解析Android平台的智能家居控制系统设计

贺红斌

摘  要：结合实际，对Android平台的智能家居控制系统设计要点进行研究。首先分析了Android平台内容，其次分别从智能家居系统的总体设计思路、Android手机端软件设计方法、家庭主控端设计要点等多方面，对Android平台的智能家居控制系统设计步骤进行论述。希望研究后，可以给相关设计人员提供帮助。

关键词：Android平台  智能家居  控制系统  设计

1  Android介绍

Android系统即为智能手机操作系统，为Google公司研发的，系统内主要有操作系统、中间件、用户界面与应用程序3个部分。智能手机已经是人们生活中所必不可少的设备，其应用范围极大，已经是人们日常生活中非常重要的生活方式。Android系统操作灵活性高，可以满足多种环境的使用，所以其应用范围较大。

2  智能家居系统的总体设计

智能家居系统具体包含以下几个部分：远程控制终端;ARM服务器;底层家电控制设备。如果智能手机系统中安装了终端控制软件甲，就可以利用屏幕与用户进行稳定的连接。智能家居系统中，以ARM为主要的服务器，客户通过该服务器来实现智能家居系统的全面控制，以满足通信性能的要求。一方面，智能手机利用无线网络可以把相应的指令发出去，底层家电设备中的系统会接收到该方面的信息，然后就能够实现手机与家电的交互;另一方面，Zigbee无线节点可以把全部的信息都能够发送到服务器终端，然后经过了系统的处理后，再将最终的结果反馈到终端上，同时能够展现出各项数据信息，便于操作者使用。这种交互的运行状态之下，能够使用户更加准确地了解居住环境的实际情况，还能够避免发生意外问题，利用Android系统就能够全面地了解家中发生的一切情况，能够有效地处理各种突发事件[1]。

3  Android手机端软件设计

3.1 Android应用程序的构成

在Android框架之下总计包含4种构建程序，即 Activity、Service、Broadcast Receiver、Content Provider，我们目前所应用的Android系统也是这几个程序。Android系统的主要优势就是安全性高、流畅性强，在程序编写过程中，其所应用的代码全部是Activities形式，手机软件就能够实现信息的展示和模块的运行。

3.2 手机客户端的界面设计

如果只是应用Android系统进行智能家居程序的设计，其设计理念和软件功能就能够达到用户的使用需要，应用该系统所设计的软件可以满足一键发送控制质量的效果，同时还能够记录历史记录，控制相应电器。

智能家居控制系统所设计出的工作界面具体包含如下几个方面：主界面、控制界面与历史操作界面。首先利用手机就能够进入到系统界面内，可以连续接收2次号码，进行系统确认之后就能够从下方获取连接号码，然后就能够进入到控制界面中，就能够进行智能家居的终端设备操作开启或者关闭。而历史界面主要可以给用户提供历史记录查询功能，可以有效地检查各项操作的运行情况[2]。

4  家庭主控端设计

4.1 信息处理模块

系统信息处理的过程中，首先利用串口输入AT命令来调试GSM模块，进行了各方面的操作调试处理之后，将单片机与GSM的串口连接，然后就能够保证各个硬件系统都能够稳定地连接。系统连接过程中，因为单片机中只配置有一组硬件串口，所以，在与ZigBee协调器端连接时需要应用I/O模拟串口。如果GSM模块具备信息模拟的功能，此时就能够通过该单片机来获取系统发出的终端信号，然后通过使用AT命令来获取智能手机系统内的相应信息，进行信息的判断之后，首先应该给ZigBee协调器端信号，保证系统通信正常之后，再将所需要执行的指令输入到系统内，再利用模拟串口直接发送到ZigBee协调器端，就能够有效地处理智能手机的相应信息。

4.2 ZigBee模块概述

ZigBee是目前比较先进的无线网络通信技术，其可以将距离相对较近的无线网络连接起来，运行成本较低且容量比较大。在该系统中，主要是通过CC2530芯片作来进行信号的传输与接收，融合了RF收发器和8051微处理器的优势，系统的抗干扰能力比较强。

4.3 ZigBee网络的建立

智能家居系统的设计中，如果是应用ZigBee網络就能够使得系统性价比得到提升。组网阶段，主要包含两个节点，即协调点、一般路由器节点。前者是ZigBee网络核心，主要作用就是进行网络系统构建、数据传输等，还能够实现与GSM模块的联系。网络建设环节，利用特定函数来实施网络层信息的构建，比如确定网络运行是否成功、数据传输是否正常进行等。协调器在收到GSM模块发出的指令后，可以快速地将其传输该其他的设备。协调器向终端进行数据传输依赖于AF_DataRequest（）的函数来实现。

同时，WiFi与ZigBee相识，在家庭或是办公空间只能，它都采用的短距离无线技术。在进行网络构建的过程中，采用的是ISM频段的2.4GHz，它的传播距离不强，很容易受到外界的干扰。但是，相同的2.4GHz频段，WiFi采用无线电波传输，实现基站与终端的点对点无线通信，链路层采用以太网协议为核心，以实现信息传输的寻址和校验，传输范围较广，覆盖范围高达100m，它可以将整栋大楼信号覆盖。故而，在进行ZigBee网络的建立的过程中，针对智能家居控制系统的应用，可以采用传播信号强的通信方式。

5  被控终端设计

ZigBee模块整个智能控制系统的路由器节点，具体的功能就是接收、发送协调器的各种信号，使得系统可以稳定地运行。而继电器的主要作用就是利用路由节点来接收信号，然后可以实现系统的断开，进而达到智能化控制的要求。智能家居控制功能包含比较多，就是进行家居内部各个系统的全面控制。具体如下：开关模式可以实现家居中各种设备的开关动作控制，以满足智能化控制的需要。在应用该模式进行底层设备的控制阶段，能够进行室内的电视机、灯光等部分的开关控制。如果用户在系统操作中按下刷新按钮，此时就能够刷新系统内的所有设备，此外，Android程序还能够将系统的运行数据传输到远程控制设备中，在该系统中接收相应的数据后就能够确定电器的开关状态，进而可以达到传输数据的效果，可以使得系统的智能化控制更加高效与完善。

6  系统调试

智能家居系统的控制中，因为ZigBee通信距离直接受到了墙体等部分的影响，所以应该在系统运行前进行必要的试验，从而可以消除墙体等部分的影响，保证通信的畅通性。首先应该根据智能系统的运行需要进行程序的编写，将协调器安装到规定的位置上，让其在1ms的时间间隔中连续发送数字01一百次到路由节点中，路由节点并不是固定不动，而是要间隔5m就要放置一个点，按照节点接收的数字次数来确定最佳的工作距离。

7  结语

通过该文分析，在使用Android平台进行智能家居系统的设计时，将其和无线ZigBee技术联合应用，可以提高系统运行的工作效率，传输更加简便、快捷，可以使得用户随时了解居住环境，提高智能控制水平，同时可以在更大的范围内推广应用，积极促进现代科学技术的发展和进步。

参考文献

[1] 徐磊，徐霄瀚，王强.基于ZigBee的智能家居控制系统的设计[J].科技资讯，2017，15（2）：3.

[2] 翟波.智能家居控制系统的设计与实现[J].智能城市，2016（5）：45.