基于智能手机的家庭照明系统的设计

作者简介：蔡绵宏（1979-），男，广东省工业贸易职业技术学校讲师，本科。研究方向:电子通信工程。（广东 佛山/528000）摘要：随着计算机技术、通信技术、自动控制技术、总线技术、信号检测技术和微电子技术的迅速发展和相互渗透，照明控制技术也有了很大的发展，家庭照明进入了智能化控制的时代。实现家庭照明控制系统智能化不仅可以节约能源，减少照明系统的能耗，还可以提高照明系统的控制和管理水平，为我们的生活带来方便。本文从提高照明系统的控制和管理水平以及方便用户的角度上介绍了一种控制方式并给出了可行的设计方案。

关键词：智能手机；照明系统；蓝牙模块

中图分类号:G712文献标识码:A文章编号：1005-1422（2014）06-0124-03人们生活水平的不断提高，照明的应用情况也逐步复杂和丰富多彩，仅靠简单的开关控制已不能达到所需的要求。利用照明智能化控制可以根据环境变化、客观要求、用户预定需求等条件而自动采集照明系统中的各种信息，并对所采集的信息进行相应的逻辑分析、推理、判断，从而对分析结果按要求的形式存储、显示、传输，然后进行相应的工作状态信息反馈及控制，以达到预期的控制效果。

一、传统的家庭照明系统

（一）传统的家庭照明系统的组成

传统的家庭照明系统原理如图1所示。一般情况下传统的家庭照明系统可以分为两种：一种是一开关控制一灯；另一种是多开关控制一灯。前者通常是开关安装在房间的门口，这样开/关灯的操作很不方便。后者是在床头或其他地方都安装了多联开关，操作起来相对稍微方便一些，但是还不能满足随地可以操作的需要，而且在布线和安装时增加了很大的工程量从而增加了成本和维护的难度。

（二）传统的家庭照明系统的特点

优点：灯具的购买及更换简单、容易；缺点：布线和安装复杂、操作不方便和维护难。

二、基于智能手机的家庭照明系统

（一）基于智能手机的家庭照明系统的组成及工作原理

图1传统的家庭照明系统原理图

基于智能手机的家庭照明系统的组成主要是两部分：一部分是智能手机；另一部分是带控制开关的灯。而传统的开关就不需要再安装了，所以在室内布线时也减少了开关的布线，其电路布线及工作原理图如图2所示。

图2基于智能手机的家庭照明系统电路布线及工作原理图

基于智能手机的家庭照明系统的工作原理是：操作智能手机的控制界面时，通过手机本身自带的蓝牙模块把相应的控制数据传送到安装在照明灯里的蓝牙模块，之后将数据送给主控制芯片MCU进行分析及判断并将其转换成控制信号，再送给控制电路对照明灯进行相应动作的控制。

（二）基于智能手机的家庭照明系统的实现

1.蓝牙通信模块BF10

（1）蓝牙通信模块BF10的介绍。蓝牙通信模块BF10是一款智能型无线数据传输模块，具有接收灵敏度高、成本低、体积小、功耗低等优点，主要用于短距离的数据无线传输领域。可以方便地和PC机（PDA手机）的蓝牙设备相连，也可以两个模块之间的数据互通。可以应用在蓝牙打印机、条码扫描设备、工业遥控、遥测、POS系统、无线键盘、鼠标、井下定位、报警、自动化数据采集系统、无线数据传输、银行系统、无线数据采集、楼宇自动化、安防、机房设备无线监控、智能家居、汽车检测设备、电视台的互动节目表决设备、政府路灯节能设备、无线LED显示屏系统等。

（2）蓝牙通信模块BF10的特点

①蓝牙通信模块BF10采用GSR主频蓝牙芯片，支持V2.0协议；

②蓝牙通信模块BF10的供电电压为：2.7-3.3V；

③蓝牙通信模块BF10可以进行串口通信，TTL电平串口；

④蓝牙通信模块BF10具有多种通信波特率设置，支持1200bps～2764800bps等多种波特率；

⑤蓝牙通信模块BF10一般工作电流：35ｍA，休眠电流：1ｍA；

⑥蓝牙通信模块BF10支持AT指令设置设备名称、通信波特率、配对密码等。

（3）蓝牙通信模块BF10 AT指令的介绍

①串口通讯的测试：向蓝牙通信模块BF10发送“AT”,当返回的数据是“OK”则表示通讯正常；

②修改蓝牙通信模块BF10串口通讯的波特率：向蓝牙通信模块BF10发送“AT+BAUD1”，当返回的数据是“OK1200”时表示波特率已经修改为1200bps，其他的波特率修改同理；

③修改蓝牙通信模块BF10的名称：向蓝牙通信模块BF10发送“AT+NAMEname”，当返回的数据是“Okname”就表示模块名字修改成功；

④修改蓝牙通信模块BF10的配对密码：向蓝牙通信模块BF10发送“AT+PIN****”,如果返回的信息是“Oksetpin”则配对密码修改成功。

•实业实训•基于智能手机的家庭照明系统的设计（4）蓝牙通信模块BF10应用电路如图3所示。

图3BF10应用电路图

2.基于智能手机的家庭照明系统手机操作界面介绍图4照明系统手机操作界面图基于智能手机的家庭照明系统手机操作界面如图4所示，主要的功能控键有：开灯、关灯、亮度调节、定时开灯、定时关灯、开灯模式和霹雳灯等。开灯和关灯功能键是快捷地将灯的亮度调到最亮和最暗；亮度调节功能键是可以根据个人的需要将灯的亮度调节到舒适的亮度，其调节级数有100级；定时开灯和定时关灯功能键是可以根据个人的需要定时开灯和定时关灯；开灯模式是可以选择开/关灯的速度，主要是解决深夜开灯时的刺眼感觉；霹雳灯可以调节闪灯的速度，主要是用于制造一些特殊的灯光气氛。

3.基于智能手机的家庭照明系统的照明灯的设计

（1）带控制开关的照明灯的工作原理

带控制开关的照明灯的工作原理框图如图5所示，其工作原理主要是：由蓝牙模块BF10接收智能手机发送过来的控制数据，然后通过串口把数据转发给主控制芯片MCU，MCU对数据进行分析后从P3.7脚输出相应的PWM信号给LED控制电路，从而控制LED的照明亮度。

图5带控制开关的照明灯的原理框图

（2）带控制开关的照明灯的软件（程序）设计原理

带控制开关的照明灯的软件（程序）设计主要是初始化后等待接收串口数据，然后对接收到的串口数据进行判断和分析，如果是调光数据就进行调光操作；如果是定时开关灯数据便执行定时操作。具体的流程图如图6所示。

图6带控制开关的照明灯的程序流程图

（3）带控制开关的照明灯的主要参考程序

PWMBITP3.7

RS_SIGNBIT30H

RESEVE_DATA1EQU50H

RESEVE_DATA2EQU51H

RESEVE_DATA3EQU52H

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

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG 0023H

LJMP RESEVE

;******串行数据接收及判断******

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 ;定时器1工作方式2

MOV TH1,#253 ;9600波特率

MOV TL1,#253 ;9600波特率

SETB TR1 ;开定时器1

SETB ES ;开串行通信口

SETB EA ;开总中断

;----调光数据分析及输出PWM信号----

PWM：……

……

……

;-----定时数据分析及开始计时-----

TIMER：……

……

……

;-------其他功能模块程序-------

……

……

……

LJMPPWM;程序调转到PWM信号输出

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

END;程序结束

（三）基于智能手机的家庭照明系统的特点

优点：本系统相对传统的照明系统来说具有布线简单、操作方便、功能齐全、智能化控制和节能等优点；缺点：与传统的照明灯不兼容、照明灯的价格比传统的高。

三、系统的扩展

随着人们生活水平的不断提高和智能化控制技术的不断发展，本系统可以扩展成对家用电器设备的控制，如可以利用智能手机对电视机、影碟机、功放、电冰箱、空调、电风扇和洗衣机等家用电器进行相应的功能操作。这样就可以省去了现有的红外遥控器，从而也可以将所有的电器设备的控制都集中在智能手机中，既方便了人们的生活又节约了成本，实现此扩展功能的前提条件是必须在每台家电设备中植入蓝牙串口模块。

参考文献：

［1］何立民.单片机应用系统设计［M］.北京：北京航天航空大学出版社，1990.

［2］李华.MCS-51系列单片机实用接口技术［M］.北京：北京航空航天大学出版社，1993.

［3］胡道元.计算机局域网［M］.北京：清华大学出版社，1996.