基于蓝牙通信的家庭开关远程监控系统的设计

随着社会经济的持续发展以及科学技术的不断提高，人们的生活也在不断变化，尤其实在进入到信息时代以后，各种电子系统更是广泛的遍布在生活周围，居住环境逐步迈向智能化。电子技术的发展极大地促进了人们的生活，借助于移动通信技术实现的远程控制系统逐步在高端场所出现，智能家居系列的产品也在逐步推广与应用，到目前为止更是广受好评。

1 系统总设计思想

主要设计思想是通过手机移动终端作为主控制端，通过蓝牙配置后，手机移动终端向SIM900A GSM模块发送指令，SIM900A GSM模块将指令传送给单片机，单片机在接收到信号后对4路继电器控制进行控制并同时启动液晶显示器程序，在结束继电器的控制后，SIM900A GSM模块将结果按原路反馈给移动终端，进而实现整个系统的设计目的。本次系统设计总的系统硬件设计框图，如图1所示。

2 系统硬件模块化设计

本系统的核心控制电路为单片微控制器接口电路，系统主要包块以下几大模块：系统的主控制中心，电源模块，GSM移动通信模块，蓝牙通信模块，环境检测模块和继电器控制开关模块。下面介绍两大重要模块。

2.1 蓝牙模块设计

系统采用HC-05模块作为蓝牙通信的核心，通过外围电路的配合完成系统蓝牙通信电路的设计，蓝牙模块的电路设计如图2所示。

图1 系统硬件设计框图

图2 蓝牙通信电路

U5为系统蓝牙通信模块HC-05模块。因为HC-05模块的工作电压+5V和3.3V的双电压，所以在该模块的1脚和2脚位置上增加一部分电平转换电路，电平转换电路由电路二极管D5、D6和电阻R9、R15构成。发光二极管D7作为电路指示灯，用来表示HC-05模块的工作状态。在蓝牙模块的设计中，蓝牙通信模块有三种工作状态：第一种是在模块上电后，把BS-KEY引脚端接在VCC时，D7慢闪保持在亮一秒灭一秒的频率，模块进入AT指令状态。第二是在模块上电后，把BS-KEY引脚接地时，此时D7的闪烁频率增加，保在2次每秒的频率进行快闪，此时模块处于可配对的状态，但如果此时再将BS-KEY引脚电平置高，模块会重新进入AT指令的状态，但是D7的闪烁频率依旧保持不变。第三种状态就是模块与手机蓝牙终端配对成功时，此时的D7以一次闪2下，2秒闪一次的频率进行双闪。因此，在判断系统模块的当前状态时，我们可以通过指示灯D7的闪烁频率进行判断。

2.2 GSM移动通信模块设计

采用SIM900AGSM作为移动通信模块的控制核心，并加卡槽的外围辅助电路完成系统短信的收发功能，SIM900A硬件电路设计如图3所示

图3 SIM900A硬件电路

U7为GSM移动通信模块的SIM900A模块，J6为SMA天线的接口，是模块接收发送信号的重要组成部分，KEY1为该模块的开机按键，SIM-PKEY连接微控制处理器IO口，SIM900A模块将可以接收单片机的反馈信号，LED1是模块的上电指示灯，通过LED1的亮暗状态反映出SIM900A模块的上电状态，当模块通电的时候该灯被点亮，否则熄灭。LED2为网络状态指示灯，是一个0805封装的蓝色发光二极管，用于指示SIM900A当前的状态，通过该指示灯的闪烁情况，我们可以很方便的判断SIM900A模块此时的工作状态。

3 软件设计

系统主程序流程图如图4所示。

图4 程序流程图

初始化完成以后系统随后要启动GSM网络，保证GSM移动通信模块可以正常工作，使其处于收发短信状态。单片机通过串口通信的方式实现和GSM模块之间的通信，首先单片机对GSM模块发送的短信信息进行解析然后输出控制指令给继电器开关，从而实现对家电开关的控制。使用LCD液晶对4路家电开关的开启和关闭状态进行显示。当单片机控制指令发出后单片机要对控制指令的输出做相应的检测，如果指令得到有效响应的情况下，单片机经GSM短信模块向控制终端发送动作执行成功与否的反馈。

4 结束语

采用蓝牙通信进行手机对家电开关的控制具有跨时代的进步，也适用于现代人们快节奏的生活。传统的家用电器开关需要近距离进行有效操作，但不可能在远离房屋的地方进行有效的操作和控制，但是通过GSM移动通信不再受到遥控器遥控距离的限制，手机远程遥控不仅节约了给遥控器更换电池所耗费的成本和时间，同时也大大提高了操作的方便性。有了手机远程家电控制系统就不用再担心家电忘记关的麻烦，只要一条手机短信就可以随时随地的进行控制。另外，除本设计家庭开关监控以外，还可以实现室内温度监控进行自动调节室内温度，实现室内烟雾检测进行防火灾的发生，因此，手机远程控制的实现不仅为人们的生活提供了便利，还可极大的提高家庭安全性。