(西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院 甘肅 蘭州 730124)

基于Android和Bluetooth設(shè)計(jì)的智能風(fēng)扇

呂斌輝馬文馮景韜

(西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院甘肅蘭州730124)

針對(duì)大部分傳統(tǒng)風(fēng)扇存在有許多弊端，如：遙控器的種類數(shù)量多、不通用等。為了解決傳統(tǒng)風(fēng)扇的問(wèn)題，本文提出一種基于Android和Bluetooth設(shè)計(jì)的智能風(fēng)扇方案。該方案利用Android技術(shù)，硬件部分與Bluetooth技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。任何使用者都可通過(guò)手機(jī)上的APP或PC端控制風(fēng)扇。方案的設(shè)計(jì)旨在于節(jié)約生產(chǎn)成本。

Bluetooth技術(shù)；溫度控制：Android開(kāi)發(fā)

隨著經(jīng)濟(jì)能力的增強(qiáng)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)生活和工作條件愜意程度的要求，也日益變高。與此同時(shí)，伴隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能產(chǎn)品和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也在不斷取得新的突破，特別是Android、藍(lán)牙和單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，為智能風(fēng)扇提供了有力的技術(shù)支持。鑒于以上原因，智能風(fēng)扇的重要性就不言而喻了。

一、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

(一)設(shè)計(jì)思路

首先，接通單片機(jī)上的電源開(kāi)關(guān)，再利用手機(jī)APP軟件進(jìn)行模式的選擇，利用硬件電路中Bluetooth部分用于獲得用戶手機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的命令。命令有兩種模式：智能模式與非智能模式?？傮w架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

(二)設(shè)計(jì)分析

在對(duì)智能風(fēng)扇的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，需要確定系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。智能風(fēng)扇的制作可分為上位機(jī)藍(lán)牙應(yīng)用程序的編寫(xiě)和下位機(jī)硬件電路的焊接與單片機(jī)C語(yǔ)言程序的編寫(xiě)。智能風(fēng)扇的工作過(guò)程：用戶使用手機(jī)或按鍵開(kāi)啟風(fēng)扇后，默認(rèn)啟用溫度控制調(diào)檔，溫度采集模塊將周圍的溫度信息傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)溫度的高低，控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速；若啟用藍(lán)牙控制調(diào)檔，此時(shí)風(fēng)扇將不受溫度控制，用戶可以在手機(jī)上隨意的設(shè)置風(fēng)扇的檔位。根據(jù)需求可以分為智能模式和非智能模式兩種：智能模式是利用溫度模塊DS18B20采集溫度數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速；非智能模式是利用藍(lán)牙通信，當(dāng)利用手機(jī)藍(lán)牙控制調(diào)檔時(shí)，可以通過(guò)上位機(jī)軟件隨意切換風(fēng)扇的檔位，在上位機(jī)軟件中設(shè)計(jì)三個(gè)調(diào)位：一檔、二檔、三檔。利用單片機(jī)中數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度，同時(shí)在上位機(jī)中設(shè)置一個(gè)模式切換按鈕和一個(gè)開(kāi)關(guān)按鈕：模式切換按鈕是用于切換手機(jī)藍(lán)牙控制調(diào)檔還是溫度控制調(diào)檔；開(kāi)關(guān)按鈕是用于風(fēng)扇開(kāi)啟或關(guān)閉可以由按鍵或者手機(jī)藍(lán)牙控制。

二、智能風(fēng)扇的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的整體軟件設(shè)計(jì)主要分為兩大部分：能風(fēng)扇分為上位機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和下位軟件硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩大方面。上位機(jī)采用Eclipse、C、Java進(jìn)行對(duì)智能風(fēng)扇的軟件開(kāi)發(fā)，由于下位機(jī)使用STC89C52系列單片機(jī)，故采用C語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)。智能風(fēng)扇系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)方法，利于后期的維護(hù)與升級(jí)。

(一)上位機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能風(fēng)扇的上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)以Eclipse為主要的開(kāi)發(fā)集成環(huán)境，使用Java語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)。主要是在Android平臺(tái)中開(kāi)發(fā)控制藍(lán)牙的相關(guān)程序，完成對(duì)風(fēng)扇智能控制。將Android工程中生成的APP下載并安裝到Android手機(jī)上，應(yīng)用軟件的名稱為風(fēng)扇控制平臺(tái)，打開(kāi)該軟件，然后給下位機(jī)硬件電路供電。打開(kāi)風(fēng)扇控制平臺(tái)軟件，首先判斷Android手機(jī)上的藍(lán)牙是否開(kāi)啟，如果沒(méi)有則會(huì)提示開(kāi)啟藍(lán)牙，接下來(lái)連接藍(lán)牙設(shè)備，搜索并且匹配找到設(shè)備，最后就是Android手機(jī)和藍(lán)牙設(shè)備HC-05進(jìn)行配對(duì)，配對(duì)完成后，就能實(shí)現(xiàn)Android手機(jī)和單片機(jī)之間的通信，點(diǎn)擊手機(jī)屏幕上的相應(yīng)按鈕就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)扇的相應(yīng)控制。

(二)下位機(jī)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能風(fēng)扇的下位機(jī)硬件設(shè)計(jì)以STC89C52作為主要的核心控制器，還有一些協(xié)助STC89C52工作的模塊，如下:

1.藍(lán)牙接收：用于無(wú)線接收Android手機(jī)對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行操作的命令，并將其命令傳遞給單片機(jī)；

2.溫度采集：用于采集當(dāng)前溫度，并將溫度信息傳遞給單片機(jī)，再利用數(shù)碼管顯示當(dāng)前溫度；

3.HC-05藍(lán)牙串口模塊作用是：工作在從機(jī)狀態(tài)，用于接收Android智能手機(jī)的命令指示，然后將指令傳給單片機(jī)，通過(guò)串口調(diào)試助手，然后使用AT指令集就可以設(shè)置HC-05的名稱、配對(duì)密碼和波特率，本設(shè)計(jì)全部使用默認(rèn)值。接著藍(lán)牙串口與手機(jī)連接成功后，自動(dòng)切換到透?jìng)髂Ｊ?，即可?dāng)成串口使用，手機(jī)發(fā)過(guò)來(lái)什么，藍(lán)牙串口就傳輸什么，相應(yīng)的操作指令就會(huì)傳輸給單片機(jī)。

三、結(jié)語(yǔ)

智能風(fēng)扇設(shè)計(jì)是基于Bluetooth技術(shù)和Android操作系統(tǒng)制作的，通過(guò)Bluetooth模塊與Android手機(jī)的通信，用戶可以自由的實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)扇的操作。當(dāng)用戶使用開(kāi)啟風(fēng)扇后，從而智能風(fēng)扇開(kāi)始工作，過(guò)程有兩種：若啟用智能模式控制，則溫度模塊DS18B20采集周圍的溫度數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)溫度的高低，控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速；若啟用非智能模式控制，則用戶可以在Android手機(jī)上隨意設(shè)置風(fēng)扇的檔位。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)操作過(guò)程比較簡(jiǎn)單，符合現(xiàn)代人的需求，批量生產(chǎn)的話，市場(chǎng)空間比較大，所以智能風(fēng)扇設(shè)計(jì)具有很大的實(shí)現(xiàn)價(jià)值。

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由西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院“雙E”項(xiàng)目資助，項(xiàng)目編號(hào)：20161814