蓝牙家电控制软件设计

智能家居通过Wi-Fi、蓝牙等连接设备，实现远程控制家电 #生活知识# #科技生活# #智能家居#

毕业设计(论文)题 目：蓝牙家电控制软件设计系：专业班级：学生姓名：指导教师：20XX年X月II 内蒙古电子信息职业技术学院毕业设计（论文） 蓝牙家电控制软件设计Ⅰ蓝牙家电控制软件设计摘要本文利用所学基础知识结合自动控制技术和蓝牙通信技术设计完成一套蓝牙遥控家电开关系统本设计详细地讲述了ARDUINO控制原理和单片机编程技术，HC-06蓝牙通信技术以及自动化控制技术整个系统以ARDUINO为核心，实现HC-06蓝牙指令的解析与继电器开关控制指令的发出 蓝牙通信单元采用工业级的HC-06蓝牙模块来完成，蓝牙模块在整个系统中负责蓝牙指令的接收和传输；家电开关的自动控制部分采用继电器开关来实现，整个系统设计思路清晰，设计成本较低，具有较高的使用和推广价值关键词：ARDUINO 蓝牙 继电器 控制I目录第1章 绪论21.1项目背景21.2课题研究的目的和意义31.3系统的设计任务和要求4第二章 蓝牙家电控制系统选型52.1系统设计方案比较与可行性论证52.2系统设计方案的选择7第三章 蓝牙家电开关控制系统软件设计83.1系统软件编程环境介绍83.2系统主程序流程图103.3系统蓝牙通信模块子程序10第四章 软件效果测试115.1系统的功能测试与检验11第1章 绪论1.1 项目背景随着人们生活条件的逐步提高，电视、冰箱、空调、洗衣机等诸多家用电器已经进入了千家万户，随着家用电器种类的不断增多，较早的家庭住宅设计之初对家用电器开关的预留相对较少，这就出现了要通过增加很多电源插板的方式才能满足多种家用电器的接入使用，采用外接电源插板的方式不仅存在一定的安全隐患，经常插板电源插头也极不方便，因而传统的机械式开关必将被新的科技产品所取代。

目前国内大部分家用电器开关仍旧是传统的机械式按键开关原因是传统式的电器开关开发周期短，制作成本低，方案成熟，因而在很长一段时间内，在国内市场上都是传统开关占据着主要的市场份额然而，随着人们生活条件的逐步提高，家用电器的价格不断降低，使得大部分家庭都能够负担的起这些家电的使用，但是当人们把一个个新的家电从市场搬到家后会发现一个新的问题，就是室内电源开关有限，必需外接电源插板方可使用，这使得家用电器使用的便利性大打折扣，重新装修布线又会带来很大的金钱投入，正因为如此，最近几年来很多公司已经开始投入研发团队开发综合性、智能化、便捷性、无线遥控家电开关的设计，智能化家电开关与传统的开关有着本质上的区别，智能化家电开关采用继电器控制，完全脱离了实际的传统开关，继电器开关的存在已经有了很长一段时间了，在很多遥控家电开关中已经得到了普及和应用目前市场上传统的遥控家电开关已经不能满足人们的对家电控制的要求了，传统的遥控器具有单一性，每种遥控器只能控制一种家用电器，随着家用电器的逐步增加，使得众多的遥控器很难去分辨，因而综合性、多用途的遥控器将是为了发展的方向在国外，20世纪末无线遥控开关系统以及得到推广和应用，比国内开发早了近20年，美国最早的蓝牙遥控开关并未用在家用电器上，而是用在工业的计算机上，我们熟知的笔记本电脑的蓝牙文件上传功能，蓝牙无线打印功能这些都是早期的典型蓝牙传输的应用。

进入二十一世纪以来，蓝牙技术已经被众多的厂商所应用，正是由于蓝牙的应用，使蓝牙技术由传统的工业应用发展到了日常应用，各种蓝牙控制设备也逐步被开发和推广应用蓝牙技术是一种短程无线数据与语音通信技术,具有使用方便、可靠性高、低成本、低功耗的特性,非常适合在智能家居中组建小型无线网络1.2 课题研究的目的和意义微电子技术、自动控制技术与通信技术的发展将人类社会带入了一个电子信息世界，各种电子控制系统应用于生活的每一个角落其中居住环境的智能化、人性化已经越来越受到青睐，电子科技的发展已经极大的便利了人们的生活，基于单片机与移动通信技术的蓝牙无线家电开关控制系统已经逐步在高端住宅场合得到了推广和应用并取得了一致的好评随着人们生活水平的提高，越来越多的家用电器被放置到自己的居住空间里面，家电的应用使人们生活水平得到了很大的提高，但是家电占用了较多的居住空间的同时，也为操作带了了一定的麻烦，或许你还在为一堆遥控器中找你要的那个的时候，在高端住宅的人们已经在用自己的智能来随意的开启自己的家电了采用智能进行家电的控制具有划时代的进步，因为蓝牙遥控的方式不再受到遥控器型号的限制，传统的家用电器开关需要匹配的遥控器才能进行有效的操作，当有了蓝牙遥控技术，所有的家电遥控器都可以扔到一边了，蓝牙遥控不仅节约了给遥控器更换电池所耗费的成本和时间，同时也使操作的便利性得到很大的提高。

综合蓝牙家电开关系统的各个设计层面和功能要求，本文利用ARDUINO控制技术、自动控制技术，蓝牙通信技术设计了一套以单片机为基础的无线家电开关控制系统本系统主要包括电源管理部分，单片机控制模块， HC-06蓝牙通信模块，自动控制模块4大部分组成本设计结构简单、工作可靠、价格低廉，控制灵活，应用性比较强因此，不仅在市场推广上有显著的实际意义，在学术研究上也有一定的教学与教育意义1.3 　系统的设计任务和要求蓝牙技术是一种短程无线数据与语音通信技术,具有使用方便、可靠性高、低成本、低功耗的特性,非常适合在智能家居中组建小型无线网络本设计采用ARDUINO单片机为主控芯片，结合HC-06蓝牙模块，通过软件编程结合硬件实物来完成一款无线家电开关控制系统的设计与制作此蓝牙遥控家电开关系统主要电路模块包括：ARDUINO最小系统、HC-06蓝牙模块、电源系统电路、继电器开关电路系统所使用的主要元器件包括：ARDUINO最小系统、HC-06工业级蓝牙模块、家用电器开关采用DC-5V松乐继电器开关本设计主要设计任务和要求包括：（1）系统接收到蓝牙发送的指令后能够正确的对指令解析；（2）家电开关开启和关闭通过继电器控制，通过继电器打开和关闭的声音，模拟对应电器的开启和关闭；（3）系统具备液晶显示界面，用来显示所控制家电的开启和关闭状态；（4）系统需要设计完成1路家电开关的开启与关闭控制，相互之间不能有干扰。

第二章 蓝牙家电控制系统选型2.1　系统设计方案比较与可行性论证经过大量查阅相关资料，本文选择以下三种设计方案进行分析和比较，然后进行相应方案的论证和可行性分析，最终选择一个可行性较高的方案作为系统最终的设计方案来进行设计方案一方案一采用NRF24L01无线射频方式进行遥控控制，采用此方案进行设计的硬件框图如图2-1所示NRF24L01射频模块51单片机发送终端单片机接收终端继电器家电开关NRF24L01射频模块图2-1 方案一系统框图图2-1为所选设计方案一的硬件设计框图，采用此方案进行设计具有设计成本低廉，开发难度低等优点，便于推广和应用；不足之处是发射终端同样需要单片机进行控制，远程控制需要随时随地携带控制设备，操作不便，同时由于没有相应的密码设置，容易被附近同样频段的遥控设备误操作方案二方案二采用GSM移动通信网络的方式进行远程控制，系统通过远程发送短信的模式实现家用电器的开启和关闭，采用此方案进行设计的硬件框图如图2-2所示移动终端单片机接收控制终端继电器家电开关SIM900A GSM模块图2-2 方案二系统框图图2-2为所选设计方案二的硬件设计框图，采用此方案进行设计具有操作灵活，不用携带额外控制器即可远程控制，同时控制不受距离限制的优点；不足之处是开发难度大，设计成本相对较高，通过短信进行控制需要缴纳一定的通信费用，在一些低端的住宅场合推广具有一定的难度。

方案三方案三采用蓝牙终端进行遥控控制，系统通过蓝牙实现家用电器开关的遥控开启和关闭，采用此方案进行设计的硬件框图如图2-3所示智能终端单片机控制终端继电器家电开关HC-05蓝牙模块图2-3方案三系统框图图2-3为所选设计方案三的硬件设计框图，采用此方案进行设计具有控制方便灵活，不用额外携带控制设备即可实现家用电器的开启关闭的操作，同时蓝牙遥控具有密码匹配在操作安全性上有很好的保证，同时又不需要缉拿相应的通信费用2.2　系统设计方案的选择通过以上三种方案的比较和分析论证，在当今人们追求生活便利作为主要目的的环境下，方案一虽然成本相对低廉，但是由于受制于安全性和操作的便利性，决定了以此方案为基础的设计不能很好的得到市场的认可，因而在三种设计方案进行对比后，首先排除了方案一方案二和方案三是目前家电开关无线控制系统最好的两种方案，两种方案各有千秋，方案三相比方案二开发难度低，开发周期短，推广相对容易，方案二由于需要借助于移动通信网络进行远程控制，因而需要收取一定的通信资费，同时一单停机会造成无法遥控控制的情况鉴于以上三种方案的对比，本文最终选择方案三作为整个系统的设计方案第三章 蓝牙家电开关控制系统软件设计3.1系统软件编程环境介绍  Arduino是一个能够用来感应和控制现实物理世界的一套工具。

它由一个基于单片机并且开放源码的硬件平台，和一套为Arduino板编写程序的开发环境组成 Arduino可以用来开发交互产品，比如它可以读取大量的开关和传感器信号，并且可以控制各式各样的电灯、电机和其他物理设备Arduino项目可以是单独的，也可以在运行时和你电脑中运行的程序（例如：Flash，Processing，MaxMSP）进行通讯Arduino板你可以选择自己去手动组装或是购买已经组装好的；Arduino开源的IDE可以免费下载得到   Arduino是2005年1月由米兰交互设计学院的两位教师David Cuartielles和Massimo Banzi联合创建的Massimo Banzi之前是意大利Ivrea一家高科技设计学校的老师他的学生们经常抱怨找不到便宜好用的微控制器 2005年冬天， Massimo Banzi跟David Cuartielles讨论了这个问题 David Cuartielles是一个西班牙籍晶片工程师，当时在这所学校做访问学者两人决定设计自己的电路板，并引入了Banzi的学生David Mellis为电路板设计编程语言两天以后，David Mellis就写出了程式码。

又过了三天，电路板就完工了这块电路板被命名为ArduinoArduino是一个基于开放原始码的软硬件平台，构建于开放原始码simple I/O介面版，并且具有使用类似Java，C语言的Processing/Wiring开发环境该平台由两部分组成：硬件(包括微处理器、电路板等)和软件(编程接口和语言)平台的两部分都是开源的，如果需。

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