基于智能手机和单片机微型智能家居方法与流程

本发明属于智能家居控制
技术领域：
，尤其涉及一种基于智能手机和单片机微型智能家居方法。
背景技术：
当前嵌入式技术越来越深入到各个领域，嵌入式系统也越来越成熟和稳定。通过制作文件系统将其移植到开发板上进行使用，可裁剪的加载相应模块的驱动，用来实现专用功能，完成信息的处理工作。蓝牙是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换(使用2.4—2.485ghz的ism波段的uhf无线电波)。蓝牙可连接多个设备，克服了数据同步的难题。穿透性强，低功耗，抗干扰能力强，信道频率免费，传输速度快。单片机的出现，催生了数字编码方式的红外遥控系统的快速发展。另外，红外遥控具有很多的优点，例如红外线发射装置采用红外发光二极管，遥控发射器易于小型化且价格低廉；采用数字信号编码和二次调制方式，不仅可以实现多路信息的控制，增加遥控功能，提高信号传输的抗干扰性，减少误动作，而且功率消耗低；红外线不会向室外泄露，不会产生信号串扰；反应速度快、传输效率高、工作稳定可靠等。所以现在很多无线遥控方式都采用红外遥控方式。整个系统技术上是可行的。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种基于智能手机和单片机微型智能家居方法。本发明是这样实现的，基于智能手机和单片机微型智能家居方法，包括步骤：s1、用户使用手机app发送数据：利用android智能手机内嵌的蓝牙模块，发送数据到控制转发层；s2、控制转发层接受数据：控制转发层的主控对接受到的数据进行判断并且转发；s3、主控的外围模块控制家电：主控将接受到的数据，经过判断后，转发到外围模块，外围模块将产生相应的动作，控制其对应的家电。优选地，所述s1中用户使用手机app发送数据过程中，包括步骤：手机内置的蓝牙模块与下位机中的蓝牙模块进行配对，通过uuid唯一标示符确定通信链路，发送数据之前要对其数据进行编码。优选地，所述s2中控制转发层接受数据的过程，在单片机的串口通信所利用的外部中断中对数据进行解码。优选地，所述s3中主控的外围模块控制家电过程，包括步骤：根据主控的动作，用继电器控制风扇和加湿器的启停，用经过数字编码的红外线控制氛围灯的颜色变换。本发明涉及系统分为四个子系统，即家电控制子系统，语音识别电磁门控子系统，语音电子书子系统，数码照相机子系统。家电控制子系统由手机终端和控制转发层的单片机以及单片机的外围模块组成；语音识别电磁门控系统主要由ld3320语音识别模块，单片机，继电器，电磁锁组成；语音电子书由单片机和syn6288语音合成模块组成；数码照相机由野火iso-mini开发板和ov7725摄像头，以及3.2寸lcd液晶屏组成。家电控制子系统的核心是stc89c52单片机，通信方式主要包括2.4g蓝牙和红外线以及串口通信。单片机外围模块包括：氛围灯，加湿器，风扇。手机终端通过蓝牙发送控制数据，控制转发层的单片机有相应的蓝牙模块接受，蓝牙模块与单片机之间用串口通信，从而，单片机获得手机终端的数据后，通过判断，如果接受的是风扇和加湿器的控制信号，打开或关闭相应的继电器即可，如果接受的是氛围灯的控制信号，那么，单片机会发送具有38khz的红外载波调制信号，氛围灯内部有相应的红外接受头，经过滤波解调之后，获得单片机发送的原始红外控制数据，做出相应的响应。在语音识别的电磁门控子系统中，ld3320芯片是一款“语音识别”专用芯片，该芯片集成了语音识别处理器和一些外部电路，包括ad，da转换器，麦克风接口，声音输出接口等。该芯片不需要外接任何的辅助芯片如flash，ram等，直接集成在现有的产品中即可以实现语音识别、声控，人机对话功能。用户可以事先将待识别的文本写入单片机中的寄存器中，当有待识别的语音从麦克风或者咪头输入的时候，芯片内部集成的a/d转换功能，将待识别的语音由模拟信号转换成数字信号，然后写入相应的寄存器与之前写入的数据比对，选出具有最大可能的候选待识别文本的编号。如果识别成功，则打开系统中的继电器，继电器通电后，电磁锁解开，否则，识别失败，电磁锁闭合。在语音电子书子系统中，syn是一款中高端语音合成芯片，通过异步串口通信的方式，接受待合成文本数据，实现文本到语音的转换，支持gb2312，gbk，big5和unicode内码格式的文本；清晰，自然，准确的中文语音合成效果；可合成任意的中文文本，支持英文字母的合成；具有智能的文本分析处理算法，可正确识别数值，号码，日期及常用的度量衡符号，具备很强的多音字处理和中文姓氏处理能力，每次合成的文本最多可达200字节；支持多种控制命令，包括：合成，停止，暂停合成，继续合成，改变波特率等；数码照相机子系统采用野火iso-mini开发板，搭载ov7725摄像头采集视频，3.2寸lcd液晶显示，通过移植fatfs文件系统，实现对内存卡进行读写，如果用户要进行拍照，按key2即可实现，系统检测到有按键的外部中断产生，调用截图函数，从lcd液晶屏自带的显存中读取一帧数据，以bmp的文件格式存放sd卡中，即可完成照相功能。综上，本发明的创新点在于将智能手机软件开发、蓝牙通信、嵌入式开发在智能家居的自动化控制领域相结合，研究的目的主要在于改善人们家庭的居住环境，称之为“悦居”，为人们的生活提供便利，该系统开发的意义在于它具有很强的可操作性，具有很强的现实意义。现在，人们生活水平日益提高，对于居住条件也提出了较高的要求，并且，几乎妇孺老友，每人都有一个智能手机，只有装上该系统手机app，还要拥有一个价格不足200元的控制箱，即可实现对家用设备的自动化控制，比起传统意义上的拉线开关，这对人们的居住环境提供了巨大的便利，并且，比起现在市面上的家电控制设备，价格要低廉很多，这对于该系统的推广使用也就提供了可能。相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：本发明公开了一种智能家居控制系统，并且，扩展实现了基于语音识别的电磁门控系统，和语音电子书，以及数码照相机，用以提高用户体验度，增强系统服务功能，语音识别子系统也可以解决商场、剧院、火车站及大型会展中心等公共场所关于安防系统中对安保的需求。而为了降低该类营业性公共场所的营业成本。本发明以尽可能低的成本，实现智能家居所要求的基本功能，对家电的控制实现全面的自动化，改善人们的居住环境,给人们的日常生活带来便利。附图说明图1为本发明中家电控制子系统的模块示意图；图2为红外线发射时序图；图3为红外发射周期性波图；图4为本发明中语音识别电磁门控子系统详细流程图；图5为本发明中语音识别电磁门控子系统的正常运行图；图6为本发明中语音电子书子系统的正常运行图；图7为本发明中数码照相机子系统的正常运行图；图8为本发明中家电控制子系统的正常运行图。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明中的家电控制的流程如图1所示，本发明首先利用串口调试助手软件，对hc-05主从一体蓝牙模块进行调试，设置它的名称以及串口通信时，发送数据的波特率，以及配对码，然后将模块的rxd，txd端口分别与单片机的txd和rxd端口相连，组成一个环形结构，当用户通过手机app连接下位机的蓝牙模块的时候，如果配对成功，建立通信链路，即可发送数据。发送的过程中，本发明对数据进行编码，当单片机在外部串口中断中获得手机终端的数据以后，通过判断，如果接受的是风扇和加湿器的控制信号，打开或关闭相应的继电器即可，如果接受的是氛围灯的控制信号，那么，单片机会发送具有38khz的红外载波调制信号，氛围灯内部有相应的红外接受头，经过滤波解调之后，获得单片机发送的原始红外控制数据，做出相应的响应。市面上的红外线遥控设备，一般都是采用nec编码方式编码，很容易将它的码库进行破解获得，从而被本发明中的控制系统所控制使用，这也说明了本发明的实用价值。红外发射时序如图2所示，它的周期性如图3所示。系统正常运行结果如图5所示。产品外观方面，本发明用soliderworks画图软件设计好外观模型的大小和尺寸，然后利用3d打印机进行打印模型，成型后，安装在主控单片机上，对主控单片机进行一定程度上的保护。本发明中的语音识别电磁门控子系统的各个模块连接方式如图6所示，详细识别流程如图4所示。本发明中的语音电子书子系统中使用syn芯片进行语音合成，通过异步串口通信的方式，接受待合成文本数据，实现文本到语音的转换，支持gb2312，gbk，big5和unicode内码格式的文本；清晰，自然，准确的中文语音合成效果；可合成任意的中文文本，支持英文字母的合成；具有智能的文本分析处理算法，可正确识别数值，号码，日期及常用的度量衡符号，具备很强的多音字处理和中文姓氏处理能力，每次合成的文本最多可达200字节；支持多种控制命令，包括：合成，停止，暂停合成，继续合成，改变波特率等；命令帧格式如表1所示：表1本发明中的数码照相机子系统中的模块连接方式如图7所示，该子系统采用stm32开发板，搭载ov7725摄像头采集视频，3.2寸lcd液晶显示，通过移植fatfs文件系统，实现对内存卡进行读写，如果用户要进行拍照，按key2即可实现，系统检测到有按键的外部中断产生，调用截图函数，从lcd液晶屏自带的显存中读取一帧数据，以bmp的文件格式存放sd卡中，即可完成照相功能。用stm32驱动lcd液晶屏显示ov7725摄像头模块采集的图像，ili9341的8080通讯接口时序可以由stm32使用普通i/o接口进行模拟，但是这样效率较低，它提供了一种特别的控制方法——使用fsmc接口，fsmc(flexiblestaticmemorycontroller),译为静态存储控制器。可用于stm32芯片控制norflash，psram，和nandflash存储芯片。由于fsmc控制器对存储芯片的读写时序与8080总线接口时序非常相似，所以，本发明采用fsmc模拟出8080接口向ili9341写入控制命令或gram的数据，摄像头采集的图像，也就是ov7670芯片的输出，它采用vga时序，通过vsync，href/hsync和pclk引脚输出图像，因此本发明必须正确理解vga工作的时序图。vga最早是指一种480*640像素显示器的显示模式，它显示是，一行一行地对图像的像素进行扫描，所以它的时序分为行时序和帧时序。它以pclk输出像素时钟，以d0-d9输出像素数据，以href输出行起始和行结束信号。当href为高电平时，摄像头数据端口随像素时钟pclk的运转，先后输出一行的像素数据，当一行的像素数据传输完成时，href转为低电平。在href为高电平期间，每一个pclk时钟就输出一个基本数据单元，而且数据在pclk在上升沿阶段数据维持稳定，因此，主控芯片配置中断时，应该配置为上升沿中断，在上升沿读取数据。当vsync为低电平时，表明正在传送一幅图像，当vsync由低电平变为高电平时，表明一幅图像的数据已经传输完成。而在vsync为低电平期间，本发明可以以href信号换行，当href由高电平变为低电平时，表明数据已经传送完毕。当href由低电平变为高电平时，表明新的一行数据开始传输。摄像头采集分辨率配置为240*320，每个像素用rgb565表示，即每个像素占用两个字节，因此，整幅图像占用240*320*2，等于153600字节。摄像头模块中采用的fifo型号位al422b，其容量高达384k字节，完全符合本发明的空间要求。sccb总线全称为serialcameracontrolbus，它的工作方式与i2c十分类似，是由ov公司定义的3线串行摄像头控制总线，可以控制大部分ov系列图像传感器。sccb亦可以工作在2线串行模式(sioc与siod)，一条sccb总线下可以挂载多个从设备(通过从设备地址区分)，另外sccb还可以附带一根pwdn用于关闭或者开启从设备。标准的3线sccb接口定义见表2：表2信号名称信号类型描述sccb_e输出片选信号线sio_c输出时钟信号sio_di/o数据信号pwdn输出控制从设备状态综上，本发明设计的目标就是要开发一个智能家居控制系统，并且，扩展实现了基于语音识别的电磁门控系统，和语音电子书，以及数码照相机，用以提高用户体验度，增强系统服务功能，语音识别子系统也可以解决商场、剧院、火车站及大型会展中心等公共场所关于安防系统中对安保的需求。而为了降低该类营业性公共场所的营业成本。本发明以尽可能低的成本，实现智能家居所要求的基本功能，对家电的控制实现全面的自动化，改善人们的居住环境,给人们的日常生活带来便利。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12