CN207625577U - 基于蓝牙的无线传输控制*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于蓝牙的无线传输控制***，包括单片机、移动终端，以及分别与单片机连接的家电控制电路、报警电路、LCD液晶显示屏、可燃气体检测电路和蓝牙模块；蓝牙模块用于接收来自移动终端的控制指令，与单片机之间通过串口通信完成数据的传输；单片机用于处理可燃气体检测电路的检测信号、解析蓝牙模块的控制指令和输出控制信号，通过控制对应的单片机输出端的状态来实现对家电控制电路、报警电路的控制。本实用新型采用单片机和蓝牙技术实现多路家电的一体化智能控制，操作界面简单直观，不易出错，控制响应时间短，对不同家电的控制过程相互之间无干扰。

Description

基于蓝牙的无线传输控制***

技术领域

本实用新型涉及家用电器的智能控制技术，具体为基于蓝牙的无线传输控制***。

背景技术

家用电器已然变成人们生活中不能缺少的电子产品，跟随着科学技术的不断进步，不同种类的家电逐步被消费者投入使用，因此家庭里面的用电接口就会变得紧张。为了解决这个问题，让更多的电器可以使用就必须利用插线板，但是过多的插线板投入使用会给人们的生活带来一定的安全隐患，可能会造成触电危险、插线板老化或者功率过高引起的插线板起火而引起火灾等等。所以，如何能够更好地满足多路家电一体化智能控制的同时又尽量不存在安全隐患，这是一个亟需解决的问题。

近年，很多科技公司开始研究开发智能家电控制***，但基本以自家公司生产的家电为基础来进行开发，属于一个相对独立的***，仍然无法实现家庭多路家电一体化的智能控制。目前市场上还出现了一款带遥控功能的插线板，能够同步控制多路家电的开关，但是这款插线板存在以下几个缺点：没有一个很直观的操作界面，需要使用者记住遥控器上的每一个按键对应着哪一个家电，在刚开始使用或记错按键与家电的对应关系时，极大可能会出现误操作，而且只能单一地控制家电的开关，无法控制照明***的亮度，也无法显示各家电的实时状态等等，这些因素导致这一款产品目前还不能很好地满足消费者对于智能控制的需求。

发明内容

为解决现有技术所存在的技术问题，本实用新型提供基于蓝牙的无线传输控制***，采用单片机和蓝牙技术实现多路家电的一体化智能控制，操作界面简单直观，不易出错，控制响应时间短，对不同家电的控制过程相互之间无干扰。

本实用新型采用以下技术方案来实现：基于蓝牙的无线传输控制***，包括单片机、移动终端，以及分别与单片机连接的家电控制电路、报警电路、LCD液晶显示屏、可燃气体检测电路和蓝牙模块；蓝牙模块用于接收来自移动终端的控制指令，与单片机之间通过串口通信完成数据的传输；单片机用于处理可燃气体检测电路的检测信号、解析蓝牙模块的控制指令和输出控制信号，通过控制对应的单片机输出端的状态来实现对家电控制电路、报警电路的控制。

优选地，所述家电控制电路包括照明***控制电路、电器开关控制***控制电路及电机控制***控制电路，照明***控制电路通过电阻R2与单片机的输出端连接；电器开关控制***控制电路通过三极管Q1与继电器RL1串联的开关电路与单片机的输出端连接；电机控制***控制电路通过三极管Q2、继电器RL2组成的第一开关电路，以及三极管Q3、继电器RL3组成的第二开关电路与单片机的输出端连接，第一开关电路闭合时电机正转，第二开关电路闭合时电机反转；报警电路包括蜂鸣器，蜂鸣器通过三极管Q4及串联在三极管Q4基极的电阻R6与单片机的输出端连接。

优选地，所述可燃气体检测电路包括可燃气体传感器、AD转换模块，AD转换模块连接在可燃气体传感器与单片机之间。

优选地，所述基于蓝牙的无线传输控制***还包括用于供电的电源处理电路；所述电源处理电路包括依次连接的变压器、整流滤波电路及稳压输出电路，或者包括相连接的电源适配器和稳压输出电路。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型无线传输控制***以家庭家电作为控制对象，在无线技术方面对于通信距离的要求不高，蓝牙通信已经能够满足对通信距离的要求。利用蓝牙模块将手机或IPAD等发送过来的数据指令以串口通信的方式传输给控制端；控制终端选用单片机，用于完成HC-05蓝牙串口通信模块所接收到的数据指令的分析和家电控制指令的发送；选用LCD液晶显示屏作为显示终端，当***中相应执行终端的实时运行状态发生变化时，显示终端可以实时刷新执行终端的当前运行状态，有利于判断***出现问题时是控制终端出现问题还是外部电器出现问题。

2、无线遥控技术选用蓝牙技术，而非GSM远程控制，不需要使用额外的控制端，只需要具有蓝牙功能的手机、笔记本或IPAD等人们日常使用的智能电子产品就可以对家电进行无线控制。同时，这些智能电子产品上都有着一个非常直观的操作界面，不易出现误操作的现象。

3、整个无线传输控制***只占用一个220V市电接线插口，却能控制三路家电***及可燃气体检测电路，第一路家电***是亮度可调的照明***，第二路家电***是电器开关控制***，第三路家电***是正反转可调的电机控制***；蓝牙通信范围不小于100平方米，控制响应时间小于1秒钟，对不同家电的开关等控制过程，相互之间没有干扰或者串码。

4、能够实时地监测室内可燃气体的浓度，一旦可燃气体发生泄露，室内空气中可燃气体浓度到达一定浓度后，单片机就会控制报警电路进行声音报警，满足人们对燃气状态安全监控的需求。

附图说明

图1是本实用新型的原理框图；

图2是单片机电路的电路图；

图3是蓝牙模块与单片机电路的连接关系图；

图4是蓝牙模块的电路图；

图5是可燃气体检测电路与单片机电路的连接关系图；

图6是LCD液晶显示屏与单片机电路的连接关系图；

图7是家电控制电路与单片机电路的连接关系图；

图8是电源处理电路的一种原理框图；

图9是电源处理电路的另一种原理框图；

图10是稳压输出电路的电路图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

本实用新型基于蓝牙的无线传输控制***主要基于STC89C52单片机、HC-05蓝牙串口通信模块(即蓝牙模块)和移动终端来设计；蓝牙通信采用点对点配对的连接方式，上位机选择移动终端(如手机)并设置为主机模式，下位机选择由HC-05蓝牙串口通信模块和单片机电路共同构成的控制终端，设置为从机模式。

整个***的设计原理框图如图1所示，在硬件结构上主要包括单片机电路、电源处理电路、家电控制电路、报警电路、LCD液晶显示屏、可燃气体检测电路和蓝牙模块，单片机电路分别与家电控制电路、报警电路、蓝牙模块、LCD液晶显示屏、可燃气体检测电路连接。其中家电控制电路包括照明***控制电路、电器开关控制***控制电路及电机控制***控制电路；蓝牙模块负责接收来自移动终端的控制指令，与单片机电路之间通过串口通信完成数据的传输；单片机电路为***的控制终端，用于解析蓝牙模块的控制指令和输出控制信号，通过单片机控制对应输出端的状态来实现对家电控制电路、报警电路的控制。

单片机电路主要包括51单片机、复位电路和11.0592M晶振电路。如图2，U1为DIP40封装的STC89C52单片机，X1是一款频率大小为11.0592M晶体振荡器，可以准确地计算出9600MHz波特率，使得单片机和蓝牙模块之间进行串口通信时候的误码率更低，数据传输更稳定，C1和C2两个瓷片电容用于辅助晶振起震；P0-P3是单片机的4组32个准双向IO口，用来作为输入和输出控制，VCC(40引脚)接电源电压，VSS(20引脚)为接地端，RST(9引脚)为复位输入端，用于单片机的复位，RXD(10引脚)和TXD(11引脚)为通讯串口，XTAL1(19引脚)和XTAL2(18引脚)为晶振电路端口。复位按键、电容C3和电阻R1组成51单片机的经典复位电路，复位电路是单片机电路中不能缺少的一部分，主要作用是在***不断电的情况下能够实现初始化。复位按键用于强制***复位，51单片机的复位功能是由高电平使能的，按下复位按键后，电路通过10μF的电容快速放电，使得RST引脚由低电平变成高电平，完成单片机的复位动作。当复位按键不被按下时，电路经过10KΩ的电阻快速放电，使得RST引脚由高电平变回低电平，停止单片机的复位动作。

HC-05蓝牙串口通信模块可应用于和各种自带蓝牙功能的智能终端配对，例如手机、笔记本电脑和IPAD等。HC-05蓝牙串口通信模块可在4800-1382400波特率范围内进行通信，本***用5V向其供电。这一款蓝牙模块有着两种不同的工作方式，分别为AT指令响应模式和自动连接模式。在AT指令响应模式下，可通过AT指令集来改变参数的设定和控制命令的发送；在自动连接工作模式下，又分为主模式和从模式，根据使用者已经设置好的模式进行相互通信。蓝牙模块与单片机的RXD通讯串口、TXD通讯串口连接，如图3所示。蓝牙模块主要包括HC-05主从一体蓝牙芯片、3.3VLDO稳压电路和工作状态指示灯电路D1，如图4所示，MAX3232收发器与蓝牙芯片HC-05的连接方式是共电源共地，且RXD管脚和TXD管脚互连，而P1用于引脚引出排阵；U3为HC-05蓝牙串口通信芯片，此芯片内部自带有MCU，本实用新型只用其蓝牙通信功能，MCU输出控制引脚均做悬空处理，模块TX和RX引脚为串口通信引脚分别接到单片机的RX(P30口)和TX(P31口)；按键SW-PB为模块工作状态设置键，按键按下模块PIO11引脚接通高电平，模块进入AT指令响应模式，此时即可对蓝牙模块进行相应的操作，为了方便***开机自动进入设置模式，此引脚也可以直接接到DC3.3V。

在移动终端，如安卓手机内安装蓝牙串口助手这一现有技术中能够实现串口通信调试的软件，从而连接蓝牙设备，实现搜索、配对、连接、数据传输等功能。使用这一款现有技术中成熟的软件能够进行蓝牙串口的通信测试，完成与手机蓝牙串口的相互连接。蓝牙串口助手的主要功能为：发现和连接蓝牙串口模块；接收和发送数据；可选择ASCII码显示或者是HEX十六进制显示；发送十六进制数据；将串口接收到的数据保存成txt文件；对发送和接收的字节进行计数。本***中有3路家电***是直接由蓝牙控制的，分别是照明***、电器开关***和电机控制***，为了使得操作界面简单直观，手机的蓝牙串口助手软件上一共设置了8个虚拟按键，其名称分别是亮度增加、亮度降低、关闭照明、电器开启、电器关闭、电机正转、电机反转和电机关闭，相对应的指令分别是0X12、0X13、0X14、0X01、0X02、0X03、0X04和0X05。本实施例的控制对象是照明灯、家电、窗帘和可燃气体传感器，对于照明灯，利用蓝牙指令修改单片机内控制照明灯PWM的参数；对于家电，利用蓝牙指令控制与家电相连接的继电器的吸合；对于窗帘，利用蓝牙指令控制电机H桥电路的电流流向；对于可燃气体传感器，利用传感器输出电压与单片机预定值的比较来控制报警动作。

可燃气体检测电路与单片机电路的连接关系如图5，包括可燃气体传感器、AD转换模块，AD转换模块连接在可燃气体传感器与单片机之间。采用MQ-5可燃气体传感器检测可燃气体浓度，MQ-5可燃气体传感器在可燃气体浓度越大的环境下，输出的电压就越大，传感器输出电压的范围是0.1-4.95V，如果电压在0.1-0.3V之间说明空气相对无污染，一旦超过4V则表明此时可燃气体浓度较高。而AD转换模块采用AD0809转换模块，是一种8位的模数转换模块，使用的是CMOS工艺，封装了28个引脚，8路模拟信号输入，输入电压范围是0-5V，模数转换时间为100μs，AD0809转换芯片内具备一个三态输出数据锁存器，能够直接和数据总线连接。在图5中，可燃气体传感器的输入端与AD转换模块的IN3引脚相连，AD转换模块的CLK、STR、OE和EOC这四个信号控制引脚与51单片机的P3口相连，AD转换模块的OUT1-OUT7数字量输出口与51单片机的P1口相连；其工作原理是：当传感器检测到环境中可燃气体浓度发生变化时，传感器的输出电压会发生变化，同时输出到AD转换模块的模拟量也会随之发生变化，模拟量经过AD转换模块后变成数字量，再输出到单片机进行数据分析，一旦实时数字量高出预定值，单片机就会立即发出相应的指令，控制***中的报警电路执行报警操作。

LCD液晶显示屏选用LCD12864液晶屏，自带中文字库，可以显示4行32个中文汉字，且设有用于调节显示屏对比度的可调电位器，可调电位器优选10K阻值。图6示意了LCD液晶显示屏与单片机电路的连接关系，VDD脚接***电源，GND脚接地，VR脚为液晶对比度调节引脚，外接10K电位器进行调节控制，液晶RS、A0和R/W引脚为信号控制引脚，用来控制液晶数据传输的时序，液晶D0-D7脚为液晶数据输出端口。本实用新型的液晶显示采用并行输出模式与单片机进行数据通信，采用并行通信方式的数据传输速率更快，数据更稳定。液晶显示屏的作用不仅可以实时地观察家电当前运行状态，还可以让使用者迅速地判断出***故障来源。

三路家电控制电路、报警电路与单片机电路的连接关系如图7所示，照明***控制电路通过电阻R2与单片机的输出端连接，电器开关控制***控制电路通过三极管Q1与继电器RL1串联的开关电路与单片机的输出端连接，电机控制***控制电路通过三极管Q2、继电器RL2、三极管Q3、继电器RL3组成的双开关电路与单片机的输出端连接，三极管Q2、继电器RL2组成的第一开关电路闭合时电机正转，三极管Q3、继电器RL3组成的第二开关电路闭合时电机反转，报警电路的蜂鸣器通过三极管Q4及串联在三极管Q4基极的电阻R6与单片机的输出端连接。图7中Q1、Q2和Q3为PNP三极管，用来控制继电器的通断，当单片机输出高电平时三极管的PN结为高阻状态，继电器无法吸合，继电器和外部电路无法构成通电回路，家电处于关闭状态。当单片机输出低电平时，三极管的PN结导通，继电器通电后开关接合，家电开关接入市电回路，家电处于导通状态。Q4也是一种PNP三极管，用于驱动蜂鸣器。由于蜂鸣器的驱动电流是mA级别的，而51单片机的I/O口的驱动电流只有μA级别的，所以如果只用单片机驱动蜂鸣器，蜂鸣器则无法鸣叫。因此要用三极管Q4对驱动电流进行放大，同时配合1K电阻降低流入单片机内部的电流，才能更有效的驱动蜂鸣器。

***接通电源后，首先需要对***各个控制部件进行初始化，***的初始化主要是完成单片机端口电平的赋值初始化，液晶显示屏的初始化主要是读写操作以及显示界面的赋值初始化，蓝牙通信串口的初始化主要是完成蓝牙模块的启动和配对。完成***初始化后，手机蓝牙和蓝牙模块开始互连，配对成功后，进行控制相应家电电路，执行相对应的指令操作。HC-05蓝牙串口通信模块上有一个匹配指示灯，如果与另外一个蓝牙模块成功配对连接，指示灯会每隔一秒钟亮一次；反之，指示灯会以一种比较快的频率闪亮。

对于电源处理电路，可以把220V交流电压通过变压器进行降压处理，转变成12V交流电压，然后经整流桥电路把交流电压变为直流电压，再通过滤波、稳压后实现DC5V电压输出，此方案的硬件框图如图8所示，即包括依次连接的变压器、整流滤波电路及稳压输出电路；也可以采用电源适配器对交流220V市电进行降压稳压处理，再经稳压电路实现DC5V电压输出，此方案的硬件框图如图9所示，即包括相连接的电源适配器、稳压输出电路。以上两个方案都能够满足本实用新型对电源电压的要求，可是方案一将高电压转换低电压部分存在着安全隐患，稍有疏忽就可能造成触电事故，因此如果采用方案一进行电源处理电路设计就需要在设计过程中要做到仔细谨慎，强电部分要做好绝缘屏蔽工作。而采用方案二设计相对简单，目前市场上已经密封到绝缘外壳里面的各种规格的电源适配器都能买到，而且价格较低，由220V交流电到DC5V输出部分可以采用市场上现有的电源适配器完成。本实施例优选方案二对电源处理电路进行设计，且采用图10所示的稳压输出电路对电源适配器转换后直流电压进行稳压输出。图10中J1为电源适配器输入口，C1和C2两个铝电解电容用于过滤电源电路的低频杂波干扰，C3瓷片电容用于过滤电源电路的高频杂波干扰，LM7805是DC5V直流稳压芯片，用于保证无论前端输入电压如何波动，输出电压稳定在4.95-5.05范围内；实测效果，输出电压稳定在5.03V。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.基于蓝牙的无线传输控制***，其特征在于，包括单片机、移动终端，以及分别与单片机连接的家电控制电路、报警电路、LCD液晶显示屏、可燃气体检测电路和蓝牙模块；蓝牙模块用于接收来自移动终端的控制指令，与单片机之间通过串口通信完成数据的传输；单片机用于处理可燃气体检测电路的检测信号、解析蓝牙模块的控制指令和输出控制信号，通过控制对应的单片机输出端的状态来实现对家电控制电路、报警电路的控制；

所述家电控制电路包括照明***控制电路、电器开关控制***控制电路及电机控制***控制电路，照明***控制电路通过电阻R2与单片机的输出端连接；电器开关控制***控制电路通过三极管Q1与继电器RL1串联的开关电路与单片机的输出端连接；电机控制***控制电路通过三极管Q2、继电器RL2组成的第一开关电路，以及三极管Q3、继电器RL3组成的第二开关电路与单片机的输出端连接，第一开关电路闭合时电机正转，第二开关电路闭合时电机反转；报警电路包括蜂鸣器，蜂鸣器通过三极管Q4及串联在三极管Q4基极的电阻R6与单片机的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的基于蓝牙的无线传输控制***，其特征在于，所述可燃气体检测电路包括可燃气体传感器、AD转换模块，AD转换模块连接在可燃气体传感器与单片机之间。

3.根据权利要求2所述的基于蓝牙的无线传输控制***，其特征在于，所述可燃气体传感器为MQ-5可燃气体传感器。

4.根据权利要求1所述的基于蓝牙的无线传输控制***，其特征在于，所述蓝牙模块为HC-05蓝牙串口通信模块。

5.根据权利要求1所述的基于蓝牙的无线传输控制***，其特征在于，所述LCD液晶显示屏为自带中文字库的LCD12864液晶屏。

6.根据权利要求5所述的基于蓝牙的无线传输控制***，其特征在于，所述LCD12864液晶屏的液晶对比度调节引脚VR外接可调电位器。

7.根据权利要求1所述的基于蓝牙的无线传输控制***，其特征在于，所述基于蓝牙的无线传输控制***还包括用于供电的电源处理电路，所述电源处理电路包括依次连接的变压器、整流滤波电路及稳压输出电路。

8.根据权利要求1所述的基于蓝牙的无线传输控制***，其特征在于，所述基于蓝牙的无线传输控制***还包括用于供电的电源处理电路，所述电源处理电路包括相连接的电源适配器和稳压输出电路。

9.根据权利要求1所述的基于蓝牙的无线传输控制***，其特征在于，所述单片机为51单片机；51单片机的复位输入端设有复位电路，晶振电路端口设有11.0592M晶振电路。