基于智能手機的家庭照明系統的設計

作者簡介：蔡綿宏（1979-），男，廣東省工業貿易職業技術學校講師，本科。研究方向:電子通信工程。（廣東 佛山/528000）摘要：隨著計算機技術、通信技術、自動控制技術、總線技術、信號檢測技術和微電子技術的迅速發展和相互滲透，照明控制技術也有了很大的發展，家庭照明進入了智能化控制的時代。實現家庭照明控制系統智能化不僅可以節約能源，減少照明系統的能耗，還可以提高照明系統的控制和管理水平，為我們的生活帶來方便。本文從提高照明系統的控制和管理水平以及方便用戶的角度上介紹了一種控制方式并給出了可行的設計方案。

關鍵詞：智能手機；照明系統；藍牙模塊

中圖分類號:G712文獻標識碼:A文章編號：1005-1422（2014）06-0124-03人們生活水平的不斷提高，照明的應用情況也逐步復雜和豐富多彩，僅靠簡單的開關控制已不能達到所需的要求。利用照明智能化控制可以根據環境變化、客觀要求、用戶預定需求等條件而自動采集照明系統中的各種信息，并對所采集的信息進行相應的邏輯分析、推理、判斷，從而對分析結果按要求的形式存儲、顯示、傳輸，然后進行相應的工作狀態信息反饋及控制，以達到預期的控制效果。

一、傳統的家庭照明系統

（一）傳統的家庭照明系統的組成

傳統的家庭照明系統原理如圖1所示。一般情況下傳統的家庭照明系統可以分為兩種：一種是一開關控制一燈；另一種是多開關控制一燈。前者通常是開關安裝在房間的門口，這樣開/關燈的操作很不方便。后者是在床頭或其他地方都安裝了多聯開關，操作起來相對稍微方便一些，但是還不能滿足隨地可以操作的需要，而且在布線和安裝時增加了很大的工程量從而增加了成本和維護的難度。

（二）傳統的家庭照明系統的特點

優點：燈具的購買及更換簡單、容易；缺點：布線和安裝復雜、操作不方便和維護難。

二、基于智能手機的家庭照明系統

（一）基于智能手機的家庭照明系統的組成及工作原理

圖1傳統的家庭照明系統原理圖

基于智能手機的家庭照明系統的組成主要是兩部分：一部分是智能手機；另一部分是帶控制開關的燈。而傳統的開關就不需要再安裝了，所以在室內布線時也減少了開關的布線，其電路布線及工作原理圖如圖2所示。

圖2基于智能手機的家庭照明系統電路布線及工作原理圖

基于智能手機的家庭照明系統的工作原理是：操作智能手機的控制界面時，通過手機本身自帶的藍牙模塊把相應的控制數據傳送到安裝在照明燈里的藍牙模塊，之后將數據送給主控制芯片MCU進行分析及判斷并將其轉換成控制信號，再送給控制電路對照明燈進行相應動作的控制。

（二）基于智能手機的家庭照明系統的實現

1.藍牙通信模塊BF10

（1）藍牙通信模塊BF10的介紹。藍牙通信模塊BF10是一款智能型無線數據傳輸模塊，具有接收靈敏度高、成本低、體積小、功耗低等優點，主要用于短距離的數據無線傳輸領域?？梢苑奖愕睾蚉C機（PDA手機）的藍牙設備相連，也可以兩個模塊之間的數據互通。可以應用在藍牙打印機、條碼掃描設備、工業遙控、遙測、POS系統、無線鍵盤、鼠標、井下定位、報警、自動化數據采集系統、無線數據傳輸、銀行系統、無線數據采集、樓宇自動化、安防、機房設備無線監控、智能家居、汽車檢測設備、電視臺的互動節目表決設備、政府路燈節能設備、無線LED顯示屏系統等。

（2）藍牙通信模塊BF10的特點

①藍牙通信模塊BF10采用GSR主頻藍牙芯片，支持V2.0協議；

②藍牙通信模塊BF10的供電電壓為：2.7-3.3V；

③藍牙通信模塊BF10可以進行串口通信，TTL電平串口；

④藍牙通信模塊BF10具有多種通信波特率設置，支持1200bps～2764800bps等多種波特率；

⑤藍牙通信模塊BF10一般工作電流：35ｍA，休眠電流：1ｍA；

⑥藍牙通信模塊BF10支持AT指令設置設備名稱、通信波特率、配對密碼等。

（3）藍牙通信模塊BF10 AT指令的介紹

①串口通訊的測試：向藍牙通信模塊BF10發送“AT”,當返回的數據是“OK”則表示通訊正常；

②修改藍牙通信模塊BF10串口通訊的波特率：向藍牙通信模塊BF10發送“AT+BAUD1”，當返回的數據是“OK1200”時表示波特率已經修改為1200bps，其他的波特率修改同理；

③修改藍牙通信模塊BF10的名稱：向藍牙通信模塊BF10發送“AT+NAMEname”，當返回的數據是“Okname”就表示模塊名字修改成功；

④修改藍牙通信模塊BF10的配對密碼：向藍牙通信模塊BF10發送“AT+PIN****”,如果返回的信息是“Oksetpin”則配對密碼修改成功。

?實業實訓?基于智能手機的家庭照明系統的設計（4）藍牙通信模塊BF10應用電路如圖3所示。

圖3BF10應用電路圖

2.基于智能手機的家庭照明系統手機操作界面介紹圖4照明系統手機操作界面圖基于智能手機的家庭照明系統手機操作界面如圖4所示，主要的功能控鍵有：開燈、關燈、亮度調節、定時開燈、定時關燈、開燈模式和霹靂燈等。開燈和關燈功能鍵是快捷地將燈的亮度調到最亮和最暗；亮度調節功能鍵是可以根據個人的需要將燈的亮度調節到舒適的亮度，其調節級數有100級；定時開燈和定時關燈功能鍵是可以根據個人的需要定時開燈和定時關燈；開燈模式是可以選擇開/關燈的速度，主要是解決深夜開燈時的刺眼感覺；霹靂燈可以調節閃燈的速度，主要是用于制造一些特殊的燈光氣氛。

3.基于智能手機的家庭照明系統的照明燈的設計

（1）帶控制開關的照明燈的工作原理

帶控制開關的照明燈的工作原理框圖如圖5所示，其工作原理主要是：由藍牙模塊BF10接收智能手機發送過來的控制數據，然后通過串口把數據轉發給主控制芯片MCU，MCU對數據進行分析后從P3.7腳輸出相應的PWM信號給LED控制電路，從而控制LED的照明亮度。

圖5帶控制開關的照明燈的原理框圖

（2）帶控制開關的照明燈的軟件（程序）設計原理

帶控制開關的照明燈的軟件（程序）設計主要是初始化后等待接收串口數據，然后對接收到的串口數據進行判斷和分析，如果是調光數據就進行調光操作；如果是定時開關燈數據便執行定時操作。具體的流程圖如圖6所示。

圖6帶控制開關的照明燈的程序流程圖

（3）帶控制開關的照明燈的主要參考程序

PWMBITP3.7

RS_SIGNBIT30H

RESEVE_DATA1EQU50H

RESEVE_DATA2EQU51H

RESEVE_DATA3EQU52H

;*********************

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG 0023H

LJMP RESEVE

;******串行數據接收及判斷******

RESEVE: CLRES

CLR EA

CLR RI

PUSHACC

MOV A,SBUF

CJNE A,#0A0H,RESEVE_END

MOV RESEVE_DATA1,A

CLRRS_SIGN

JNB RI,$

CLR RI

MOVRESEVE_DATA2,SBUF

JNBRI,$

CLRRI

MOVA,SBUF

CJNE A,#0AFH,R_END

MOV RESEVE_DATA3,A

CLRRI

CLR RI

R_END:POPACC

RETI

;********程序初始化********

MAIN: MOVSP,#70H

MOV SCON,#50H ;工作方式1

MOV TMOD,#20H ;定時器1工作方式2

MOV TH1,#253 ;9600波特率

MOV TL1,#253 ;9600波特率

SETB TR1 ;開定時器1

SETB ES ;開串行通信口

SETB EA ;開總中斷

;----調光數據分析及輸出PWM信號----

PWM：……

……

……

;-----定時數據分析及開始計時-----

TIMER：……

……

……

;-------其他功能模塊程序-------

……

……

……

LJMPPWM;程序調轉到PWM信號輸出

;*********************

END;程序結束

（三）基于智能手機的家庭照明系統的特點

優點：本系統相對傳統的照明系統來說具有布線簡單、操作方便、功能齊全、智能化控制和節能等優點；缺點：與傳統的照明燈不兼容、照明燈的價格比傳統的高。

三、系統的擴展

隨著人們生活水平的不斷提高和智能化控制技術的不斷發展，本系統可以擴展成對家用電器設備的控制，如可以利用智能手機對電視機、影碟機、功放、電冰箱、空調、電風扇和洗衣機等家用電器進行相應的功能操作。這樣就可以省去了現有的紅外遙控器，從而也可以將所有的電器設備的控制都集中在智能手機中，既方便了人們的生活又節約了成本，實現此擴展功能的前提條件是必須在每臺家電設備中植入藍牙串口模塊。

參考文獻：

［1］何立民.單片機應用系統設計［M］.北京：北京航天航空大學出版社，1990.

［2］李華.MCS-51系列單片機實用接口技術［M］.北京：北京航空航天大學出版社，1993.

［3］胡道元.計算機局域網［M］.北京：清華大學出版社，1996.