基于單片機技術和藍牙技術的新型智能空調

周 佩，徐俊杰，陳雪璐

（武漢東湖學院 電子信息工程學院，湖北 武漢 430212）

基于單片機技術和藍牙技術的新型智能空調

周 佩，徐俊杰，陳雪璐

（武漢東湖學院 電子信息工程學院，湖北 武漢 430212）

一部家電配有一個遙控器的模式普遍存在，但經常因為到處找不到遙控器而導致家電無法使用的情況給人們生活帶來很多不便，針對這一情況，以家電空調為例，使用手機”藍牙串口”APP控制藍牙模塊，以單片機為媒介，利用DS18B20溫度傳感器采集溫度，與預設溫度進行對比來自動調節溫度。STC15F2K60S2單片機通過DS18B20采集溫度信號，處理后將溫度值與上位機（手機）設定值作比較。單片機控制空調的工作，并且通過藍牙傳給上位機顯示當前溫度。

單片機；藍牙；DS18B20溫度傳感器

在傳統家電中，通常一部家電配有一個遙控器，但經常會出現需要使用某個家電時，遙控器突然找不到，或者突然無法使用的狀況，導致家電在很多情況下無法正常使用，給人們的生活帶來很多不便。針對這一情況，筆者設計了一個基于單片機和藍牙技術的控制模塊，該模塊可以無需使用遙控器，而是通過手機“藍牙串口”APP控制家電。這樣即使有時候無法找到遙控器，仍然可以正常使用家電。

在本系統中，通過設計一個基于單片機和藍牙技術的控制模塊，實現通過手機APP控制空調，使用半導體制冷技術，讓空調更安全環保、啟動更快，這樣使家電空調在日常生活使用中更加便利。空調上應用該控制模塊，該模塊檢測室內的溫度，手機APP設置溫度范圍，超出設置溫度范圍時，空調自行啟動工作模式，整個系統通過單片機來控制，手機與控制模塊之間通過無線傳輸藍牙模塊進行傳輸。

1 系統總體設計

該系統利用手機端口中的藍牙功能及相應的APP自動控制空調，手機上的APP根據環境設置合適的溫度數值，該數值通過藍牙模塊傳送給控制模塊，控制模塊控制制冷片和風扇，單片機讀取DS18B20溫度傳感器檢測出來的數據，將讀取的溫度與設置的溫度進行比較，檢測溫度上升至高于設置溫度5℃時，制冷片開始運行并繼續制冷，溫度下降至額定值時，制冷片停止運行。系統的總體設計框圖如圖1所示。

圖1 系統總體設計框圖

2 硬件設計

本系統初步對制冷片、DS18B20溫度傳感器以及藍牙模塊的工作環境進行分離，計算出每個模塊所需的電壓等數據，利用計算機及計算機仿真軟件，進行系統的開發，經實驗及優化后得到最終實際使用的硬件結構。利用STC15F2K60S2單片機作為處理器內核進行數據的處理和系統的正常工作。

（1）電源設計。變壓器將220V電壓降為12V電壓，通過橋式電路和濾波得到12V直流電給制冷片供電，后接穩壓器7805將電壓穩壓為5V直流電給單片機供電，進行一系列變壓、穩壓后各部分能正常工作，藍牙模塊帶有穩壓器，可以進行穩壓操作，故可不用考慮。

（2）單片機控制系統工作。本系統中的空調采用半導體制冷片來進行控溫，其工作狀態受單片機STC15F2K60S2的控制。手機APP設置溫度將數據通過藍牙傳輸給單片機并以16進制數儲存，單片機通過總線喚醒DS18B20開始測量實時溫度，將實時溫度數據和存儲的設置溫度進行對比，調節制冷片的工作狀態。當實時溫度高于設置溫度時，風扇和制冷片開始工作。這款單片機的速度是傳統51單片機的10倍，體積是傳統51單片機的五分之一，這款單片機沒有最小系統，可以直接當做仿真器使用。本系統中使用單片機不僅可以節省電路板空間，減小控制模塊的體積；而且可以使空調在藍牙調節溫度時不會出現卡頓等問題。本系統通過手機APP來控制單片機的運行，使其調節風扇和制冷片的工作狀態，從而達到控制空調溫度的效果。

（3）藍牙模塊。利用手機中的藍牙功能連接藍牙模塊，通過藍牙串口將設置數據以及實測數據進行雙向通信。相比較傳統的紅外線遙控，藍牙具有更穩定、傳輸距離更遠，穿透能力更強等特點，并且避免了一個電器用一個遙控器的尷尬。藍牙模塊采用HC-05主從一體藍牙模塊，可以簡單切換主從模式，控制系統中，將藍牙模塊TX、RX與單片機連接，將數據以有線傳輸的給單片機進行處理。

（4）溫度控制。本系統中單片機通過總線發出［44h］命令喚醒DS18B20開始測量實時溫度，產生的溫度數據以兩個字節的形式回傳給單片機，完畢后保持等待狀態。溫度傳感器的精度可設置為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃。將實時溫度數據和存儲的設置溫度進行對比，進而調節制冷片的工作狀態。

3 軟件設計

（1）APP功能設計。APP的功能是實現數據的設置和數據的傳輸，通過手機的藍牙和系統的藍牙模塊進行通訊，實現手機數據和單片機數據的相互傳輸。通過手機APP設置空調溫度理想的范圍數值，通過藍牙通訊將數據傳輸給單片機，同時讀取單片機回傳的實時溫度數值顯示于手機上。

（2）單片機程序設計。本系統擬使用C語言在Keil軟件中對單片機進行編程，實現設計溫度數值和實際溫度的讀取及比較，設定不同的I/O功能從而控制不同元器件的工作狀態，以達到遠程控制溫度的目的。具體流程圖如圖2所示。

圖2 軟件整體設計流程圖

4 結語

本系統通過手機實現對空調的遙控功能，選用藍牙模塊進行無線通訊，充分發揮了藍牙無線傳輸速度快，距離遠，不受障礙物干擾的優點。手機APP控制終端取代傳統遙控器，省去麻煩。手機方便，可隨時調節溫度，該系統技術在智能家居中具有很好的應用前景，并且單片機在控制方面的功能十分強大，可以在本系統的基礎上加上機器人和語音系統甚至其他家居的控制，便可構成一個語音控制的智能家居控制系統，這在將來的應用前景應該是十分廣闊。

［1］胡號，付紹洋，閔鋒．基于藍牙技術的空調遙控系統的設計與實現［J］．機電工程技術，2015，（8）：95-98

［2］居聰，曹中忠，張勇，等.基于單片機的空調智能控制器的設計［J］.軟件，2014，35（6）：34-38

［3］盛穎.基于藍牙技術的智能傳感器的研究［D］.哈爾濱：哈爾濱理工大學，2007.

［4］曹斌.基于移動控制的新型數控系統中的藍牙通信技術及其實現方法［D］.合肥：合肥工業大學，2005.

New Intelligent Air-conditioning Based on Single-chip Microcomputer Technology and Bluetooth Technology

ZHOU Pei，XU Jun-jie，CHEN Xue-lu
（School of Electronics and Information Engineering，Wuhan Donghu University，Wuhan，Hubei 430212，China）

A home appliance with a remote control mode is ubiquitous，but often because the remote can not find the remote control equipment can not be used tobringpeople tobringa lot ofinconvenience tolife，for this situation，Take home appliances as an example，the use ofmobile phones“Bluetooth serial port”APP control Bluetooth module tothe single-chip as the medium，the use ofDS18B20 temperature sensor temperature collection，compared with the default temperature toautomaticallyadjust the temperature.STC15F2K60S2 single-chip through the DS18B20 collection of temperature signals，the temperature will be processed with the host computer（phone）set value for comparison.Single-chip control air conditioning work，and through Bluetooth to the host computer todisplaythe current temperature.

Single-chip；Bluetooth；DS18B20 temperature sensor

TN925

A

2095-980X（2017）04-0083-02

2017-03-12

2016年度武漢東湖學院大學生創新創業訓練計劃項目，項目編號：xc2016015。

周佩（1997-），女，湖北黃岡人，大學本科。

魏婉華（1982-），女，湖北武穴人，碩士，講師，主要研究方向：無線通信。