基于arduino的简易智能家居系统设计

林敏

摘 要：随着科技的进步，家用电器逐步走向智能化，网络化。市场上有很多现成的智能家居方案，功能各有不同，但是大多成本较高，一定程度上影响了大面积推广应用。本项目主要利用arduino结合蓝牙模块以及相关的继电器等器件，实现通过手机客户端控制电灯、插座等家用电器。

关键词：arduino 蓝牙 家用电器

中图分类号：TP274 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）09（b）-0001-02

智能家居（英文：smart home， home automation）是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。目前市场上的智能家居产品很多，功能各有特点，但是大多成本较高，一定程度上影响了大面积推广应用。

本项目利用现在非常流行的开源硬件arduino，结合蓝牙模块等外部设备，实现简单的智能家居遥控，具有体积小巧，可靠性高，成本低廉，扩展改造性强等特点。

1 Arduino简介

Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台，包含硬件（各种型号的Arduino板）和软件（arduino IDE）。它适用于艺术家、设计师、爱好者和对于“互动”有兴趣的朋友们。Arduino能通过各种各样的传感器来感知环境，通过控制灯光、马达和其他的装置来反馈、影响环境。

2 项目目标

本项目设想通过Arduino来控制两只电灯、一个插座来模拟简单的家用电器场景，在手机上安装客户端，通过蓝牙和Arduino建立连接，然后就可以在手机端通过点击不同的按钮来实现对电灯、插座等的遥控，并在手机端实时反应出来。

3 项目设计方案

3.1 硬件电路设计

本项目的电路原理图如图1所示，电源模块将220V市电转换为5V直流电源输出给Arduino uno控制器供电，Arduino通过HC-05主从机一体蓝牙模块和手机进行通信，D3-D5这3个数字输出口分别控制KA1，KA2，KA3继电器的线圈，继电器的触电又控制相应的电灯和插座，这样，Arduino控制器的D3-D5这3个数字输出口的状态就直接控制了电灯及插座的工作状态。

3.2 软件设计

本项目的软件包括两部分：Arduino uno控制器的控制程序，手机端控制程序，下面分别介绍。

（1）Arduino uno控制器控制程序。

控制程序如下所示：

long val；int l1=3；int l2=4；int k1=5；

void setup（）

{ Serial.begin（9600）；pinMode（ l1 ， OUTPUT）；pinMode（ l2 ， OUTPUT）；pinMode（ k1 ， OUTPUT）；}

void loop（）

{ val=Serial.read（）；if（val=='1'）{digitalWrite（ l1 ， 1 ）；}else if（val=='2'）{digitalWrite（ l1 ， 0 ）；}else if（val=='3'）{digitalWrite（ l2 ， 1 ）； }else if（val=='4'）{digitalWrite（ l2 ， 0 ）； }else if（val=='5'）{digitalWrite（ k1 ， 1 ）； } else if（val=='6'）{digitalWrite（ k1 ， 0 ）； }}

简要说明：本控制程序中int l1=3；int l2=4；int k1=5；这段是将Arduino控制器上D3——D5端口声明为整形变量l1、l2、k1；Serial.begin（9600）是打开Arduino控制器的串口并设置波特率为9600；pinMode（ l1 ，OUTPUT）；

pinMode（ l2 ， OUTPUT）；pinMode（ k1 ， OUTPUT）；这段是把D3——D5端口设置为输出模式；val=Serial.read（）这句是将通过蓝牙模块接收到的手机端发送的信息赋值给val；然后开始判断，如果收到的信息为“1“（if（val=='1'））则将D3口输出高电平（digitalWrite（ l1 ， 1 ） ）；如果收到的信息为“2“（if（val=='2'））则将D3口输出低电平（digitalWrite（ l1 ， 0 ） ）。D4、D5端口的控制类似。

（2）手机端控制软件

手机端的控制软件，采用谷歌开源的安卓开发工具App Inventor来开发，App Inventor 原是Google实验室的一个子计划，由一群Google工程师勇于挑战的Google使用者共同参与。App Inventor是一个完全在线开发的Android编程环境，抛弃复杂的程序代码而使用积木式的堆叠法来完成您的Android程式。对于Android初学者或是简单应用开发者来说是一大福音。因为他们不大需要太华丽的界面，只要使用基本元件例如按钮、文字输入输出即可。App Inventor非常适合这类开发。

4 总结

经过调试和实际测试，手机端可以在20米范围内连接成功并实现对相应终端的控制，连接稳定，控制反应迅速，体积小巧，功耗较低，经测试可以24小时不间断运行，本項目做为南京机电职业技术学院2017年度三创大赛参赛作品，目前在后期改进工作中，下一步主要改进方向是：1、增加控制对象数量；2、改进控制软件，增加控制功能，比如延时打开或关闭，预约定时打开或关闭等等。

参考文献

[1] simon monk ，创客电子电子制作DIY指南，人民邮电出版社，2014

[2] simon monk ，arduino编程从零开始，科学出版社，2013.

[3] 陈吕洲，arduino程序设计基础，北京航空航天大学出版社，2015.endprint