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节能环保 212 2016 年 9 月 13 基于蓝牙的智能家居系统模型设计 孙志伟 上海海事大学物流工程学院，上海 201306 摘要：本文基于目前 Android 智能手机广泛普及的现实情况以及手机用户对家居智能化的要求，依托发展成熟的蓝牙无线通讯技术，设计了一套具有智能 LED 调光功能、热水器预约功能、智能空调功能以及智能窗帘功能为主要功能的智能家居初步方案，并配合该方案设计开发了一款 Android 平台下的控制智能家居终端的智能家居 APP。经仿真实验与硬件调试证明，该方案设计具有适应性强、成本低、易操作、安全性高、稳定性良好等特点，在未来智能家居领域有较好...
节能环保 212 2016 年 9 月 13 基于蓝牙的智能家居系统模型设计 孙志伟 上海海事大学物流工程学院，上海 201306 摘要：本文基于目前 Android 智能手机广泛普及的现实情况以及手机用户对家居智能化的要求，依托发展成熟的蓝牙无线通讯技术，设计了一套具有智能 LED 调光功能、热水器预约功能、智能空调功能以及智能窗帘功能为主要功能的智能家居初步方案，并配合该方案设计开发了一款 Android 平台下的控制智能家居终端的智能家居 APP。经仿真实验与硬件调试证明，该方案设计具有适应性强、成本低、易操作、安全性高、稳定性良好等特点，在未来智能家居领域有较好的发展前景。 关键词：智能家居；蓝牙；Android；APP 中图分类号：TP273.5；TN925 文献标识码：A 文章编号：1671-5519(2016)09-0212-02 引言 随着移动时代的到来，将家居控制与移动终端集成已成为不可阻挡的趋势。2015 年，安卓手机用户已超越 10 亿，随着安卓环境的兼容性与安全性不断提高，用户体验也取得了长足进步。在这样的条件下，开发基于安卓系统的智能家居控制终端具有极具适应性的现实意义与长远意义。而基于现有智能家居市场的缺点，设计一套适应更广泛用户群体的、使用标准更统一的、灵活性更好的、易于操作和掌握的家居控制方案是目前智能家居领域的一大发展前景。 1 系统总体设计 本设计是一款智能家居控制系统模型，采用蓝牙作为无线通信方式，功能涵盖 LED 无级调光调色，窗帘多选择打开与关闭、热水器多时间段选择预约、空调遥控等，系统设计如图 1 所示，通过蓝牙模块将手机与单片机建立通讯，利用单片机控制各功能模块，实现智能家居控制。 图 1 系统设计图 控制指令由 Android 手机发出，控制终端（单片机）在接受移动设备的命令后，作出相应响应，并发出执行命令至对应的控制功能模块，由功能模块完成指定功能，完成该功能的控制。同时，温度传感器等器件也将向控制器发送实时信号至单片机。具体的信号流向如图 2 所示。 图 2 智能家居系统控制终端信号流向图 图 3 手机 APP 基本工作流程 本设计所选单片机为 ATMEGA16，仅有一个通讯串口，设计中发送端仅对串口转红外模块有效，接收端仅对手机蓝牙模块有效。配合硬件系统，系统设计一款简易的安卓手机 APP，用于调用手机的蓝牙模块向控制终端发送控制指令，其工作的基本流程如下： 2 系统功能实现 2.1 LED 无级调光调色 LED 无级调光调色功能来源于家庭影院、家庭 KTV 等设施，通过改变红、绿、蓝三元光的比例，实现对 LED 灯的色彩调节，同时也能进行整体亮度的无级调节。本文选用LED5050 模块作为控制单元，通过单片机分别控制该模块的RGB 三个分量。在接收到移动终端的指令后，设置三路 8 位PWM 输出，控制与 LED5050 模块 RGB 支路相连的三路输出的电压有效值，从而调节红绿蓝三种颜色分量电路的输入电压，如图 4 所示， 图 4 LED5050 三路 PWM 控制 理论上颜色变化范围为： （1）不同电压下，红绿蓝三种基色的比例与亮度形成差别，形成视觉上颜色无级变换的效果。 2.2 窗帘多选择打开与关闭 本文为窗帘设置整体开关、单侧开关等功能，可由此功能间接调整室内温度、光照，进而实现改善盆景生长环境、辅助室内衣物晾晒等目的，是智能家居中十分重要的控制项。 本文选用 28BYJ-48 步进电机为窗帘提供动力，在双四拍模式下，电机在 8 个四节拍后转子将转过完整的一圈，因此该步进电机的步进角为： 360 / （8 * 4）= 11.25 （2） 本文设置打开窗帘 28BYJ-48 步进电机的行程为 2 圈，其减速比为 1/64，因此共需走： [2/（1/64）]*（360/11.25）= 4096 拍 （3） 考虑到电机在停止转动时会有电阻丝发热的情况，为防止步进电机温度过高影响其使用寿命甚至发生危险，当步进电机完成一次驱动窗帘打开或一次关闭后，将输出电压全部置为低电平，从而防止在电机停止转动的情况下有电压输入，实现对电机的保护。 2.3 热水器智能控制 该功能包括多时间预约加热和自定义加热温度，为保证热水器在达到预设温度后不再继续加热从而产生危险隐患，设计中应引入温度的反馈调节，利用 DS18B20 温度传感器对水温进行实时监测，在程序中预设变量 temp 用来记录温度传感器测量并以数字形式发送至单片机的当前水温，当 temp值超过目标温度后，单片机发送停止加热指令至热水器，结束加热过程。 当智能家居控制终端收到来自移动设备经蓝牙发送的加热命令后，单片机经对应 I/O 口输出高电平信号，表示加
