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从元器件到电路设计再到代码,手把手DIY一个声控家居系统!

 非线性co7vtwr8 2019-09-27

智能家居的话题仍在不断炒热,它能帮助人们减少人力需求与错误,同时还能提升效率。在家庭自动化系统的帮助下,我们可以控制不同的家庭电器,比如灯光,风扇,电视和空调等。除此之外,警报,急救等安全系统也可以加入其中。

如今许多智能家居系统的操控系统分为蓝牙控制、互联网控制、射频控制和红外控制等。每种控制方式都各有优劣。本项目中。我们将设计一个蓝牙的声控智能家居系统,其中不同的设备都能通过一条语音指令来控制。
该声控智能家居系统由Arduino UNO,蓝牙与手机构成。下面我们会解释其电路图,元器件以及该系统的使用。


所需器件

Arduino UNO x 1
HC-05蓝牙模块 x 1
手机或平板 x 1
2N2222 NPN三极管 x 4
12V继电器 x 4
1kΩ电阻 x 4
1N4007整流二极管 x 4
电源
导线
面包板
蓝牙传输语音的app
元件分析
蓝牙模块HC-05:对于无线通信来说,我们这里用的是蓝牙技术,而模块则选择HC-05.该模组可以使用UART协议来交互,同时比特率的编程范围比较广,但默认比特率为9600bps。HC-05模块可以作为上位机又可以作为下位机,而HC-06只能作为下位机。
下面的图片正是该项目中所用的HC-05蓝牙模块。在该模块中,左边的四个引脚分别是VCC(5V),GND以及TX和RX。


Arduino蓝牙语音控制的app:该app会使用手机上的语音识别功能,并将语音指令转换为文字信息通过蓝牙发送给Arduino。
继电器扩展板(4通道):继电器用作将一个小电流三极管电路与一个大电流AC电路相连。在本项目中。我们将使用一个四通道的继电器拓展板。

电路设计

上图为该系统的电路。首先我们将蓝牙模块与Arduino相连。考虑到蓝牙使用UART协议,所以我们得用到Arduino上的RT和TX引脚。我们还需要使用“软串口”库来定义我们的RX和TX引脚(引脚2为RX,引脚3为TX)。
注意:我们没有连接蓝牙的RX和Arduino的TX。如果你遇上问题的话,可以连一个分压器将Arduino TX的5V信号转换为蓝牙RX的3.3V信号。
接下来,我们将把继电器与Arduino相连。考虑到这已经是一个预置的继电器拓展版,我们只需每个单独继电器的输入端与Arduino相连即可。电阻,晶体管,二极管以及继电器的具体连接,请看电路图。
注意:我们并没有将继电器与任何负载相连,但你在尝试的时候可以连接一些小负载来测试是否正常工作,但使用交流电源接继电器扩展板的时候一定要小心。
使用方法
在该系统中,我们会设计一个简单的声控智能家居系统。语音指令用来控制不同的器件。
进行必要的连接之后,我们打开电源为电路供电。然后将手机的蓝牙与HC-05蓝牙模块连接。然而在这之前,我们需要安装上面提到的app。App的界面如下。

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