广州应用科技学院 526000
摘要;基于蓝牙技术、 MCU、红外发射机和接收技术,建立了基于无线传感器的智能切换控制系统。本系统主要包括计算机的数据处理和下位机的数据采集。其中,下位机采用红外遥控器、无线蓝牙、 MCU、马达驱动器等组成。计算机主要包括信息接收、信息处理、信息存储、查询、校核等。该系统具有清晰的思想、简洁的硬件架构、良好的稳定性能和广泛的应用前景。
关键词:红外遥控开关;蓝牙控制技术;无线传感网络;51单片机
0引言
伴随着信息技术的发展及人们生活水平的提高,人们对住宿环境的需求正在由追求空间的宽广、室内装饰华丽,转变为提高生活的品质和智能化程度转变。智能家居等智能化产品是以智能开关为基础,以往的开关存在过压保护、控制烦琐、远程控制难等问题,新型的智能开关具有相互控制、照明显示、多种操作、本位控制、断电保护、自动夜光等多项功能。为此,如何向新型智能开关方向转变,我们提出了以下模型。
为了解决上述问题,本文提出了一种基于物联网工程的智能开关控制系统模型,该模型以STC89C52RC单片机为核心,设计智能开关,该模型由网络设备(调制解调器、无线路由器等)、终端设备(智能家庭控制主机、各种家用电器等)、遥控设备(远程的或分布在不同房间的手机、PAD等)组成。利用计算机网络,智能家居系统中的各种组成要素相互关联并协同工作,实现数据传输与资源共享。
1模型的硬件设计
1.1蓝牙控制模块
蓝牙模块HC-05采用了蓝牙技术,取代了传统的串口线路,在室内50米内,没有任何的外部线路,没有任何的外部电路,没有明显的隔离,没有强大的 EMI (例如100个以上的蓝牙),并且蓝牙模块的频率与适配器的频率标准一致,在蓝牙模块的天线周围没有接收到的信号。
HC-05的发射距离为10米,HC-05的正电极连接到+5 V, GND连接到 MCGND, TXD连接到P30端口, RXD连接到P31端口。
舵机:舵机的正极连接于+5 V的单片机,负极 MCU的 GND,而信号线连接到 MCU的 I/O端口。只有 P1.0- P1.7端口才能进行连接。该模式采用 P1.1端口。
1.2串口通讯:
同步通讯:同步通讯是一种比特同步通讯技术,它需要发送和接收端的同步时钟信号,并在传输信息的前端加上一个特殊的同步符号,以保证收发端的同步,然后在同步时钟的控制下,逐个地进行发送和接收。第一种是网络同步,通过一种很准确的主时钟来同步网络中的每一个节点。
异步通讯:当一个字符被传送时,不同的字符间的空隙可以是任何的。但接收者必须随时准备接受。传送方可以在任何时间点开始传送字符,所以每个字符的开头和结尾都要加上标记,也就是增加起始和终止,这样接收者就可以准确地收到每个字符。异步通讯的优点在于通讯设备简单,价格低廉,但却不能有效地进行通信。
1.3红外控制模块
红外通讯由红外发射机和接收机构成,本课题的红外发射机是一种常用的38 KHz的红外遥控设备。HS0038具有接收红外线信号,具有放大、检测功能.经整形后的 TTL电平,由单片机识别。通过特定的运算法则,由单片机对接收到的资料进行译码。然后就能知道遥控器的参数了。需要指出的是,HS0038的输出数据刚好与发送端的水平相反。该系统能实时监视模组在传输方向上的出现和消失,并具有可调整基准电压的特性,使得它能对所监视的距离进行攻击,并具有 TTL级。
1.4单片机集成电路模块
STC89C52是一款低功耗,高性能的8位CMOS8位单片机,其在系统上有8 K的可编程 Flash内存。在单片上,STC89C52采用灵活的8比特 CPU和可编程 Flash,提供了一种灵活、高效的嵌入式应用系统。STC89C52具备下列标准的性能:8 K字节 Flash、512字节 RAM、32比特 I/O端口、看门狗定时器、4 KBEEPROM、MAX810复位、16位定时/计数器、6向量2阶中断、全双工串行接口。
2模型的软件设计
2.1软件介绍
该系统采用 C语言,对数据的接收和分析,并对其进行了相应的处理。首先,本文使用了 MYSQL数据库,对数据进行了大量的存储,并利用 C语言对其进行了简单的分析。而软体和硬件的结合,则是以 C的 serpial控件为主,利用 C语言实现与下位机的串口通信。
2.1.1基础功能
登录模块:我们设置了一个登录模块,目的是为了防止任何人使用软件。我们设定了帐号口令和验证码三项验证,以保证软体的安全。
台式机模组:将家中各类智能家居的控制台,整合在一起,形成多个模组,如窗帘、智能开关等。
查询模块:提供一天的天气连接,用户可以根据当天的天气来调节窗帘的遮光程度,同时,系统还会根据用户的使用情况,分析出相应的变化,从而给出一个合理的调整方案。
2.2.1红外遥控模块
在进行红外译码前,应简单地介绍一下本课题所使用的红外遥控编码方法。远程控制传输一套完整的数据集,第一个由9毫秒高电平和4.5毫秒低电平构成的前导,随后是8比特的地址代码和它的反代码,最后是8比特运算代码和它的反代码。特定的编码方法是脉冲宽度调制序列代码,其高电平056 ms,低电平056 ms代表二进制0,其低电平为0.56 ms,高电平为168 ms。
遥控设备发送一组完整数据
在此模式下,红外线遥控器是用来控制微处理器工作的,为了更好的完成按钮的功能,红外接收端连接在单片机的外部断路器0针上,并且远程控制采用脉冲宽度调制,为了更准确的记录脉冲宽度,必须启动计时器的功能。遥控接收控制流程图
2.3.1蓝牙遥控模块
在 HCI, LMP,L2CAP, SDP,D-Bus的基础上,利用L2CAP程序和 Bluetooth kernel的底层调试。并对 BluetoothHC-05的一些参数进行了修改:
AT+ NAME= Bluino#00:将蓝牙模块命名为“HC-05”,并将其命名为“HC-05”。
AT+ BAUD=115200,0,0:将波特率改为115200 (Arduino Uno, Bluino,Mega2560)
AT+ BAUD=57600,0,0:将波特率改为57600 (Arduino Nano, Leonardo, Micro,ProMini3V3/5 V, Duemilanove)
AT+ POLAR=1,0:状态管脚状况的变化
此外,可以在配对时修改口令,即 AT+ PSWD= xxxx。
3结语
在“可靠性和稳定性”的基础上,本系统的设计体现了如下特点:
最后,本文根据本设计所面对的家居环境,采用了蓝牙技术,以取代传统的数据线路,实现了主机与下位机之间的通信。Bluetooth是一种低成本、高容量的短程无线通讯标准。该方案采用的蓝牙模块的通讯距离达到100米,能够满足该系统的性能需求。
单片机品种多,功能强,可靠性高,能满足各种智能设备的各种需求,并具有一整套从硬件到软件的一整套按位操作系统;而且还有乘法和除法,因为大部分八位 MCU都没有乘法运算的能力,所以在做乘法运算时,需要编写一些程序来调用,非常的不方便。同时,在 RAM中,还专门设置了两种不同的地址间隔,非常的灵活,这对于用户来说,无疑是一种非常便利的选择。
智能切换控制系统是智能化的第一要务,我们也目睹了很多由个人或其它因素引起的意外,采用无线智能控制的方法,可以有效地控制家用开关的运行,避免了以往的开关浪费资源、操作单一的问题,而且可以在系统的界面上实时显示各个灯具的运行状况,方便使用者进行直接的操作,从而为使用者提供更高的智能化和人性化体验。本文是以当前物联网技术发展的现状为基础,对此进行了一些探讨,并提出了一些建议,但也仅是基于目前物联网工程发展所得出的成果总结而成,希望相关学者批评指正。
4参考文献
[1]机械工业出版社《物联网技术概论》
[2] 大学生论文联合库《智能小车检测仪的设计与实验》
[3] 大学生论文联合库《智能家居烟雾报警系统的设计与实现》
[4] 大学生论文联合库《智能家居系统的发展》
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