基于單片機的智能藍牙插座的設計

李相敏

（長江大學文理學院，湖北 荊州 434020）

【關鍵字】手機藍牙；藍牙插座；插座電源

0 緒論

在過去“十二五”期間，政府密集出臺政策和計劃，支持智能家居產業迅速發展。 鑒于智能家居的現狀，設計一種智能插智能藍牙插座， 可以打破智能家居產品定制化的生產模式， 作為一款大規模量產的智能家居產品讓大眾了解智能插座， 體會到使用智能插座所帶來的便利性。

1 系統方案

1.1 無線藍牙插座設計實現

圖1 藍牙智能插座方案示意圖

本方案是采用藍牙作為插座與手機的通信方式的， 這其中部分包括插座硬件和手機應用程序兩個部分， 具有近距離遙控的功能。 適用于家庭的小范圍近距離或者沒有其他傳輸方式的環境下使用， 它的安全性極高。 在使用過程中，首先打開手機上的“藍牙串口調試助手” 的應用程序， 然后通過藍牙搜索來與之進行配對， 最終完成手機與插座之間的連接來進行工作； 然后使用手機軟件上的開關按鍵來對插座進行即時開關。 也可以讓插座定時進行開關通斷，極為方便。

1.2 硬件電路設計

藍牙插座的硬件部分的結構框圖如圖2 所示，主要分為以下幾個模塊， 分為5 大部分： 電源轉換的模塊、 藍牙串口的模塊、 單片機的模塊、LCD 顯示的模塊、 繼電器方面的模塊。 智能插座的硬件電路工作方式如下： 電源轉換部分把220v 交流電轉換成5v 的直流電， 然后依此單片機來獲得穩定的電壓來進行電路整合工作。 當藍牙模塊通過藍牙無線網模塊接收到安卓手機上發來的定時開關指令信號后， 經過時鐘電路來進行時間上的校對， 通過I/O 口控制繼電器來進行控制開關操作。 從而實現插座和其他用電器的開關。

圖2 智能藍牙插座系統結構

1.2.1 電源轉換模塊

電源轉換電路的主要作用是為51 單片機和其外部電路共同來提供穩定的工作電源以此來使整個回路整個電路正常運轉。 220V 交流電經過變壓器轉變為9V 交流電。 經過單相橋式整流的電路、電容的濾波電路、穩壓器78L05 組成的穩壓電路。 輸出所需的5V 直流電，供給整個電路使用。

1.2.2 單片機藍牙串口模塊

藍牙通信模塊是整個智能化系統的靈魂所在，它的存在才使整個系統完善， 智能化的插座硬件的電路和外界世界交流的通道，它連接著兩個世界。

圖3 藍牙串口模塊和單片機連接圖

1.2.3 時鐘電路模塊

時鐘模塊為智能插座提供精確的實時時間信息。DS1302 是一種市場上使用認可程度的高性能、低功耗的實時時鐘芯片。 能夠準確的提供年月日時分秒的詳細時間信息。

1.2.4 繼電器模塊

繼電器是一種根據某種輸入信號的變化， 來接通或者斷開控制電路， 進而來實現自動的控制和保護電力的拖動裝置的電器。繼電器選用5V 控220V-10A 的電磁繼電器， 其VIN 和GND 腳分別與電源的VCC 和GND 腳相連使用過程中， 單片機I/O 腳輸出的脈沖經過光耦隔離后連到繼電器的邏輯輸入腳IN 繼電器的另一端接入插座的220V 火線。當單片機給出信號時才連通火線其余時間都斷開火線連接。

1.2 軟件程序設計

軟件程序設計最主要就是實現用戶通過遠程控制來控制插座通斷電、 用戶手動的來設置插座的定時通斷、顯示當前系統的時間等功能。

2 系統測試結果

接收到手機程序端發過來的信號并判斷，若設置“a”和“b”接收到為“a”則打開繼電器，接收到為“b”則關閉繼電器，從而實現對插座的通斷電控制，如圖5所示。

圖4 插座開關控制

圖5 手機界面圖