智能控制家電開關

劉艷艷+王俊童

摘 要：本設計采用STM32單片機為主控芯片，結合藍牙模塊，通過軟件編程結合硬件實物來完成一款無線家電開關控制系統的設計與制作。系統接收到手機藍牙發送的指令后能夠正確的對指令解析，家電開關開啟和關閉要有輸出指示燈提示，通過繼電器控制的燈的亮滅來模擬對應電器的開啟和關閉，系統具備液晶顯示界面，用來顯示所控制家電的開啟和關閉，系統具備液晶顯示界面，用來顯示所控制家電的開啟和關閉狀態。

關鍵詞：STM32單片機；藍牙；通信

由西北民族大學電氣工程學院"雙E"項目資助（項目編號：20161811）

0 引言

隨著人們的生活水平的提高，越來越多的家用電器被放置到自己的居住空間里面，家電的使用使人們生活水平得到了很大的提高，但是家電占用了較多的居住空間的同時，也為操作帶來了一定的麻煩，或許你還在為一堆遙控器中找你要的那個的時候，在高端住宅的人們已經在用自己的手機隨意的開啟自己的家電了。

采用智能手機進行家電的控制具有劃時代的進步，因為手機藍牙遙控的方式不再受到遙控器型號的限制，通過基于藍牙手機的家電控制器，人們可以將有限范圍內多臺設備通過無線方式連接起來，統一控制。傳統的家用電器開關需要匹配的遙控器才能進行有效的操作，當有了手機藍牙遙控技術，所有的家電遙控器都可以扔到一邊，手機藍牙遙控不僅節約了給遙控器更換電池所耗費的成本和時間，同時也使操作的便利性得到了很大的提高。

藍牙技術是一種技術設備短距離通信的無線電技術。能在包括移動電話等相關外設等眾多設備之間進行無線交換。利用藍牙技術，能夠有效地簡化移動通信終端設備之間的通信，也能夠成功地簡化設備與英特網Internet之間的通信，從而數據傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。

科學技術地不斷發展。家電控制的智能化已成為社會的需求。基于微機控制系統的智能化家電使我們的生活更加便利。在國外，20世紀末無線遙控開關系統得到推廣和應用。比國內開發早了近20年，美國最早的藍牙遙控開關并未用在家用電器，而是用在工業的計算機上，我們熟知的筆記本電腦的藍牙文件上傳功能，藍牙無線打印功能這些都是早期的典型藍牙傳輸的應用。

1智能電風扇的系統結構

該系統主要由STM32單片機為主控，藍牙模塊組成。采用手機藍牙終端進行遙控控制，系統通過手機實現家用電器開關的遙控開啟和關閉

2智能電風扇硬件選擇

2.1 STM32單片機

STM32系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用專門設計的ARM Cortex-0內核內核：ARM32位Cortex-M3 CPU，最高工作頻率72MHz，1.25DMIPS/MHz。單周期乘法和硬件除法。存儲器：片上集成32-512KB的Flash存儲器。6-64KB的SRAM存儲器。POR、PDR和可編程的電壓探測器（PVD）。4-16MHz的晶振。內嵌出廠前調校的8MHz RC振蕩電路。內部40 kHz的RC振蕩電路。帶校準用于RTC的32kHz的晶振。低功耗：3種低功耗模式：休眠，停止，待機模式。為RTC和備份寄存器供電的VBAT。DMA：12通道DMA控制器。支持的外設：定時器，ADC，DAC，SPI，IIC和UART。3個12位的us級的A/D轉換器（16通道）：A/D測量范圍：0-3.6 V。雙采樣和保持能力。片上集成一個溫度傳感器。2通道12位D/A轉換器：STM32F103xC，STM32F103xD，STM32F103xE獨有。最多高達112個的快速I/O端口：根據型號的不同，有26，37，51，80，和112的I/O端口，所有的端口都可以映射到16個外部中斷向量。除了模擬輸入，所有的都可以接受5V以內的輸入。最多多達11個定時器：4個16位定時器，每個定時器有4個IC/OC/PWM或者脈沖計數器。2個16位的6通道高級控制定時器：最多6個通道可用于PWM輸出。2個看門狗定時器（獨立看門狗和窗口看門狗）。Systick定時器：24位倒計數器。2個16位基本定時器用于驅動DAC。最多多達13個通信接口：2個IIC接口（SMBus/PMBus）。5個USART接口（ISO7816接口，LIN，IrDA兼容，調試控制）。3個SPI接口（18 Mbit/s），兩個和IIS復用。CAN接口（2.0B）。USB 2.0全速接口。SDIO接口。ECOPACK封裝：STM32F103xx系列微控制器采用ECOPACK封裝形式。

2.2藍牙（HC-05）

Hc-05是一款主從一體可以設置的藍牙芯片，具有傳統藍牙技術的功能，模塊的接口有串口、spi接口、usb接口，產品開發中我們選用了串口進行通信。測試工具：手機，手機藍牙串口apk，usb轉串口線，串口助手。打開電腦端串口選擇相應的串口端，波特率調成38400.將模塊的34腳接3.3v，發送相關的at指令測試成功。更改相關參數。重新上電。打開手機藍牙搜索設備，打開藍牙助手，配對連接，發送一些數據可以看到電腦串口有相應的數據，電腦發送數據手機也有顯示，模塊測試ok。

3控制軟件程序設計

系統軟件設計采用C語言編寫，編譯環境為Keil. Keil C51是美國Keil Software公司（ARM公司之一）出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發系統。與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優勢，因而易學易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調試器等在內的完整開發方案，通過一個集成開發環境（uVision）將這些部分組合在一起。

Keil C51目前由ARM國內授權代理商提供技術支持和銷售等相關服務。Keil μVision調試器準確地模擬8051設備的片上外圍設備（IC、CAN、UART、SPI、中斷、I/O端口、A/D轉換器、D/A轉換器和PWM模塊）。模擬幫助你了解硬件配置，避免在安裝問題上浪費時間。 此外，使用模擬器你可以在沒有目標設備的情況下編寫和測試應用程序。

4結束語

本文對本設計的基本功能，系統結構，硬件部分做了做出了介紹 。該系統能夠實現通過手機藍牙完成多路家電用電器開關的遙控控制，可以通過外置顯示終端實時顯示多路開關的開啟和關閉狀態，顯示終端可以方便直觀的觀察到控制指令的接收和解析是否正確，便于功能的調試。整個系統具有功耗低，操作方便、性能穩定等諸多優點，具有良好的應用和推廣價值。

參考文獻：

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[2]閻石.數字電子技術基礎（第四版）[M]. 北京：高等教育出版社.2005

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