蓝牙家电控制软件设计

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第 2 页 共 4 页目录第 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第 3 页 共 4 页第 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手机厂商所应用，正是由于手机蓝牙的应用，使蓝牙技术由传统的工业应用发展到了日常应用，各种手机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。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第 4 页 共 4 页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手机来随意的开启自己的家电了。采用智能手机进行家电的控制具有划时代的进步，因为手机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，当有了手机蓝牙遥控技术，所有的家电遥控器都可以扔到一边了，手机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，手机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：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第 5 页 共 4 页（1）系统接收到手机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。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第 6 页 共 4 页第二章 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。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，系统通过手机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。单片机接收终端51 单片机发送终端 NRF24L01 射频模块NRF24L01 射频模块继电器家电开关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第 7 页 共 4 页图 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，通过手机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。方案三方案三采用手机蓝牙终端进行遥控控制，系统通过手机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。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，单片机接收控制终端移动手机终端SIM900A GSM 模块 继电器家电开关单片机控制终端智能手机终端HC-05 蓝牙模块继电器家电开关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第 8 页 共 4 页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