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摘 要：手機是当下人们日常生活中离不开一件产品，因此如何保证其能安全高效的正常工作是人们关心的问题。本文介绍了一种利用手机蓝牙功能控制的智能插座，笔者介绍了智能插座的整体结构，并具体介绍了各模块的组成与作用，然后描述了智能插座的工作原理与它的各项功能。该智能插座具有高度自动性，能够为人们的生活提供便利，也是智能家居的具体应用。
关键词：蓝牙；智能插座
中图分类号：TM503.5 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）24-0305-01
1 引 言
科技的飞速发展使得智能手机的功能越来越强大，很多人更是产生了手机依赖症，手机的屏幕越来越大，APP软件越来越多，手机的电量明显不够用，很多人干脆随身携带充电器和移动电源，晚上到家不光充手机，还要充移动电源，晚上在家还不能充一夜否则对手机不好，还要睡前留出几小时充满电，使晚上家里玩手机很受限制，多数人只关主机，不关闭显示器，虽然显示器会进入待机状态功率不高，但是常年累月的待机，尤其整个社会这是普遍现象，既白白浪费了大量电能，又加速了显示器的老化，与中国提倡的低碳环保背道而驰[1]。
2 旧式插座的不足
插座[2]是一个简单实用的生活必需品，在家庭中为电模块集中的地方供电，在公司中为电脑、显示器和打印机等办公设备供电，几乎每个人的办公桌下都会有几个插排，上面插满了各种设备的电源插头，各种电源线纵横交错。而且使用者开始工作需要按电脑主机开关和显示器开关，有些用户还要按音响开关、台灯开关、加湿器开关和打印机开关，结束工作同样需要按这么多的开关，繁琐而且容易忘记关，容易造成安全隐患。
3 智能插座的结构与工作原理
根据市面上插座存在的一些缺陷，笔者设计了基于手机无线控制的多功能智能插座[3]，可使用手机对插座进行开启与关闭，并且在通电时对插座进行自检，待手机充电一段时间后可自动关闭电源，并有工作指示灯来显示工作状态，保护了手机电池，延长手机的使用寿命，为人们的日常生活提供便利，且该设计还有高度自动性，能检测手机中APP的耗电功率，并在充电过程中关闭一些耗电量大的软件，实现了中国现在大力提倡的低碳环保的口号。
3.1 智能插座的整体结构
基于手机无线控制的多功能智能插座，包括主控模块（1）、继电器模块（2）、被控设备（3）、蓝牙模块[4]（4）、电源模块（5）和客户端（6）。
3.2 智能插座各模块的组成与作用
主控模块（1）可以通过继电器模块控制被控设备也就是插座的开启与关闭，利用Arduino 101/Genuino 101[5]实现控制功能。它基于IntelRCurieTM模组，价格亲民，使用简单。101不仅有着和UNO一样特性和外设，还额外增加了Bluetooth LE和6轴加速计、陀螺仪。模块包含一个x86的夸克核心和一个32bit的ARC架构核心（Zephyr），时钟频率都是32MHz，利用Intel Curie作为控制芯片，带有14个I/O口（其中四路可用作PWM输出），6个模拟输入，一个用作串口通信和上传程序的USB接口，1个电源座，1个带SPI和IIC脚的ICSP接口。I/O工作电压为3.3V，主控模块（1）需要6节AA电池或6.5～12V的电源适配器来供电。
继电器模块（2）主要为SRD-05VDC-SL-C型号的继电器，常开接口最大负载：交流250V/10A，直流30V/10A；采用贴片光耦隔离，驱动能力强，性能稳定，触发电流为5mA；模块可以通过跳线设置高电平或低电平触发。继电器模块（2）实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
被控设备（3）是指具有三相插孔、两相插孔或三孔/两孔复用插孔的插座。被控设备（3）可以给客户端供电。
蓝牙模块（4）可以实现客户端与主控模块的通讯，蓝牙4.0[6～7]包括现在标记为“蓝牙经典”的传统蓝牙和新的低功耗蓝牙（蓝牙LE或BLE）。BLE针对低数据速率下的低功耗应用进行了优化，旨在使用简单的锂钮扣电池进行操作。
电源模块（5）主要包括桥堆整流电路和滤波电路。桥堆是一种电子元件，其内部主要是由四个二极管组成的桥路来实现把输入的交流电压转化为输出的直流电压。在桥堆的每个工作周期内，同一时间只有两个二极管进行工作，通过二极管的单向导通功能，把交流电转换成单向的直流脉动电压。滤波电路一般由电抗元件组成，尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。电源模块（5）负责给主控模块、继电器模块、被控设备提供工作电源。
客户端（6）就是用户的手机（IOS设备或者安卓设备）。
3.3 工作原理
用户手机需要充电时，即可利用本设计实现智能充电操作。将客户端（6）也就是用户的手机与被控设备（3）即插座连接，开启客户端（6）的蓝牙功能，蓝牙模块（4）与手机蓝牙对接后可实现主控模块（1）与客户端（6）的连接，用户可以设置插座的关闭时间为手机充满电后，主控模块（1）可以利用继电器模块（2）实现被控设备（3）的关闭操作。电源模块（5）负责给主控模块（1）、继电器模块（2）、被控设备（3）提供工作电源。
4 总 结
本设计适合喜欢夜间充电的人，将手机与插座连接后，设计好插座关闭的时间即可安心睡去。在充电过程中，本设计可以自动监测手机中APP的耗电功率，自动关闭一些耗电量大的软件，减少充电时间，也达成了节约用电的目的。当手机充电完成时可以实现自动断电操作，安全高效，为人们的生活提供便利。
资助项目：天津职业技术师范大学大学生创新创业训练计划项目资助（201710066137）。
参考文献
[1]李 刚.智能家居的现状及发展趋势[J].中国新通信，2016，18（19）：67.
[2]李小冬.楼宇自动化系统中新型节电插座的研究[D].天津：天津大学，2012.
[3]徐 伟，姜元健，王 斌.智能插座在智能家居系统中的设计和应用[J].中国仪器仪表，2010，10：45～47.
[4]吕 艺.蓝牙模块无线通信设计与实现[J].科技经济导刊，2016，8：31.
[5]http：//www.21ic.com/evm/evaluate/MCU/201602/664350.htm#.[EB/OL]
[6]王佳欣.基于蓝牙4.0智能开关控制系统的设计与实现[J].物联网技术，2016，6（6）：99～101
[7]张 群，杨 絮，张正言，等.蓝牙模块串口通信的设计与实现[J].实验室研究与探索，2012，31（3）：79～82.
收稿日期：2018-7-25
关键词：蓝牙；智能插座
中图分类号：TM503.5 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）24-0305-01
1 引 言
科技的飞速发展使得智能手机的功能越来越强大，很多人更是产生了手机依赖症，手机的屏幕越来越大，APP软件越来越多，手机的电量明显不够用，很多人干脆随身携带充电器和移动电源，晚上到家不光充手机，还要充移动电源，晚上在家还不能充一夜否则对手机不好，还要睡前留出几小时充满电，使晚上家里玩手机很受限制，多数人只关主机，不关闭显示器，虽然显示器会进入待机状态功率不高，但是常年累月的待机，尤其整个社会这是普遍现象，既白白浪费了大量电能，又加速了显示器的老化，与中国提倡的低碳环保背道而驰[1]。
2 旧式插座的不足
插座[2]是一个简单实用的生活必需品，在家庭中为电模块集中的地方供电，在公司中为电脑、显示器和打印机等办公设备供电，几乎每个人的办公桌下都会有几个插排，上面插满了各种设备的电源插头，各种电源线纵横交错。而且使用者开始工作需要按电脑主机开关和显示器开关，有些用户还要按音响开关、台灯开关、加湿器开关和打印机开关，结束工作同样需要按这么多的开关，繁琐而且容易忘记关，容易造成安全隐患。
3 智能插座的结构与工作原理
根据市面上插座存在的一些缺陷，笔者设计了基于手机无线控制的多功能智能插座[3]，可使用手机对插座进行开启与关闭，并且在通电时对插座进行自检，待手机充电一段时间后可自动关闭电源，并有工作指示灯来显示工作状态，保护了手机电池，延长手机的使用寿命，为人们的日常生活提供便利，且该设计还有高度自动性，能检测手机中APP的耗电功率，并在充电过程中关闭一些耗电量大的软件，实现了中国现在大力提倡的低碳环保的口号。
3.1 智能插座的整体结构
基于手机无线控制的多功能智能插座，包括主控模块（1）、继电器模块（2）、被控设备（3）、蓝牙模块[4]（4）、电源模块（5）和客户端（6）。
3.2 智能插座各模块的组成与作用
主控模块（1）可以通过继电器模块控制被控设备也就是插座的开启与关闭，利用Arduino 101/Genuino 101[5]实现控制功能。它基于IntelRCurieTM模组，价格亲民，使用简单。101不仅有着和UNO一样特性和外设，还额外增加了Bluetooth LE和6轴加速计、陀螺仪。模块包含一个x86的夸克核心和一个32bit的ARC架构核心（Zephyr），时钟频率都是32MHz，利用Intel Curie作为控制芯片，带有14个I/O口（其中四路可用作PWM输出），6个模拟输入，一个用作串口通信和上传程序的USB接口，1个电源座，1个带SPI和IIC脚的ICSP接口。I/O工作电压为3.3V，主控模块（1）需要6节AA电池或6.5～12V的电源适配器来供电。
继电器模块（2）主要为SRD-05VDC-SL-C型号的继电器，常开接口最大负载：交流250V/10A，直流30V/10A；采用贴片光耦隔离，驱动能力强，性能稳定，触发电流为5mA；模块可以通过跳线设置高电平或低电平触发。继电器模块（2）实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
被控设备（3）是指具有三相插孔、两相插孔或三孔/两孔复用插孔的插座。被控设备（3）可以给客户端供电。
蓝牙模块（4）可以实现客户端与主控模块的通讯，蓝牙4.0[6～7]包括现在标记为“蓝牙经典”的传统蓝牙和新的低功耗蓝牙（蓝牙LE或BLE）。BLE针对低数据速率下的低功耗应用进行了优化，旨在使用简单的锂钮扣电池进行操作。
电源模块（5）主要包括桥堆整流电路和滤波电路。桥堆是一种电子元件，其内部主要是由四个二极管组成的桥路来实现把输入的交流电压转化为输出的直流电压。在桥堆的每个工作周期内，同一时间只有两个二极管进行工作，通过二极管的单向导通功能，把交流电转换成单向的直流脉动电压。滤波电路一般由电抗元件组成，尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。电源模块（5）负责给主控模块、继电器模块、被控设备提供工作电源。
客户端（6）就是用户的手机（IOS设备或者安卓设备）。
3.3 工作原理
用户手机需要充电时，即可利用本设计实现智能充电操作。将客户端（6）也就是用户的手机与被控设备（3）即插座连接，开启客户端（6）的蓝牙功能，蓝牙模块（4）与手机蓝牙对接后可实现主控模块（1）与客户端（6）的连接，用户可以设置插座的关闭时间为手机充满电后，主控模块（1）可以利用继电器模块（2）实现被控设备（3）的关闭操作。电源模块（5）负责给主控模块（1）、继电器模块（2）、被控设备（3）提供工作电源。
4 总 结
本设计适合喜欢夜间充电的人，将手机与插座连接后，设计好插座关闭的时间即可安心睡去。在充电过程中，本设计可以自动监测手机中APP的耗电功率，自动关闭一些耗电量大的软件，减少充电时间，也达成了节约用电的目的。当手机充电完成时可以实现自动断电操作，安全高效，为人们的生活提供便利。
资助项目：天津职业技术师范大学大学生创新创业训练计划项目资助（201710066137）。
参考文献
[1]李 刚.智能家居的现状及发展趋势[J].中国新通信，2016，18（19）：67.
[2]李小冬.楼宇自动化系统中新型节电插座的研究[D].天津：天津大学，2012.
[3]徐 伟，姜元健，王 斌.智能插座在智能家居系统中的设计和应用[J].中国仪器仪表，2010，10：45～47.
[4]吕 艺.蓝牙模块无线通信设计与实现[J].科技经济导刊，2016，8：31.
[5]http：//www.21ic.com/evm/evaluate/MCU/201602/664350.htm#.[EB/OL]
[6]王佳欣.基于蓝牙4.0智能开关控制系统的设计与实现[J].物联网技术，2016，6（6）：99～101
[7]张 群，杨 絮，张正言，等.蓝牙模块串口通信的设计与实现[J].实验室研究与探索，2012，31（3）：79～82.
收稿日期：2018-7-25