電蚊香智能插座設(shè)計(jì)

黃倩

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.24.015

摘 要：文章介紹了基于單片機(jī)的電蚊香智能插座的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)采用STC系列單片機(jī)作為主控器，通過(guò)人體紅外傳感器檢測(cè)周?chē)h(huán)境，根據(jù)傳感器返回的狀態(tài)來(lái)確定插座的工作模式。同時(shí)系統(tǒng)采用藍(lán)牙通信模塊與Android手機(jī)建立通信，通過(guò)手機(jī)終端上的App軟件設(shè)定插座的工作模式。

關(guān)鍵詞：智能插座 單片機(jī) 人體紅外 藍(lán)牙通信 Android手機(jī)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）08（c）-0015-02

在夏季蚊蟲(chóng)增多，大多數(shù)市民都會(huì)選用電蚊香來(lái)驅(qū)蚊。電蚊香器分為電熱片蚊香器和電熱液體蚊香器兩種，都是利用發(fā)熱元件的恒溫作用使藥物緩慢釋放，揮發(fā)出氣體從而滅蚊驅(qū)蚊。

通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，人們無(wú)論是使用電熱片蚊香還是電熱液體蚊香都會(huì)出現(xiàn)忘記拔電源插座這種情況，從而造成電能浪費(fèi)和極大的安全隱患。該文設(shè)計(jì)的智能插座從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，采用Android手機(jī)進(jìn)行多種工作模式智能控制，從而降低了人們?cè)谑褂眠^(guò)程中的安全隱患。

1 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

智能插座整個(gè)系統(tǒng)硬件電路由電源電路、主控電路、時(shí)鐘電路、繼電器電路、人體紅外傳感器電路以及藍(lán)牙通信模塊電路組成。系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

（1）電源電路。電源電路是將220 V交流市電通過(guò)AC-DC模塊直接轉(zhuǎn)換成直流5 V電壓，為整個(gè)系統(tǒng)供電。該設(shè)計(jì)采用HLK-PM01超小型AC-DC隔離開(kāi)關(guān)電源模塊，輸入電壓90～240 Vac，輸出電壓5 V，電流500 mA，且體積小，適合安裝在插座內(nèi)部。

（2）主控電路。該系統(tǒng)采用的是STC12C2052單片機(jī)作為主控，其內(nèi)部資源有256字節(jié)的SRAM、兩個(gè)定時(shí)器、一個(gè)UART串口、15個(gè)I/O口，內(nèi)帶EEPROM，支持SPI下載。最小系統(tǒng)電路圖如圖2所示，主要由時(shí)鐘電路和復(fù)位電路組成。

（3）時(shí)鐘電路。時(shí)鐘電路為這個(gè)系統(tǒng)提供日歷時(shí)間，采用的是DS1302時(shí)鐘芯片，它可以對(duì)年、月、日、周、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能。采用SPI總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)方式，工作時(shí)必須外接時(shí)鐘振蕩電路，具體電路如圖3所示。

（4）繼電器控制電路。由于單片機(jī)I/O口不能直接控制220 V 交流電，所以采用了繼電器的控制方法，以完成弱電控制強(qiáng)電的功能。電路采用PNP型三極管作為驅(qū)動(dòng)，當(dāng)單片機(jī)端口輸出低電平時(shí)三極管導(dǎo)通，繼電器接通，反之繼電器斷開(kāi)。

（5）人體紅外模塊及藍(lán)牙模塊。該設(shè)計(jì)采用的HC-SR501人體紅外感應(yīng)模塊，是由熱釋電紅外開(kāi)關(guān)BISS0001配以熱釋電紅外傳感器和少量外接元器件構(gòu)成的被動(dòng)式紅外開(kāi)關(guān)，7 m內(nèi)有效，可調(diào)節(jié)延時(shí)，觸發(fā)方式可選，輸出為邏輯電平，可以直接接入單片機(jī) I/O口；串口通信采用HC-05藍(lán)牙模塊，此模塊工作電壓3.6～6 V，使用時(shí)直接與單片機(jī)的RXD、TXD相連即可，且設(shè)置簡(jiǎn)單，可通過(guò)AT指令進(jìn)行工作模式、傳輸波特率、初始密碼等設(shè)置。

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括兩個(gè)部分：一是單片機(jī)部分軟件設(shè)計(jì)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)人體紅外傳感器的監(jiān)測(cè)，繼電器控制，時(shí)鐘讀取以及串口通信等功能；另一部分是手機(jī)端Android程序設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)插座的參數(shù)設(shè)置以及工作模式切換等功能。

2.1 單片機(jī)功能程序設(shè)計(jì)

單片機(jī)程序功能，通過(guò)藍(lán)牙串口通信將手機(jī)發(fā)送的指令數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，然后執(zhí)行相應(yīng)的功能程序。智能插座主要有以下4個(gè)工作模式：定時(shí)模式、智能模式、一般模式、記錄模式。

單片機(jī)程序是在keil開(kāi)發(fā)環(huán)境中，采用C語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)的。程序流程圖如圖4所示。

2.2 手機(jī)Android程序設(shè)計(jì)

手機(jī)端軟件采用App Inventor開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，與傳統(tǒng)的代碼編程不一樣，App Inventor采用的是圖形化積木式的拖拽組件來(lái)進(jìn)行編程。開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)單，采用瀏覽器在線(xiàn)開(kāi)發(fā)，無(wú)需安裝開(kāi)發(fā)環(huán)境；組件模塊豐富，直接使用；開(kāi)發(fā)過(guò)程簡(jiǎn)單，可以采用離線(xiàn)調(diào)試的方法，即將軟件打包生成apk在Android設(shè)備上安裝；也可以采用在線(xiàn)調(diào)試，Android設(shè)備通過(guò)WiFi連接到局域網(wǎng)中，使用AI伴侶進(jìn)行連接。編程時(shí)，先進(jìn)行組件設(shè)計(jì)，然后再進(jìn)行邏輯設(shè)計(jì)。手機(jī)App程序設(shè)計(jì)如圖5所示。

3 結(jié)語(yǔ)

在實(shí)踐中使用該智能插座后，整個(gè)系統(tǒng)能正常工作，可以通過(guò)手機(jī)端進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)的設(shè)置、讀取，各種工作模式正常切換。通過(guò)該智能插座的使用，有效地節(jié)約了電能，降低了火災(zāi)發(fā)生的可能性。

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