基于物联网工程的智能开关控制系统的研究

基于物联网工程的智能开关控制系统的研究

何雅楠

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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