基于蓝牙的智能家居控制系统的设计与实现外文翻译资料

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2015年智能交通，大数据和智慧城市国际会议

基于蓝牙的智能家居控制系统的设计与实现

庄玉峰，姜如桥

北京邮电大学，北京100876johnpounds@foxmail.com

摘要：本文以空气净化器为载体，设计并实现了基于蓝牙的智能家居控制系统方案。与传统的家庭控制系统相比，系统方案可以提供方便的操作状态监控，内部数据处理，信息反馈，短距离无线控制。本文采用AT89C51单片机（单片机）作为核心处理器，设计了相应的硬件电路。基于电路的编程，实现了各种功能模块。详细阐述了各种功能模块的操作逻辑。设计结果表明，系统方案运行稳定，结构合理，移动性强，适合普通家庭应用。此外，本文的研究成果可为智能家居控制系统的进一步研究，普及和推广提供一些参考。

关键词：蓝牙;智能家居;控制系统

I.介绍

随着中国社会经济的快速发展，中国城市人口和规模经历了爆发式增长，中国人民生活水平稳步提高。随着社交信息化速度的加快，移动互联网的发展水平极大地提高了人们的信息处理效率。相比较而言，传统家居五金互动风格的发展速度有些脱节，无法满足人们日益增长的物质文化需求。家庭硬件产品的智能化和信息化已成为城市生活进入更高发展时期的

必要途径。

“智能家居 ” 的概念并不奇怪，最初出现在20世纪80年代，但其应用仅限于一些发达国家，其发展速度远远落后于互联网。在中国，虽然“智能家居”的概念已经形成，但其受欢迎程度和营销需要进一步发展。从当前社会信息化蓬勃发展的过程来看，人们对家居硬件产品的智能化和网络化有着严格的要求，而当前社会面临着低家庭硬件智能化发展和普及的现状。刚性要求之间的差距，发展状况表明发展机会和研究和普及智能家居的必要性。因此，本文旨在找到一个高度通用和流行的智能家居控制系统。

近年来，中国一些城市的空调状况正在恶化。因此，本文采用空气净化器作为载体来设计智能家居控制系统。承运人可以在许多基本智能功能方面转移。作者通过上述载体表达了智能家居控制系统的设计和实现方法，为其他智能家居控制系统的研究和实现提供了指导和参考。

II.功能需求分析

基于智能家居硬件系统与传统家庭硬件系统的不同，有三层功能需求，即感知层，网络层和应用层。在感知层方面，将空气净化器设计中的内部数据监控，信息反馈和其他功能添加到用户可以随时通知用户空气净化器的过滤元件的工作状态和使用寿命。当服务寿命到期时，它将自动提醒用户更改新元素的过滤元素。在网络层方面，采用蓝牙作为数据传输方

法，用户可以通过无线方法控制硬件系统并在短距离内传输信息。在应用层方面，可以通过控制面板和移动终端在功能上控制空气净化器产品，以获得硬件反馈信息，实现硬件与用户之间的交互。

III.硬件系统设计

根据上述功能需求分析，选择能满足各种功能的硬件模块，构建硬件系统。根据风机的市场调查，三滤芯结构是最广泛使用的结构。由于本文侧重于硬件控制系统设计，因此没有详细说明具体过滤材料的选择和空气净化的原理。在控制空气净化器的通风机的操作方面，选择一组闩锁和继电器来实现通风机的操作开关和齿轮的调节。本文的设计方案提供了五个风速控制齿轮，并选择正稳压器来控制电源单元。

图1.引风机的控制单元

在控制面板方面，核心部分采用AT89C51单片机作为处理器，以满足计划中各种模数功能的处理。在用户和硬件之间的直接交互方面，使用控制面板;设计了四个独立的键;LCD1602用于直接给出操作信息和硬件操作状态的反馈。由于存储功能是计算滤芯使用寿命，齿轮存储和其他软件设计过程所必需的，本文采用x5323作为存储模块。同时，芯片可以实现中断定时（看门狗）功能。滤波器芯片的使用寿命计算需要倒计时功能，DS1302用作系统时间显示模块。在该系统中，选择一个红色LED和一个绿色LED分别代表两种工作状态，即待机和工作状态。其他四个LED在闪烁频率方面受到控制，以显示工作装置。

通过SPP-C蓝牙模块实现短距离信息传输。该模块符合“V2.1 EDR ” 蓝牙标准，可与移动设备的蓝牙连接。通过该模块，可以接收从移动设备发出的数据。数据可以转换为中断程序中指令控制硬件系统的工作状态，或者系统内监控的状态信息可以以数据的形式发送到移动设备，方便随时检查。模块电路如下所示：

图2.蓝牙模块电路

IV.软件系统设计

A. 操作逻辑设计

图3.控制面板的电路

当系统通电时，首先检查各种过滤器元件的使用寿命，看它是否低于预设值。如果需要更改，它会在一开始就提醒用户。如果滤波器芯片的工作状态良好，则会显示待机界面。当用户使用空气净化器时，应首先按下开始按钮。之后，风扇将开始运行，界面将进入当前档位显示的状态。用户上次使用的齿轮默认为增加产品的便利性。在第一次使用时，用户将输入第一档风速。在界面中，用户可以按下选择按钮调整档位，根据档位控制通风机的转速，调节空气净化速度。此时，如果用户按下菜单按钮，他们将进入使用寿命界面，从中可以检查空气净化器的三个过滤元件的工作状态和剩余使用寿命。用户可以通过按下选择按钮来切换三个滤波器元件的信息。用户更换过滤元件后，再次按下菜单按钮即可进入使用寿命预设界面。按下回车键后，弹出成功使用寿命预设的提示;或者用户可以按菜单按钮返回空气净化器的工作齿轮接口。在任何工作状态界面中，用户可以按下电源按钮，界面将突然变为待机状态。

B. 各种功能模块的实现逻辑

根据复杂性，编程模块可分为基本功能模块和综合功能模块。

1. 基本功能模块

1) 通风机转速控制模块

端口根据电机部分的硬件电路分配。P0端口的数值设置可以控制相应继电器的关闭，并调节引风机的转速。假设全局变量y代表齿轮数。当y = 0时，表示系统处于待机状态。将P0端口的值设置为0x00，草稿风扇不会运行;y = 1~5分别代表空气滤清器的第一档至第五档。

2) 显示模块

该模块通过LCD1602完成。硬件部分电路图显示VSS与地连接;VDD连接5V正电源;VL与10K电位器连接以调节对比度;RS，R / W和E端分别与SCM的P2.5，P2.6和P2.4连接;D0~D7分别与P0.0~P0.7连接。D-sub15针和16针分别与背光的阳极和阴极连接。

3) 存储模块和看门狗模块

存储模块和看门狗模块通过X5323实现。前者用于齿轮存储，使用寿命存储和计算等。在配置x5323端口和寄存器之后，存储模块的核心程序由两个功能组成，即“写入”（地址和数据）和“读取”（地址）。以下模块调用存储功能主要使用这两个功能。

在每个固定间隔之后，CPU发出指令以重置看门狗模块并使其再次开始倒计时。如果看门狗倒计时到“0 ” ，那么人们认为程序无法正常运行并强制整个系统重置。重启系统模

块的设置是为了防止系统停止。它的功能太基础了，不能在这里详细说明。

4) 按钮检查模块

按钮程序一方面可以检查按钮是否被按下;另一方面，消除晃动。它的实现太基础了，不能在这里详细阐述。

5) 蓝牙模块

要启动蓝牙模块，首先初始化串行端口，然后初始化蓝牙模块并配置参数。稍后，将检查参数以查看它们是否已成功配置。如果设置成功，则建立蓝牙连接。然后，检查蓝牙ACL链接是否成功构建。如果成功，则下一步是设置蓝牙模块的波特率，并检查波特率是否设置成功。如果设置成功，则进行数据传输。如果检查数据传输成功，则模块程序结束。在上述各种检查中，如果测试结果不成功，则返回蓝牙模块的初始化语句。

2. 综合功能模块

1) 齿轮设定模块

本文设计方案中的空气净化器包含五个工作档和待机状态，分别由全局变量y = 1~5和y = 0表示。显示模块预设每个工作装置和待机界面显示的内容。引风机的转速控制模块配置每个工作齿轮的转速。在档位设定模块中，当程序将变量y赋予相应的值时，显示模块和通风机转速模块将分别进入相应的工作状态。

在程序操作过程中，每次更换档位（不包括待机状态）时，调用存储模块存储当前档位，以方便用户在上次通电后快速返回所选档位。关机后电源故障或重启。

2) 使用寿命计算和存储模块

作为硬件系统的内部信息处理和监控模块，使用寿命计算模块在整个系统设计中起着重要作用。

在使用寿命计算和存储模块的设计方面，采用两组阵列来存储滤芯的使用寿命。第一组是1D阵列，其中的数据可以反映每个滤波器元件的声音状态。第二组是2D阵列，2D代表三个滤波器元件和五个工作齿轮。它主要用于存储特定档位下滤芯的剩余使用寿命。2D阵列中的剩余寿命数据和1D阵列中的声音状态数据具有固定的转换比率。

在工作状态下，系统可以读取三个滤波器元件的相应声音状态数据根据当前档位自动将它们转换为2D阵列。换句话说，如果需要参考三个滤波器元件的剩余服务时间，则可以直接从2D阵列读取数据。在中断系统中，在每个设定的时间间隔后，当通过DS1302读取的小时数发生变化时，表明系统已工作一小时。二维阵列中三个滤波器的剩余服务时间将减去此外，二维阵列将转换为一维阵列，以持续更新滤波器元件的声音状态。

3) 交换机在启动模块时提醒

当系统通电时，它将首先进入模块以从齿轮存储器读取默认工作齿轮。基于工作装置，系统可以从2D阵列读取当前档位下的三个滤波器元件的剩余工作小时数，并判断条件。当一个或多个滤镜元素的剩余小时数低于预设值时，滤镜元素的名称将反映在显示屏上并提醒用户更改。当默认档位下所有滤芯的剩余小时数不低于预设值时，显示模块将自动进入待机界面。

V. 结论

本文以空气净化器为载体，提出了一套智能家居控制系统方案，完成了基于蓝牙的智能家居软硬件控制系统的设计与实现。硬件系统的实际测试表明，该系统操作简单，稳定性好，可转移性强，可为其他智能家居硬件控制系统的未来设计提供参考。

参考文献

[1] 鲁丽，罗杰，智能家居及其发展趋势。计算机与现代化，2007，（11）。

[2] 梅芳泉，智慧地球与中国阅读 - 物联网发展分析。农业网络信息，2009，（12）。

[3] 杨祖泽，国内智能家居市场发展与提升展望。中国公安，2012，（17）。

[4] 李霞，物流信息技术与物联网的视角。市场现代化，2010（15）。

[5] 陈君明，基于物联网结构的物联网工程知识体系成朱明，2014（10）。

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