基于智能手機(jī)的家庭照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

作者簡(jiǎn)介：蔡綿宏（1979-），男，廣東省工業(yè)貿(mào)易職業(yè)技術(shù)學(xué)校講師，本科。研究方向:電子通信工程。（廣東 佛山/528000）摘要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、總線技術(shù)、信號(hào)檢測(cè)技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展和相互滲透，照明控制技術(shù)也有了很大的發(fā)展，家庭照明進(jìn)入了智能化控制的時(shí)代。實(shí)現(xiàn)家庭照明控制系統(tǒng)智能化不僅可以節(jié)約能源，減少照明系統(tǒng)的能耗，還可以提高照明系統(tǒng)的控制和管理水平，為我們的生活帶來(lái)方便。本文從提高照明系統(tǒng)的控制和管理水平以及方便用戶的角度上介紹了一種控制方式并給出了可行的設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：智能手機(jī)；照明系統(tǒng)；藍(lán)牙模塊

中圖分類號(hào):G712文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào)：1005-1422（2014）06-0124-03人們生活水平的不斷提高，照明的應(yīng)用情況也逐步復(fù)雜和豐富多彩，僅靠簡(jiǎn)單的開關(guān)控制已不能達(dá)到所需的要求。利用照明智能化控制可以根據(jù)環(huán)境變化、客觀要求、用戶預(yù)定需求等條件而自動(dòng)采集照明系統(tǒng)中的各種信息，并對(duì)所采集的信息進(jìn)行相應(yīng)的邏輯分析、推理、判斷，從而對(duì)分析結(jié)果按要求的形式存儲(chǔ)、顯示、傳輸，然后進(jìn)行相應(yīng)的工作狀態(tài)信息反饋及控制，以達(dá)到預(yù)期的控制效果。

一、傳統(tǒng)的家庭照明系統(tǒng)

（一）傳統(tǒng)的家庭照明系統(tǒng)的組成

傳統(tǒng)的家庭照明系統(tǒng)原理如圖1所示。一般情況下傳統(tǒng)的家庭照明系統(tǒng)可以分為兩種：一種是一開關(guān)控制一燈；另一種是多開關(guān)控制一燈。前者通常是開關(guān)安裝在房間的門口，這樣開/關(guān)燈的操作很不方便。后者是在床頭或其他地方都安裝了多聯(lián)開關(guān)，操作起來(lái)相對(duì)稍微方便一些，但是還不能滿足隨地可以操作的需要，而且在布線和安裝時(shí)增加了很大的工程量從而增加了成本和維護(hù)的難度。

（二）傳統(tǒng)的家庭照明系統(tǒng)的特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：燈具的購(gòu)買及更換簡(jiǎn)單、容易；缺點(diǎn)：布線和安裝復(fù)雜、操作不方便和維護(hù)難。

二、基于智能手機(jī)的家庭照明系統(tǒng)

（一）基于智能手機(jī)的家庭照明系統(tǒng)的組成及工作原理

圖1傳統(tǒng)的家庭照明系統(tǒng)原理圖

基于智能手機(jī)的家庭照明系統(tǒng)的組成主要是兩部分：一部分是智能手機(jī)；另一部分是帶控制開關(guān)的燈。而傳統(tǒng)的開關(guān)就不需要再安裝了，所以在室內(nèi)布線時(shí)也減少了開關(guān)的布線，其電路布線及工作原理圖如圖2所示。

圖2基于智能手機(jī)的家庭照明系統(tǒng)電路布線及工作原理圖

基于智能手機(jī)的家庭照明系統(tǒng)的工作原理是：操作智能手機(jī)的控制界面時(shí)，通過(guò)手機(jī)本身自帶的藍(lán)牙模塊把相應(yīng)的控制數(shù)據(jù)傳送到安裝在照明燈里的藍(lán)牙模塊，之后將數(shù)據(jù)送給主控制芯片MCU進(jìn)行分析及判斷并將其轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)，再送給控制電路對(duì)照明燈進(jìn)行相應(yīng)動(dòng)作的控制。

（二）基于智能手機(jī)的家庭照明系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

1.藍(lán)牙通信模塊BF10

（1）藍(lán)牙通信模塊BF10的介紹。藍(lán)牙通信模塊BF10是一款智能型無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，具有接收靈敏度高、成本低、體積小、功耗低等優(yōu)點(diǎn)，主要用于短距離的數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸領(lǐng)域?？梢苑奖愕睾蚉C機(jī)（PDA手機(jī)）的藍(lán)牙設(shè)備相連，也可以兩個(gè)模塊之間的數(shù)據(jù)互通?？梢詰?yīng)用在藍(lán)牙打印機(jī)、條碼掃描設(shè)備、工業(yè)遙控、遙測(cè)、POS系統(tǒng)、無(wú)線鍵盤、鼠標(biāo)、井下定位、報(bào)警、自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸、銀行系統(tǒng)、無(wú)線數(shù)據(jù)采集、樓宇自動(dòng)化、安防、機(jī)房設(shè)備無(wú)線監(jiān)控、智能家居、汽車檢測(cè)設(shè)備、電視臺(tái)的互動(dòng)節(jié)目表決設(shè)備、政府路燈節(jié)能設(shè)備、無(wú)線LED顯示屏系統(tǒng)等。

（2）藍(lán)牙通信模塊BF10的特點(diǎn)

①藍(lán)牙通信模塊BF10采用GSR主頻藍(lán)牙芯片，支持V2.0協(xié)議；

②藍(lán)牙通信模塊BF10的供電電壓為：2.7-3.3V；

③藍(lán)牙通信模塊BF10可以進(jìn)行串口通信，TTL電平串口；

④藍(lán)牙通信模塊BF10具有多種通信波特率設(shè)置，支持1200bps～2764800bps等多種波特率；

⑤藍(lán)牙通信模塊BF10一般工作電流：35ｍA，休眠電流：1ｍA；

⑥藍(lán)牙通信模塊BF10支持AT指令設(shè)置設(shè)備名稱、通信波特率、配對(duì)密碼等。

（3）藍(lán)牙通信模塊BF10 AT指令的介紹

①串口通訊的測(cè)試：向藍(lán)牙通信模塊BF10發(fā)送“AT”,當(dāng)返回的數(shù)據(jù)是“OK”則表示通訊正常；

②修改藍(lán)牙通信模塊BF10串口通訊的波特率：向藍(lán)牙通信模塊BF10發(fā)送“AT+BAUD1”，當(dāng)返回的數(shù)據(jù)是“OK1200”時(shí)表示波特率已經(jīng)修改為1200bps，其他的波特率修改同理；

③修改藍(lán)牙通信模塊BF10的名稱：向藍(lán)牙通信模塊BF10發(fā)送“AT+NAMEname”，當(dāng)返回的數(shù)據(jù)是“Okname”就表示模塊名字修改成功；

④修改藍(lán)牙通信模塊BF10的配對(duì)密碼：向藍(lán)牙通信模塊BF10發(fā)送“AT+PIN****”,如果返回的信息是“Oksetpin”則配對(duì)密碼修改成功。

?實(shí)業(yè)實(shí)訓(xùn)?基于智能手機(jī)的家庭照明系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（4）藍(lán)牙通信模塊BF10應(yīng)用電路如圖3所示。

圖3BF10應(yīng)用電路圖

2.基于智能手機(jī)的家庭照明系統(tǒng)手機(jī)操作界面介紹圖4照明系統(tǒng)手機(jī)操作界面圖基于智能手機(jī)的家庭照明系統(tǒng)手機(jī)操作界面如圖4所示，主要的功能控鍵有：開燈、關(guān)燈、亮度調(diào)節(jié)、定時(shí)開燈、定時(shí)關(guān)燈、開燈模式和霹靂燈等。開燈和關(guān)燈功能鍵是快捷地將燈的亮度調(diào)到最亮和最暗；亮度調(diào)節(jié)功能鍵是可以根據(jù)個(gè)人的需要將燈的亮度調(diào)節(jié)到舒適的亮度，其調(diào)節(jié)級(jí)數(shù)有100級(jí)；定時(shí)開燈和定時(shí)關(guān)燈功能鍵是可以根據(jù)個(gè)人的需要定時(shí)開燈和定時(shí)關(guān)燈；開燈模式是可以選擇開/關(guān)燈的速度，主要是解決深夜開燈時(shí)的刺眼感覺；霹靂燈可以調(diào)節(jié)閃燈的速度，主要是用于制造一些特殊的燈光氣氛。

3.基于智能手機(jī)的家庭照明系統(tǒng)的照明燈的設(shè)計(jì)

（1）帶控制開關(guān)的照明燈的工作原理

帶控制開關(guān)的照明燈的工作原理框圖如圖5所示，其工作原理主要是：由藍(lán)牙模塊BF10接收智能手機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的控制數(shù)據(jù)，然后通過(guò)串口把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給主控制芯片MCU，MCU對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后從P3.7腳輸出相應(yīng)的PWM信號(hào)給LED控制電路，從而控制LED的照明亮度。

圖5帶控制開關(guān)的照明燈的原理框圖

（2）帶控制開關(guān)的照明燈的軟件（程序）設(shè)計(jì)原理

帶控制開關(guān)的照明燈的軟件（程序）設(shè)計(jì)主要是初始化后等待接收串口數(shù)據(jù)，然后對(duì)接收到的串口數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷和分析，如果是調(diào)光數(shù)據(jù)就進(jìn)行調(diào)光操作；如果是定時(shí)開關(guān)燈數(shù)據(jù)便執(zhí)行定時(shí)操作。具體的流程圖如圖6所示。

圖6帶控制開關(guān)的照明燈的程序流程圖

（3）帶控制開關(guān)的照明燈的主要參考程序

PWMBITP3.7

RS_SIGNBIT30H

RESEVE_DATA1EQU50H

RESEVE_DATA2EQU51H

RESEVE_DATA3EQU52H

;*********************

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG 0023H

LJMP RESEVE

;******串行數(shù)據(jù)接收及判斷******

RESEVE: CLRES

CLR EA

CLR RI

PUSHACC

MOV A,SBUF

CJNE A,#0A0H,RESEVE_END

MOV RESEVE_DATA1,A

CLRRS_SIGN

JNB RI,$

CLR RI

MOVRESEVE_DATA2,SBUF

JNBRI,$

CLRRI

MOVA,SBUF

CJNE A,#0AFH,R_END

MOV RESEVE_DATA3,A

CLRRI

CLR RI

R_END:POPACC

RETI

;********程序初始化********

MAIN: MOVSP,#70H

MOV SCON,#50H ;工作方式1

MOV TMOD,#20H ;定時(shí)器1工作方式2

MOV TH1,#253 ;9600波特率

MOV TL1,#253 ;9600波特率

SETB TR1 ;開定時(shí)器1

SETB ES ;開串行通信口

SETB EA ;開總中斷

;----調(diào)光數(shù)據(jù)分析及輸出PWM信號(hào)----

PWM：……

……

……

;-----定時(shí)數(shù)據(jù)分析及開始計(jì)時(shí)-----

TIMER：……

……

……

;-------其他功能模塊程序-------

……

……

……

LJMPPWM;程序調(diào)轉(zhuǎn)到PWM信號(hào)輸出

;*********************

END;程序結(jié)束

（三）基于智能手機(jī)的家庭照明系統(tǒng)的特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：本系統(tǒng)相對(duì)傳統(tǒng)的照明系統(tǒng)來(lái)說(shuō)具有布線簡(jiǎn)單、操作方便、功能齊全、智能化控制和節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)：與傳統(tǒng)的照明燈不兼容、照明燈的價(jià)格比傳統(tǒng)的高。

三、系統(tǒng)的擴(kuò)展

隨著人們生活水平的不斷提高和智能化控制技術(shù)的不斷發(fā)展，本系統(tǒng)可以擴(kuò)展成對(duì)家用電器設(shè)備的控制，如可以利用智能手機(jī)對(duì)電視機(jī)、影碟機(jī)、功放、電冰箱、空調(diào)、電風(fēng)扇和洗衣機(jī)等家用電器進(jìn)行相應(yīng)的功能操作。這樣就可以省去了現(xiàn)有的紅外遙控器，從而也可以將所有的電器設(shè)備的控制都集中在智能手機(jī)中，既方便了人們的生活又節(jié)約了成本，實(shí)現(xiàn)此擴(kuò)展功能的前提條件是必須在每臺(tái)家電設(shè)備中植入藍(lán)牙串口模塊。

參考文獻(xiàn)：

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［2］李華.MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993.

［3］胡道元.計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1996.