智能断电器的设计与制作

陈龙　王叔洋　薛瑞

摘要：随着智能手机和iPad等移动终端设备的普及，人们逐渐习惯了使用APP客户端上网的方式，而目前国内各大电商，均拥有了自己的APP客户端，对于家具智能控制这方面奠定了基础。人类所居住的家居从最初开始拥有电之后，考虑到的便是怎样安全用电和怎样更便捷、更高效的实现用电。因而本文主要研究的是基于安卓手机蓝牙进行数据传输，把传输的数据存放在eeprom里，通过所学的单片机读取定时芯片的时间和存入的时间进行比较，来实现智能断电。方便了人们的日常生活，顺应时代的发展需要，也使我国更快的进入智能化的未来世界。

关键词：单片机；蓝牙；智能；高效；便捷

中图分类号F4 文献标识码A 文章编号2095-6363（2015）12-0063-02

随着社会的进步，智能手机的普及，信息传感技术、通信与数据存储技术、微电子技术等应用不断发展，各项高性能和高品质的家具设备逐渐步入社会市场，方便了人们的日常生活，提高了人们的日常效益。特别在近代史上第二次工业革命，人类便率先进入了电气时代。有力的推动了人类社会的发展，给人类创造了巨大的财富，改善了人类的生活。但凡事都有两面性，随着科技的发展和电力技术的普遍，在给人类带来方便的同时，它的弊端开始显露出来了。特别是在生产和生活中不注意用电安全，便会带来灾害。例如，触电可造成人身伤亡，设备漏电产生的电火花可能酿成火灾、爆炸，高频用电设备可能产生电磁污染等。所以，人类便开始着手探寻出一套更安全可靠、环保智能的家居系统，将人们日常家居所必备的电器设备通过普遍的手机APP连接起来，为人们的日常生活带来智能、便捷的同时，也可成为家庭用电的管家，并能确保家庭用电的安全可靠。因此，实现智能化断电管理系统便崭露头角。未来智能家居的市场也会成为各大科技巨头争夺的领地。研究一套安全、智能的家居系统不仅能够带来巨大的商业价值，而且可以对人类的未来生活产生深远的影响。

1.手机蓝牙无线技术的发展与手机APP开发

所谓的蓝牙技术，是一种新式的无线传送协议，实际上是一种短距离无线电技术，优于红外，它的传输距离一般是10m，能够传输语音信号和数据。特别是在工作频率方面蓝牙是无需向专门管理部门申请使用权的频段，采用的是跳频技术，所以蓝牙在安全性以及抗干扰能力方面是比较强的。在风起云涌的高科技时代，事实上，根据已订立的标准，蓝牙可以支持功能更强的长距离通讯，用以构成无线局域网。蓝牙技术使得现代一些轻易携带的移动通信设备和电脑设备，不必借助电缆就能联网，并且能够实现无线上因特网，其实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等信息家电，组成一个巨大的无线通信网络。

基于蓝牙技术的智能断电器，主要包括两个主要部分组成，分为中心控制部分和多个受控单元。中心控制部分由蓝牙无线收发模块和手机APP组成；多个受控单元由AVR单片机、受控电器组成。在受控单元中，经过单片机预处理过的信号，从单片机传输给手机接收，手机端是以APP的形式呈现的，大致的过程是：打开APP>APP提示启用蓝牙功能>启用蓝牙功能>手机接收来自单片机的数据>数据处理结果显示在屏幕上。加上现阶段，随着随着智能手机和iPad等移动终端设备的普及，使着手机APP不仅仅在于能随时随地实用的便捷性，更在于丰富了用户的生活方式。

2.智能断电器的控制方案及信号交换技术方案的确定

2.1智能断电器的控制方案

所谓的智能化，简单来说就是自动化，让家里的总电源按照我们的意愿来为我们服务，我们通过手机APP来自由的发送控制信号和接受终端断电器所传输的信息，让断电器变得和我们人类一样充满“智慧”。

断电器是由固定在断电器底板上的断电器触点和断电器凸轮组成。它的作用是周期性的通断点火线圈初级回路，一般由触电和断电凸轮组成。这里我们实现的智能断电器是通过手机APP与项目中的蓝牙来控制电路中的继电器，用继电器来断开用电器的电路。

2.2信号交换技术方案的确定

该项目通过手机APP发出一个信号，再利用项目中的蓝牙模块设备来接受手机发出的数据信号，从而输出一个和原来相反的电平，以此来带动继电器，就可以实现开和关的动作。

3.系统硬件选择

3.1蓝牙模块

蓝牙模块大致可分为三大类型：数据传输模块、远程控制模块和串口通信模块。蓝牙设备的内部有设备地址，是蓝牙技术运算的核心，也是负责蓝牙系统能够正常工作的控制参数，其主要通过频道访问码以及跳频序列和加密密钥这几个部分组成。在该项目中是用到了数据传输模块，远程控制模块通过手机APP来实现。以实现近距离无线通信，达到传输信号与数据的准确通信。通过手机APP与项目中的蓝牙模块进行数据传输，把需要设定的时间或者命令发送过去，存放在eeprom中或者与单片机连接的蓝牙模块10通信，通过单片机读取定时芯片的时间和之前所存入的时间进行比较，当时间相同后进行定时断电。或检验10口所输入的电平高低，以智动的执行命令。

3.2电源模块的设计

220V市电经220V/12V变压器降压后得到的双12V交流电压，在将得到12V交流电压经12V/5V变压器降压后得到的双5V交流电压，在经过桥式整流即可得到直流5v电压。然后直接将电源与断电器相连接，在断电器里装有继电器，以便继电器控制断电器的通电和断电。

3.3各个模块电路的构建

继电器的设计以实现智能控制开和关的动作；AVR单片机的最小系统的扩展模块；内嵌微处理器，通过与Android系统智能设备交互，不仅可以实现定时通断电，还可实现更加复杂的通断电策略；在插线板中内嵌微处理器，实现多路单独通断电的控制，通过内嵌蓝牙通信模块，可使手机蓝牙与微处理器交互实现方便快捷的操控。

4.软件设计

由于硬件的可重构设计，不同模块的硬件实现分模块编写程序和有关手机APP开发。用户不仅可以通过设置各个家居电器的使用状态，还可以通过手机APP看到家居电器的使用情况，例如，可通过无线数据传输看到电器设备使用时所用的功率大小，并可直接通过手机控制某电器的状态。若同一时间使用的电器设备过多，而导致功率过大，那么所设计的断电器中的主控器便可通过之前所设计的家居电器的优先级使用来断开某部分的用电设备，或者让它保持在一个小功率的稳定值。

5.结语

总而言之，基于蓝牙智能断电器适用于某些需要定时断电应用场景，方便了人们的生活水平，也促进了家电智能化。智能断电器有着非常实际的应用价值及巨大的发展空间，在市场前景方面也有着冲击力。但在目前，已售带定时断电功能插线板，功能简单、设置复杂，而插线板仅为一路单控，对于需要分路控制的情况无法适用。所以在实际的发展过程中还有诸多问题有待进一步解决。由于本文篇幅限制不能进一步深化探究，希望此次理论研究能起到抛砖引玉的效果。