基于Android系統的智能電燈控制系統的設計與研究
[摘 要]隨著經濟的高速增長，建立一個低成本、高效率的智能家居系統已成為當今世界的一個熱點話題。智能燈不同于傳統燈具，而是智能設備的一種，除了智能燈體，還有一個手持智能控制設備，本設備具備計算能力和網絡聯接能力，通過應用程序，功能可以不斷擴展。智能燈的核心功能是控制燈光顯示效果。本文研究 Android 電燈控制系統使用8051單芯片作為控制基礎，透過手機將鍵盤上輸入相對應的按鈕、訊號發給8051，再經由8051單芯片判斷得出相對功能，再傳送至繼電器的控制燈光開關。
[關鍵詞]智能家居;傳感器;遠程控制;Android;藍牙
現今許多家庭都在考慮利用適當方法控制家中電器的使用以達到省錢的目的。傳統的節能系統僅能做到開與關，或控制配額用電量，但受到傳輸媒介及裝潢布線的限制，較難真正融入大眾消費市場。現今雖然許多類似的系統已漸漸使用無線網絡做為溝通的方式，但這樣的系統無法直接融入家電現有控制方式。我們運用Android智能型手機來解決這一問題，通過手機開發的App應用程序，發送不同的指令，經由中控端達到控的效果。本系統希望利用智能手機來遙控家中電器，并開發對應的手機應用程序，利用藍牙系統來實時管理家中電器電源及相關居家信息。
一、設計背景
家居智能化系統起源于20世紀70年代的美國，后傳播到歐洲等國并發展。在我國智能家居推廣較晚，在90年代末家居智能化系統才進入國內。而智能聯網技術的出現，給傳統的智能電器、智能家居帶來了新的產業機會，通過它可以將家中的各種電器運用無線方式方便地組織起來，形成一個自動化系統，從而實現無線感知并完整管理。這種以前無法想象并深具挑戰性的應用，今天使用無線傳輸技術連接會變得輕松、方便、有趣。這些應用不僅提高了生活質量，更將成為現代家庭的最基本需求。
首先，從產業規模來看，目前的家庭電器與昔日沒有聯網的計算機非常相似，當時的計算機多扮演打字、存儲的角色，其催生的只是從CPU到硬件技術產業罷了。后來因計算機的連網功能，產生了許多物聯網自動化產業。智能家居也將經歷這樣的升級，因家電數量遠超計算機、手機，若加上智能電器開關和各種無線傳感器、控制器，智能家居可應用的裝置數量是手機的50多倍，更是傳統計算機的100倍以上，單無線智能家居市場可能就是一般物聯網的20倍以上。從該角度看，家庭市場將是物聯自動化最重要的市場，市場規模遠大于智能交通、智能電力等產業。從某種程度講，離開智能家居，智能地球就失去了存在的基礎。
二、研究動機
隨著科技進步與能源需求的提升，人們開始重視環保，不斷尋找類似太陽能這般的綠色替代能源。全球暖化導致氣候變遷對于我們環境造成威脅，卻沒有想過該如何控制我們所消耗掉的能源才是最大問題。2014年中國全社會用電量55 233億千瓦時，一般認為工業用電占了總用電量的2/3，而民生用電量只占1/3。筆者認為，不僅因為工業用電量過高，主要原因是因為某些人習慣浪費電，就像天沒有很悶熱卻習慣性開冷氣，或是明明很亮卻又要開燈等，諸如此類的浪費，可能是因為國內能源較為便宜。但是，由于國際石油價格的攀升，人們開始意識到節約能源的重要性。
三、研究目標
本文將Android智能手機與8051芯片組做結合，來做到以前要用多支遙控器才能做到的工作，本系統可以通過App應用程序與藍牙模塊以及8051芯片組結合，來達到控制電器的目的，首先本文會利用App應用程序來整合控制指令，再經由藍牙模塊傳輸控制指令，最后由8051接收控制指令，控制繼電器工作，通過動作來做到控制電器的目的。
本文的Android 電燈控制系統，主要是要結合不同平臺的電器經由繼電器來做開關切換，以達到方便性且功能化的設計。而Android為目前用戶最常使用的隨身裝置平臺，因此選擇使用Android做為開發基底，通過與App應用程序的整合，讓手機、平板也能做到控制家電的目的，即手機就是遙控器，遙控器又是手機。
四、研究方法
本系統由Android 智能手機進行指令的傳送，使用藍牙模塊將指令傳至 8015上做判斷分析，比對指令是什么以后再經由不同的腳位送出訊號給繼電器，使繼電器的回路切換。本文使用8051做為控制的芯片組，是因為8051這個芯片組容易開發且價格低，并且能發送訊號控制的腳位多，因此選用8051做為控制整個系統的主要核心部分。而傳輸的媒介則是選用藍牙模塊，因為藍牙模塊現在是很普遍的，雖然藍牙模塊有一對一的指向性問題，但可以通過8051模塊將這個問題給解決掉，故傳輸的媒介使用藍牙模塊。為了避免掉藍牙模塊的鮑率以及傳輸的指令造成錯誤，所以需要MAX232 來檢測傳輸指令。
參考文獻：
[1]侯惠芳，侯芳.基于安卓手機藍牙控制的智能電燈開關設計[J].科技視界，2014(13).
[2]劉超.深入解析Android 5.0系統[M].北京：人民郵電出版社，2005.
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