藍(lán)牙空調(diào)遙控控制系統(tǒng)方案開(kāi)發(fā)

基于藍(lán)牙技術(shù)的空調(diào)遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

隨著人們生活水平的提高，空調(diào)已成為生活中必不可少的家用電器。目前對(duì)于空調(diào)的控制大多是通過(guò)普通的紅外遙控器，僅僅能夠近距離手動(dòng)控制空調(diào)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，智能化程度不高。并且隨著家用電器的增多，遙控器的數(shù)目也是越來(lái)越多，使用時(shí)常?；煜藗円餐鶠檎也坏竭b控器而苦惱。因此，一種隨身攜帶，使用方便，能夠控制多種電器的遙控器成為人們?nèi)粘Ｉ畹钠惹行枰?br/>

藍(lán)牙技術(shù)作為一項(xiàng)開(kāi)放的全球統(tǒng)一的短距離無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，在家電聯(lián)網(wǎng)上具有天然的優(yōu)勢(shì)，這些優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在：（1）藍(lán)牙提供方便快捷的無(wú)線(xiàn)連接，節(jié)省大量電纜；（2）藍(lán)牙設(shè)備功耗低，最大不過(guò)100mW；（3）藍(lán)牙抗干擾能力強(qiáng)，保證各個(gè)家電之間互不干擾；（4）藍(lán)牙芯片的成本相對(duì)較低。

因此，本文提出基于藍(lán)牙技術(shù)的空調(diào)遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)采用單片機(jī)模塊實(shí)現(xiàn)空調(diào)的紅外遙控，并在單片機(jī)模塊上增加藍(lán)牙模塊，實(shí)現(xiàn)與Android手機(jī)的通信，而Android手機(jī)作為主控界面，發(fā)送命令讓單片機(jī)模塊執(zhí)行。這樣，用戶(hù)只需一部Android手機(jī)，便可實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)的控制，具有廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。

一、空調(diào)遙控系統(tǒng)總體框圖

系統(tǒng)的總體框圖如圖1所示，包括以下三個(gè)模塊。

（1）手機(jī)終端控制模塊：分為藍(lán)牙搜索，藍(lán)牙命令匹配輸出和按鍵操作主界面三大子模塊。藍(lán)牙搜索負(fù)責(zé)搜索周邊藍(lán)牙設(shè)備并配對(duì)連接；藍(lán)牙命令匹配輸出負(fù)責(zé)將按鍵操作主界面的操作生成對(duì)應(yīng)的命令并發(fā)送給藍(lán)牙模塊；主界面是主要的操作界面，包括藍(lán)牙設(shè)備選擇，按鈕操作以及命令發(fā)送情況等。

（2）藍(lán)牙模塊：該模塊與單片機(jī)相連，負(fù)責(zé)被搜索鏈接和將從手機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的命令轉(zhuǎn)發(fā)給單片機(jī)，是手機(jī)終端控制模塊與單片機(jī)模塊通信的橋梁。

（3）單片機(jī)模塊：該模塊的功能是對(duì)藍(lán)牙模塊傳過(guò)來(lái)的命令做出響應(yīng)，將接收到的空調(diào)開(kāi)關(guān)或調(diào)溫命令發(fā)送給紅外發(fā)射模塊，當(dāng)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)負(fù)責(zé)將調(diào)節(jié)后的溫度數(shù)字顯示在數(shù)碼管屏上。

二、藍(lán)牙空調(diào)遙控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1硬件電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)以單片機(jī)(STC89C52)為核心，與之相連的電路主要有以下七個(gè)部分：藍(lán)牙模塊電路、紅外發(fā)射電路、存儲(chǔ)電路、電源電路、復(fù)位電路、按鍵電路和顯示電路。該硬件電路主要由發(fā)送、接收兩部分電路組成。由編號(hào)為J1的藍(lán)牙模塊接收到手機(jī)端的控制信息，發(fā)送給單片機(jī)進(jìn)行處理，處理完后交給紅外發(fā)射模塊執(zhí)行。其中，S1、S2、S3、S4是4個(gè)獨(dú)立式按鍵，分別控制空調(diào)開(kāi)、關(guān)、加溫、減溫；S5是復(fù)位按鍵，復(fù)位的主要作用是把特殊功能寄存器的數(shù)據(jù)刷新為默認(rèn)數(shù)據(jù)，單片機(jī)在運(yùn)算過(guò)程中由于干擾等外界原因造成寄存器中數(shù)據(jù)混亂不能使其正常繼續(xù)執(zhí)行程序（稱(chēng)死機(jī)）或產(chǎn)生的結(jié)果不正確時(shí)均需要復(fù)位，以使程序重新開(kāi)始運(yùn)行；U3元器件是數(shù)碼顯示管，實(shí)時(shí)顯示調(diào)節(jié)的溫度；D1，D2是2個(gè)指示燈，綠燈亮起表示電路已經(jīng)通電，紅燈閃爍一次表示執(zhí)行了一次控制命令；D3是紅外發(fā)射頭，負(fù)責(zé)發(fā)射控制空調(diào)的紅外波。下面主要介紹藍(lán)牙模塊電路和紅外發(fā)射電路。

（1）藍(lán)牙模塊電路：藍(lán)牙模塊采用的是HC-06模塊，它是主從一體化的藍(lán)牙串口模塊，主從可指令切換，指令豐富齊全，使用簡(jiǎn)單。

（2）紅外發(fā)射電路：由NE555集成電路和外圍電路構(gòu)成。NE555為8腳時(shí)基集成電路，屬于555系列的計(jì)時(shí)IC的其中的一種型號(hào)，只需少數(shù)的電阻和電容，便可產(chǎn)生數(shù)位電路所需的各種不同頻率的脈沖訊號(hào)。其中，元件D3代表紅外發(fā)射頭，Q1是PNP晶體管。PNP晶體管的發(fā)射結(jié)要正偏，基區(qū)的電壓要比發(fā)射區(qū)的電壓要低，而集電極要使多數(shù)載流子空穴通過(guò)，集電區(qū)的電壓要比基區(qū)的要低。與單片機(jī)連接時(shí)只需將該模塊的引腳４與單片機(jī)的P3.4（T0）相連，發(fā)送單片機(jī)產(chǎn)生的指令。

2.2軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)包括單片機(jī)和手機(jī)端軟件設(shè)計(jì)。單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，主要是將串口接收到的四個(gè)指令：空調(diào)開(kāi)機(jī)，空調(diào)關(guān)機(jī)，加溫，減溫轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄬?duì)應(yīng)的紅外發(fā)射按鍵碼。首先，單片機(jī)和手機(jī)端協(xié)議好0x01指令代表加溫，0x02指令代表減溫，0x03指令代表空調(diào)開(kāi)機(jī)，0x04指令代表空調(diào)關(guān)機(jī)。然后，單片機(jī)根據(jù)串口接收到的指令產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的按鍵碼。最后，由紅外發(fā)射電路發(fā)射按鍵碼來(lái)控制空調(diào)動(dòng)作。

手機(jī)端軟件設(shè)計(jì)借助于手機(jī)app—藍(lán)牙串口助手，在操作界面的按鈕點(diǎn)擊生成響應(yīng)的操作指令發(fā)送給藍(lán)牙串口模塊。

三、空調(diào)遙控系統(tǒng)調(diào)試和效果圖

系統(tǒng)要真正的運(yùn)行起來(lái)，并達(dá)到預(yù)期的要求，調(diào)試是必不可少的。上電測(cè)試是調(diào)試的關(guān)鍵，應(yīng)該按照模塊測(cè)試的思想，分模塊測(cè)試系統(tǒng)。首先測(cè)試供電電源部分，看電源的提示燈是否點(diǎn)亮。然后測(cè)試系統(tǒng)的供電，上電后檢測(cè)有無(wú)器件發(fā)熱現(xiàn)象，若有應(yīng)立即斷電，若沒(méi)有，再進(jìn)行個(gè)元件的檢測(cè)。之后再檢查單片機(jī)的各部分功能是否正常，復(fù)位鍵能否使用，是否達(dá)到復(fù)位效果。同時(shí)要檢查晶振是否起振。本系統(tǒng)的調(diào)試過(guò)程中，最主要的困難在于紅外發(fā)射模塊的調(diào)試。發(fā)射時(shí)，原來(lái)的方案是使用定時(shí)器T0做38kHz的載波，用定時(shí)器T1作為計(jì)數(shù)器使用來(lái)控制高低電平的脈寬。而在調(diào)試過(guò)程中，卻沒(méi)實(shí)現(xiàn)，總是不能產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)。分析原因可能是定時(shí)器T0進(jìn)入中斷過(guò)于頻繁，而定時(shí)器T1中斷優(yōu)先較低，使T1不能正常工作。隨后改成延時(shí)函數(shù)來(lái)控制高低電平的脈寬，才實(shí)現(xiàn)紅外調(diào)制。

調(diào)試成功后，進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下：（1）遙控距離在10m附近信號(hào)仍然較強(qiáng)，操作響應(yīng)和數(shù)據(jù)更新時(shí)間在1s內(nèi)；（2）可隔著墻壁或木板鐵板等其他障礙物進(jìn)行遙控，操作響應(yīng)和數(shù)據(jù)更新時(shí)間在1s內(nèi)，不受手機(jī)指向影響；（3）在高于4.0不同版本的Android手機(jī)上均可正常運(yùn)行。

總結(jié)

本系統(tǒng)通過(guò)Android手機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)室里空調(diào)的遙控功能。該系統(tǒng)選用藍(lán)牙模塊進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通訊，充分發(fā)揮藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)傳輸速度快，距離遠(yuǎn)，不受障礙物干擾的優(yōu)點(diǎn)。控制終端安裝在手機(jī)上取代傳統(tǒng)的遙控器，省去找遙控器的麻煩。手機(jī)方便隨身攜帶，可隨時(shí)調(diào)節(jié)溫度，大大便捷了人們的生活，該技術(shù)在智能家居中具有很好的應(yīng)用前景。

由于設(shè)計(jì)中沒(méi)有對(duì)空調(diào)進(jìn)行任何改裝，所以單片機(jī)控制板只能放在空調(diào)外面，以后可以考慮將控制板安裝在空調(diào)內(nèi)部，不影響空調(diào)外部美觀(guān)。最新的藍(lán)牙4.0控制范圍最大可以超過(guò)100m，而且速度、抗干擾能力、延時(shí)、安全性能等方面都有極大的提高，這將極大地促進(jìn)智能空調(diào)，以至于智能家居的發(fā)展。

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