引 言

隨著科技的快速發(fā)展與人們生活水平的不斷提高，智能家居[1]的概念逐漸進入公眾的視野，使得人們可以通過類似手機、平板等外部設備實時對家居進行查看控制，營造了更加舒適便捷的生活環(huán)境。智能家居是社會信息化發(fā)展的重要組成部分和表現(xiàn)形式，引導著家居產(chǎn)業(yè)朝著智能化、綠色化、標準化的方向發(fā)展。本系統(tǒng)是針對智能家居照明系統(tǒng)進行的設計。從節(jié)能環(huán)保角度考慮，選用能耗低，生命周期長，用料環(huán)保的LED 燈具；對于信息的傳輸，采用藍牙一種短距離的無線通訊技術，通過無線網(wǎng)絡來實現(xiàn)數(shù)據(jù)、命令等的雙向傳輸；結合發(fā)展實際，為實現(xiàn)智能家居照明系統(tǒng)的內(nèi)部程序設計，選用操作簡單，成本相對較低且實用性強的C51單片機。這些應用不僅能夠帶來更好的用戶體驗，而且能夠節(jié)約能源， 降低成本，保護環(huán)境。

1 LED燈智能控制原理

本系統(tǒng)采用STC89C51RC 單片機制作一個藍牙開關LED 燈的系統(tǒng)[2]，通過藍牙通信模塊與Android 智能手機相連接， 再利用所開發(fā)的App 控制三個LED 燈的開關，從而實現(xiàn)對燈的智能開關控制，無需到固定的開關處進行開燈及關燈的手工操作。智能手機可以同時控制三個LED 燈，且這三盞燈的開關互不影響、相互獨立。其通信示意圖如圖 1 所示。

2 智能控制系統(tǒng)的方案設計

2.1 智能控制系統(tǒng)的硬件設計

硬件設計分為單片機選擇設計、藍牙模塊的選擇設計、其余元器件的選擇設計三部分。具體描述如下：

(1) 單片機的選擇

選用 STC89C51RC 單片機，STC89C51RC 是采用 8051核的在系統(tǒng)可編程芯片（In System Programming，ISP），最高工作時鐘頻率為 80 MHz。供電系統(tǒng) [3] 采用集成式穩(wěn)壓模塊LM7805，該模塊具有成本低、轉換率高的特點，適用于小項目的制作，穩(wěn)壓范圍為 6 ～12 V，用此設計可以搭配六節(jié)干電池以及 2 s/3 s 的鋰電池模塊進行供電，可移植性較強。如果需要外接 5 V 大功率用電器，可以采用LM2596S 模塊。

(2) 藍牙模塊的選擇

選用HC-06 藍牙模塊，其工作電壓為 3.3 V，無線接收發(fā)射頻率為 2.4 GHz，體積為 27 mm 13 mm 2 mm，模塊內(nèi)置 8 M Flash，功能強大，用戶可定制軟件，適用于各種藍牙設備，藍牙模塊技術可參考文獻 [4]。

(3) 其余元件選擇

控制系統(tǒng)的元件包括 10 μF 電解電容、10 kΩ 色環(huán)電阻、1 kΩ 色環(huán)電阻、DIP40 單片機插座、22 pF 瓷片電容、11.059 2 MHz 晶振、7 cm9 cm 萬孔板、2.5 mm 排針、自復位按鍵、DC 5 V 的電源座、DC 5 V 的USB 電源線、LED 電源指示燈、3 個 LED 發(fā)光二極管、焊接跳線、4.7 kΩ 排阻、杜邦線、導線、1 kΩ 色環(huán)電阻、焊錫絲。

控制系統(tǒng)硬件電路如圖 2所示，其中含有晶振模塊和復位模塊。復位模塊由 4腳按鍵加 1μF的電解電容和 10kΩ 的上拉電阻組成，當按下開關的瞬間，該模塊以一個較長的時間段給單片機復位管腳一個高電平，使單片機內(nèi)部程序重啟， 防止程序跑飛， 保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定。晶振模塊由11.0592MHz的晶體振蕩管和 2個震蕩電容組成，電容的取值范圍一般為 22 pF ～30 pF，目的是給系統(tǒng)一個持續(xù)穩(wěn)定的時鐘頻率 [5]。該模塊需要接單片機的特定管腳，如復位模塊需要接單片機的RST 管腳，否則無用。此外，晶振電路需接特定的晶振管腳。

2.2 智能控制系統(tǒng)的軟件設計與實現(xiàn)

系統(tǒng)由單片機控制部分和 Android 系統(tǒng)的App 組成。用戶可以通過Android 系統(tǒng)的App 對LED 燈進行無線控制，同時單片機控制部分執(zhí)行該指令[6]?？刂葡到y(tǒng)流程如圖 3 所示。

用戶打開Android 手機程序界面，系統(tǒng)顯示如圖 4 所示。打開手機藍牙，連接到單片機藍牙模塊，通過手機界面控制LED 燈的開關，完成控制系統(tǒng)的測 試。該系統(tǒng)智能控制的實現(xiàn)通過 C 語言編程，在 Keil C51 環(huán)境下完成 程序的編譯和調(diào)試，通過燒錄軟件 將程序燒錄到單片機中。

3 結 語

基于 Android 的智能 LED 開關遠程控制系統(tǒng)具有穩(wěn)定性 好、成本低、操作簡單的特點，給用戶帶來更便捷、舒適的生 活體驗，大大豐富了人們的生活，提高了人們的生活質量。目 前系統(tǒng)處于可在一定范圍內(nèi)控制 LED 燈的階段，而對于遠距 離控制 LED 燈的開關，則尚未實現(xiàn)，還有待于進一步的研究。