智能插座

概述 项目名称：Microduino智能插座 目的：手机控制插座通断 难度：低 耗时：2小时 制作者： 简介: 智能插座主要由控制模块和电路部分组成，用户可以使用手机连接蓝牙模块（Microduino-BT/zh）并发送命令、接收电路状态，核心控制模块（Microduino-Core/zh）对数据进行分析之后控制继电器对电路进行控制。 文件:123.png 300px 材料清单 Microduino设备 模块 数量 功能 Microduino-Core/zh 1 核心板 Microduino-USBTTL/zh 1 下载程序 Microduino-BT/zh 1 蓝牙通信 其他设备 模块 数量 功能 底壳+电路板 1 核心板 外壳 1 下载程序 长螺丝 1 固定外壳与底壳 短螺丝 1 固定底壳与电路板 M3螺丝刀 1 拧螺丝 实验原理 文件:Chazuotheory.jpg 500px 电路控制原理 智能插座的电源控制分为两部分，分别是电压转换和继电器控制两部分。 首先介绍一下电压转换部分，由于家庭中的电源多为220伏特的交流电，而Microduino-Core工作在5伏特的直流电压环境下，这部分的功能就如同一个变压器，像手机的充电插头一样转换了电压。 另一部分是继电器控制，继电器是当输入电压的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系。通常应用于自动化的控制电路中，它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。由于Microduino-Core核心控制引脚输出的电压很小，不能直接给电器供电，因此需要通过控制继电器从而间接控制家庭电源。 无线通信原理 本套件使用了蓝牙无线通信模块Microduino-BT，由于Microduino的蓝牙模块很好的屏蔽了底层的协议，所以关于蓝牙协议这里不再赘述，使用它只需确认蓝牙串口的接法，默认是D2，D3。，给出一张蓝牙通讯所使用的串口图，所有的串口连接方法都涵盖在该图中： 主要器件 Microduino-BT/zh 文档 调试过程 程序下载 将Microduino Core、Microduino USBTTL堆叠在一起.用数据线将写好的程序通过Microduino USBTTL上传到Microduino Core上。 注意：最好不要将所有模块堆叠在一起之后再上传程序 打开Aroduino IDE，若电脑中没有安装，则参照附录中的安装方法，先安装Aicroduino IDE。点击左上【文件】选项→点击【打开】。 文件:Bleopen.jpg 300px 在弹出的对话框中找到MicroduinoBluControlOutlet.ino并双击打开 文件:Bluecontrol.jpg 300px 之后点击左上角的"√"进行编译，点击上边栏的工具，确认板卡（Microduino-Core）处理器（Atmega328P@16M,5V）和端口号(COMX)。三项都如图确认无误之后点击"→"按钮下载程序到开发板上 文件:Chooseboard.jpg 300px 搭建 先使用三个4mm螺丝将电路板固定在底壳上 文件:Chazuo1.jpg 300px 将Microduino-BT与Microduino-Core插接好并插接在智能插座的底板上 文件:Chazuo2.jpg 300px 将智能插座外壳扣入底壳并使用8mm长螺丝旋入，固定上下外壳，至此智能插座部分搭建完成 文件:Chazuo3.jpg 300px 将智能插座插入家中的插座。手机充电器插在智能插座上，并按下开关钮，可以看到指示灯亮起，手机开始充电。调试智能插座。图中： ①为开关按钮 ②是上电指示灯 ③是智能插座通断指示灯 手机端APP 首先使用手机扫描二维码，下载蓝牙App，下载完成后打开 文件:Zhinengchazuo.apk 文件:Chazuo2d.jpg 300px 点击SCAN，搜索周围蓝牙设备，发现并点击Microduino 文件:Chazuoandroid1.jpg 300px 等待1-2秒，待屏幕上出现ready字样可以开始操作智能插座 文件:Chazuoandroid2.jpg 300px 点击屏幕中间的按钮开关就可以控制智能插座的通断了,同时插座上的按键也可以控制插座的通断，手机APP上可以实时同步开关的状态 文件:Chazuoandroid3.jpg 300px 注意问题 与电接触很危险，注意用电安全！一切安装操作都不能接电！安装好接电后就算智能插座是关闭状态，也一定不要触摸电源插口！ 如果蓝牙采用了蓝牙原理图中的Serial10跳线法，在用Microduino-Core和Microduino-USBTTL组合烧录程序时，不要将蓝牙模块也叠上去，会引起串口冲突，正确的做法是将程序烧录完毕后，拔下Microduino-USBTTL，再将蓝牙与Microduino-Core模块叠放在插座底板上。 程序说明 主程序 #include "key.h"    #include <SoftwareSerial.h>    #define outletPin 6    //显示当前的开关状态  #define led_Pin 5     //自定义引脚  #define Button_Pin 4    //这个引脚用于控制智能插座的开关    SoftwareSerial mySerial(2, 3); //RX,TX    #define my_Serial mySerial  //#define my_Serial Serial1 当所用核心模块是Core+时启用这句并注释掉上一句程序    String tmp = "";    boolean swith, change;    void setup()  {      Serial.begin(9600);     //定义串口频率      Serial.println("LEDOnOff Starting...");      my_Serial.begin(9600);      //定义引脚的输入输出状态      pinMode(outletPin, OUTPUT);      pinMode(led_Pin, OUTPUT);      pinMode(Button_Pin, INPUT_PULLUP);  //初始化状态提示灯亮，插座开关提示灯灭     digitalWrite(outletPin, LOW);      digitalWrite(led_Pin, HIGH);        key_init();   //初始化电平控制数组  }    void loop()  {      // 如果串口有数据就读取串口中的数据，串口每次传输一个字符，因此要进行转换      while (my_Serial.available() > 0)      {            tmp += char(my_Serial.read());          delay(2);      }      //如果从串口中读取的内容不为空，进行状态判断      if (tmp.length() > 0)      {          if(tmp == "on")      //如果收到的内容为on          {              Serial.println("power on");  //串口显示：上电              digitalWrite(outletPin, HIGH); //将开关指示灯点亮              swith = true;          }          else if(tmp == "off")  //如果收到的内容为off          {              digitalWrite(outletPin, LOW); //关闭开关指示灯              Serial.println("power off");//串口显示：关闭              swith = false;          }          tmp = "";      }        if(key_get(Button_Pin, 0)) //用于物理按钮,当每次按键按下并松开后      {          delay(300);          swith = !swith; //翻转开关状态      }        if(change != swith) //如果开关状态有变化      {          change = swith; //用change记录本次操作的开关状态          if(swith)   //如果是开状态          {              digitalWrite(outletPin, HIGH); //点亮指示灯              my_Serial.println("ON");     //告知蓝牙模块开启智能插座          }          else          {              digitalWrite(outletPin, LOW);  //关闭指示灯              my_Serial.println("OFF");     //告知蓝牙模块关闭智能插座          }      }  }  key.h #include "arduino.h"    boolean key[NUM_DIGITAL_PINS];            //当前按键状态  boolean key_cache[NUM_DIGITAL_PINS];        //上一次的按键状态缓存    void key_init()  //将所有数字引脚当前状态设为低电平，缓存电平设为高电平，便于之后的电平翻转设计  {      for(int a = 0; a < NUM_DIGITAL_PINS; a++)      {          key[a] = LOW;          key_cache[a] = HIGH;      }  }    boolean key_get(int _key_pin, boolean _key_type)  //这个函数是为了插座上的物理按钮设计的  //第一个参数为引脚号，第二个参数为模式选择，因为只判断按键松开所以只用到了0模式    {      key_cache[_key_pin] = key[_key_pin];        //缓存作判断用        key[_key_pin] = !digitalRead(_key_pin);      //按钮按下为低电平，松开为高电平      //这里是翻转一下为了逻辑true表述通电      switch(_key_type)      {      case 0:          //没有按钮输入时key和key_cache都是LOW状态，当按下按钮后的第一个loop          //keycache还是LOW但是key变为HIGH，之后的循环两者都变为HIGH，直到松开按钮          //的第一个loop，key_cache得到key的HIGH状态，key变为LOW，case0这个判断就是          //找这个松开按键的状态          if(!key[_key_pin] && key_cache[_key_pin])              return true;          else              return false;          break;      case 1:          if(key[_key_pin] && !key_cache[_key_pin])        //按下松开后              return true;          else              return false;          break;      }  }  视频