当检测到有人入侵时，GSM模块发送短信到主人手机上。该台灯具有多功能、操作方便、成本低廉和工作性能稳定等特点。

单片机；手机蓝牙；智能家居；手机控制

引言

随着人们生活水平的不断提高和智能手机的飞速发展的，越来越多的人使用智能手机，智能手机大大的改变了人们的生活方式，人们的生活与智能手机有着非常密切的关系。智能手机已经成为人们生活的必须品。随着制造工艺的不断改进以及高功率LED集成驱动芯片的不断完善，高亮度大功率发光二极管照明光源以其高效、节能、环保等优点逐渐步入人们的日常生活，并且未来将逐步取代白炽灯、荧光灯等成为通用照明领域新光源。在日常生活或艺术场所为达到某种灯光效果，如舞台和室内背景墙或装饰性的灯光等，可通过不同颜色的LED而组成混合光源，通过调节不同颜色LED的发光强度，即可达到灯光渲染效果。

利用手机蓝牙与单片机的蓝牙模块相连接进行通信，实现无线遥控。单片机产生可调占空比的脉宽调制PWM信号控制RGB三色灯的亮度实现LED的调色和灯光亮度调节。单片机可以驱动音乐模块，在手机就可以控制台灯播放音乐与暂停。利用人体红外模块检测是否有人入侵房间，当检测到有人入侵时，GSM模块发送短信到主人手机上。让主人快速知道有人入侵房间。

1.整体方案设计

使用易安卓来编写一个手机APP，手机APP可以通过手机蓝牙发送相应指令到智能台灯的蓝牙上，智能台灯蓝牙把得到的指令传输到单片机上，单片机根据指令调节PWM占空比，从而实现台灯灯光颜色的改变及亮度调节，单片机也可以根据手机发送过来的指令去驱动音乐模块，使台灯播放优美的音乐、关闭音乐、上一曲、下一曲等。当房间主人回到房间后拿出手机就可以随意控制台灯的亮度、灯光颜色和音乐播放等。智能台灯上的人体红外模块可以检测到是否有人入侵房间，当检测到有外人入侵时，人体红外模块将输出一个高电平，当单片机检测到高电平时，单片机将通过串口发送指令给GSM模块，GSM模块通过短信形式将警报信息发送到主人手机上，这样不管是在上班还是在外地都可以收到有外人入侵房间的警报信息。

图1　智能多功能床控制电路原理框图

2.灯色调节的实现

三原色是指红、绿、蓝。只要改变这三种颜色的比例就可以合成不同的颜色。因此单片机只需要控制这三盏大功率LED亮度就可以实现调色。单片机可以给给这三盏大功率LED的PWM值不同，从而实现PWM控制红、绿、蓝三盏灯的亮度比，只要控制亮度比就可以实现得到想要改变的颜色。然而单片机I/O口输出电流有限，所以驱动大功率LED只能外接驱动电路。本设计选择的是可以当开关的TIP122达林顿三极管来驱动大功率LED灯。

3.蓝牙通信

智能台灯蓝牙模块采用BC04-B蓝牙模块，这是收发一体的蓝牙模块。利用单片机对蓝牙模块进行开发，建立手机蓝牙与蓝牙模块之间的通信，实现蓝牙手机对蓝牙模块系统的控制从而可以控制整个智能台灯系统。同时，蓝牙模块还具有与特定蓝牙设备绑定的功能。本设计是利用单片机通过主机控制接口使蓝牙模块和蓝牙手机建立连接，实现蓝牙手机与蓝牙设备之间的无线通信，从而达到蓝牙手机对蓝牙设备系统进行的控制（见图3）。

图2　大功率LED驱动电路

图3　STC15F2K60S2与蓝牙模块通信的示意图

图4　音乐播放模块

4.音乐播放

本系统采用的音乐播放模块一个提供串口的语音模块，完美的集成了MP3、 WAV、 WMA 的硬解码。同时软件支持 TF 卡驱动，支持 FAT16、FAT32 文件系统。该模块可以驱动3W的小喇叭，这对于安放在房间的台灯音乐声音已经足够大了。单片机通过串口发送简单的串口指令即可完成播放指定的音乐、暂停播发、调节声音以及上下曲等功能，无需繁琐的底层操作，使用方便，稳定可靠是此款产品的最大特点（见图4）。

5.报警系统

采用人体红外检测来检测是否有外人入侵房间，当检测到有人入侵房间时，人体红外检测模块会输出高电平，当单片机检测到高电平是就会启动串口，通过串口对GSM模块发送指令，使GSM模块发送短信通知主人。

6.手机APP

使用易安卓来编写手机上的APP。E4A是用中文来编写手机APP的一个软件。 在主窗口添加讯飞语音、蓝牙、按键、滚动条、编辑框等组件。当用户打开软件时就会启动手机蓝牙组件，搜索附近的蓝牙并与台灯的蓝牙连接起来。当用户移动相应颜色滚动条时也就改变相对颜色LED灯亮度PWM的占空比，APP再通手机蓝牙经相应的PWM发送给台灯。从而实现台灯的调色。本APP还添加讯飞语音，当按下按键时，启动讯飞语音组件，使连接到讯飞语音服务器，开始语音识别。只要使用者说出相应的指令，系统将把识别到的内容在编辑框上显示， 并对识别的结果发送到台灯的蓝牙模块。单片机根据识别结果做相应的操作。下面为一小段关于语音控制的代码：

事件 讯飞语音1.语音识别初始化完毕（初始化结果为逻辑型）如果 初始化结果=真 则

弹出提示（"成功语音服务器连接"）

否则

弹出提示（"语音服务器连接不成功，请查看网络"）

结束 如果

结束 事件

图5　手机APP界面1

7.总结

台灯是家庭必须品，智能化、多功能、操作方便、高可靠性是未来发展的发展趋势。本文设计了一种基于安卓手机控制的智能台灯，利用单片机PWM 功能，台灯蓝牙与手机蓝牙通信，单片机与GSM模块等实现一台多功能、智能化、数字化台灯。实验和试用结果表明这款台灯工作性能稳定，符合未来台灯的发展趋势。

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