基于Android控制智能臺(tái)燈的設(shè)計(jì)

廣州市中海達(dá)測(cè)繪儀器有限公司　馬大堅(jiān)　鄭勝平　馬才華

基于Android控制智能臺(tái)燈的設(shè)計(jì)

廣州市中海達(dá)測(cè)繪儀器有限公司馬大堅(jiān)鄭勝平馬才華

臺(tái)燈對(duì)于現(xiàn)代家庭都是必不可少的物品，有著不可忽視的地位。伴隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，尤其是智能家居的興起。臺(tái)燈也越來越智能化。本文介紹一種基于安卓手機(jī)控制的智能臺(tái)燈。以STC15F2K60S2單片機(jī)為微控制器，利用手機(jī)藍(lán)牙與臺(tái)燈藍(lán)牙連接控制臺(tái)燈燈光顏色的變化及亮度調(diào)節(jié)和臺(tái)燈音樂的播放。利用人體紅外模塊檢測(cè)是否有人入侵，當(dāng)檢測(cè)到有人入侵時(shí)，GSM模塊發(fā)送短信到主人手機(jī)上。該臺(tái)燈具有多功能、操作方便、成本低廉和工作性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。

單片機(jī)；手機(jī)藍(lán)牙；智能家居；手機(jī)控制

引言

隨著人們生活水平的不斷提高和智能手機(jī)的飛速發(fā)展的，越來越多的人使用智能手機(jī)，智能手機(jī)大大的改變了人們的生活方式，人們的生活與智能手機(jī)有著非常密切的關(guān)系。智能手機(jī)已經(jīng)成為人們生活的必須品。隨著制造工藝的不斷改進(jìn)以及高功率LED集成驅(qū)動(dòng)芯片的不斷完善，高亮度大功率發(fā)光二極管照明光源以其高效、節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)逐漸步入人們的日常生活，并且未來將逐步取代白熾燈、熒光燈等成為通用照明領(lǐng)域新光源。在日常生活或藝術(shù)場(chǎng)所為達(dá)到某種燈光效果，如舞臺(tái)和室內(nèi)背景墻或裝飾性的燈光等，可通過不同顏色的LED而組成混合光源，通過調(diào)節(jié)不同顏色LED的發(fā)光強(qiáng)度，即可達(dá)到燈光渲染效果。

利用手機(jī)藍(lán)牙與單片機(jī)的藍(lán)牙模塊相連接進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)無線遙控。單片機(jī)產(chǎn)生可調(diào)占空比的脈寬調(diào)制PWM信號(hào)控制RGB三色燈的亮度實(shí)現(xiàn)LED的調(diào)色和燈光亮度調(diào)節(jié)。單片機(jī)可以驅(qū)動(dòng)音樂模塊，在手機(jī)就可以控制臺(tái)燈播放音樂與暫停。利用人體紅外模塊檢測(cè)是否有人入侵房間，當(dāng)檢測(cè)到有人入侵時(shí)，GSM模塊發(fā)送短信到主人手機(jī)上。讓主人快速知道有人入侵房間。

1.整體方案設(shè)計(jì)

使用易安卓來編寫一個(gè)手機(jī)APP，手機(jī)APP可以通過手機(jī)藍(lán)牙發(fā)送相應(yīng)指令到智能臺(tái)燈的藍(lán)牙上，智能臺(tái)燈藍(lán)牙把得到的指令傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)上，單片機(jī)根據(jù)指令調(diào)節(jié)PWM占空比，從而實(shí)現(xiàn)臺(tái)燈燈光顏色的改變及亮度調(diào)節(jié)，單片機(jī)也可以根據(jù)手機(jī)發(fā)送過來的指令去驅(qū)動(dòng)音樂模塊，使臺(tái)燈播放優(yōu)美的音樂、關(guān)閉音樂、上一曲、下一曲等。當(dāng)房間主人回到房間后拿出手機(jī)就可以隨意控制臺(tái)燈的亮度、燈光顏色和音樂播放等。智能臺(tái)燈上的人體紅外模塊可以檢測(cè)到是否有人入侵房間，當(dāng)檢測(cè)到有外人入侵時(shí)，人體紅外模塊將輸出一個(gè)高電平，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到高電平時(shí)，單片機(jī)將通過串口發(fā)送指令給GSM模塊，GSM模塊通過短信形式將警報(bào)信息發(fā)送到主人手機(jī)上，這樣不管是在上班還是在外地都可以收到有外人入侵房間的警報(bào)信息。

圖1　智能多功能床控制電路原理框圖

2.燈色調(diào)節(jié)的實(shí)現(xiàn)

三原色是指紅、綠、藍(lán)。只要改變這三種顏色的比例就可以合成不同的顏色。因此單片機(jī)只需要控制這三盞大功率LED亮度就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)色。單片機(jī)可以給給這三盞大功率LED的PWM值不同，從而實(shí)現(xiàn)PWM控制紅、綠、藍(lán)三盞燈的亮度比，只要控制亮度比就可以實(shí)現(xiàn)得到想要改變的顏色。然而單片機(jī)I/O口輸出電流有限，所以驅(qū)動(dòng)大功率LED只能外接驅(qū)動(dòng)電路。本設(shè)計(jì)選擇的是可以當(dāng)開關(guān)的TIP122達(dá)林頓三極管來驅(qū)動(dòng)大功率LED燈。

3.藍(lán)牙通信

智能臺(tái)燈藍(lán)牙模塊采用BC04-B藍(lán)牙模塊，這是收發(fā)一體的藍(lán)牙模塊。利用單片機(jī)對(duì)藍(lán)牙模塊進(jìn)行開發(fā)，建立手機(jī)藍(lán)牙與藍(lán)牙模塊之間的通信，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙手機(jī)對(duì)藍(lán)牙模塊系統(tǒng)的控制從而可以控制整個(gè)智能臺(tái)燈系統(tǒng)。同時(shí)，藍(lán)牙模塊還具有與特定藍(lán)牙設(shè)備綁定的功能。本設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)通過主機(jī)控制接口使藍(lán)牙模塊和藍(lán)牙手機(jī)建立連接，實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙手機(jī)與藍(lán)牙設(shè)備之間的無線通信，從而達(dá)到藍(lán)牙手機(jī)對(duì)藍(lán)牙設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行的控制（見圖3）。

圖2　大功率LED驅(qū)動(dòng)電路

圖3　STC15F2K60S2與藍(lán)牙模塊通信的示意圖

圖4　音樂播放模塊

4.音樂播放

本系統(tǒng)采用的音樂播放模塊一個(gè)提供串口的語音模塊，完美的集成了MP3、 WAV、 WMA 的硬解碼。同時(shí)軟件支持 TF 卡驅(qū)動(dòng)，支持 FAT16、FAT32 文件系統(tǒng)。該模塊可以驅(qū)動(dòng)3W的小喇叭，這對(duì)于安放在房間的臺(tái)燈音樂聲音已經(jīng)足夠大了。單片機(jī)通過串口發(fā)送簡(jiǎn)單的串口指令即可完成播放指定的音樂、暫停播發(fā)、調(diào)節(jié)聲音以及上下曲等功能，無需繁瑣的底層操作，使用方便，穩(wěn)定可靠是此款產(chǎn)品的最大特點(diǎn)（見圖4）。

5.報(bào)警系統(tǒng)

采用人體紅外檢測(cè)來檢測(cè)是否有外人入侵房間，當(dāng)檢測(cè)到有人入侵房間時(shí)，人體紅外檢測(cè)模塊會(huì)輸出高電平，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到高電平是就會(huì)啟動(dòng)串口，通過串口對(duì)GSM模塊發(fā)送指令，使GSM模塊發(fā)送短信通知主人。

6.手機(jī)APP

使用易安卓來編寫手機(jī)上的APP。E4A是用中文來編寫手機(jī)APP的一個(gè)軟件。 在主窗口添加訊飛語音、藍(lán)牙、按鍵、滾動(dòng)條、編輯框等組件。當(dāng)用戶打開軟件時(shí)就會(huì)啟動(dòng)手機(jī)藍(lán)牙組件，搜索附近的藍(lán)牙并與臺(tái)燈的藍(lán)牙連接起來。當(dāng)用戶移動(dòng)相應(yīng)顏色滾動(dòng)條時(shí)也就改變相對(duì)顏色LED燈亮度PWM的占空比，APP再通手機(jī)藍(lán)牙經(jīng)相應(yīng)的PWM發(fā)送給臺(tái)燈。從而實(shí)現(xiàn)臺(tái)燈的調(diào)色。本APP還添加訊飛語音，當(dāng)按下按鍵時(shí)，啟動(dòng)訊飛語音組件，使連接到訊飛語音服務(wù)器，開始語音識(shí)別。只要使用者說出相應(yīng)的指令，系統(tǒng)將把識(shí)別到的內(nèi)容在編輯框上顯示， 并對(duì)識(shí)別的結(jié)果發(fā)送到臺(tái)燈的藍(lán)牙模塊。單片機(jī)根據(jù)識(shí)別結(jié)果做相應(yīng)的操作。下面為一小段關(guān)于語音控制的代碼：

事件 訊飛語音1.語音識(shí)別初始化完畢（初始化結(jié)果為邏輯型）如果 初始化結(jié)果=真 則

彈出提示（"成功語音服務(wù)器連接"）

否則

彈出提示（"語音服務(wù)器連接不成功，請(qǐng)查看網(wǎng)絡(luò)"）

結(jié)束 如果

結(jié)束 事件

圖5　手機(jī)APP界面1

7.總結(jié)

臺(tái)燈是家庭必須品，智能化、多功能、操作方便、高可靠性是未來發(fā)展的發(fā)展趨勢(shì)。本文設(shè)計(jì)了一種基于安卓手機(jī)控制的智能臺(tái)燈，利用單片機(jī)PWM 功能，臺(tái)燈藍(lán)牙與手機(jī)藍(lán)牙通信，單片機(jī)與GSM模塊等實(shí)現(xiàn)一臺(tái)多功能、智能化、數(shù)字化臺(tái)燈。實(shí)驗(yàn)和試用結(jié)果表明這款臺(tái)燈工作性能穩(wěn)定，符合未來臺(tái)燈的發(fā)展趨勢(shì)。

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