基于移动APP的智能家居控制系统的研究

苏文浩*，邵猛，许晓栋，朱宁



基于移动APP的智能家居控制系统的研究

苏文浩*，邵猛，许晓栋，朱宁

（徐州工程学院信电工程学院，江苏徐州，221000）

随着经济水平的迅速增长，人们对生活质量的追求逐步增高，智能家居已经成为人们高生活质量的一个必然选择。如今智能手机发展迅猛，根据工信部发布的2017年上半年通信行业的运营数据显示，目前我国手机上网用户数已经突破11亿，可以说智能手机已经成为人们生活中必不可少的部分。所以我们把智能手机与智能家居结合，将家用电器通过嵌入核心处理器连接到ZigBee无线传感器网络，并使用java语言开发控制端程序，完成APP对智能家用电器的便携控制。

智能家居控制系统；移动APP；ZigBee

引言

目前市场上有传统的家用电器遥控装置，但很少有可在远距离仍对家中电器进行实时控制和监测。本智能家居控制系统既有传统红外近端操作模式又有远程模式。并且整个控制系统布线简单，功能上也很灵活，所以更易被人们广泛接受和应用。本项目技术路线如图1所示，整个智能家居系统主要由控制终端APP、家居智能网关(主机)以及分布在家居各个房间的控制器(分机)等部分构成。先将家居电器遥控器按键所对应的红外或射频编码学习到主机中。主机就可以直接控制相应的家居电器工作，也可以向分布在家居各个房间的分机发出控制指令。分机将控制指令解析，并根据指令决将信号解析成控制指令，用于控制分机所在房间的家居电器工作。家居电器接收控制操作指令后，执行相关功能，并将家居设备状态信息返回到控制终端，从而实现智能手机或平板电脑对家居电器的实时智能控制与监测。

图1 技术路线图

1 对于APP的研究

1.1 需求分析

1.1.1 需求背景

随着智能家电的飞速发展以及国民生活需求水平的提高，智能家电正慢慢被大众百姓带回家，成为人们生活中不可或缺的关键部分。智能家电的产生就是为了给人们提供一个安逸、舒服、方便的生活方式。但是智能家电毕竟只是个机器，它不会了解主人的内心想法。它自己不懂得让夏天的家更凉爽，冬天的家更温暖；突然下雨来不及回家收衣服时，它不会自动收衣服；天气转晴时，它也不会自动将家里的窗帘打开，这终究是一个缺陷。所以，有必要开发一款以远程控制智能家居为主要功能的APP，即使主人不在家时，也能够对家里的情况了如指掌。

1.1.2 功能需求

该APP主要功能如下：

（1）远程智能家电控制。本功能要求能在户外打开APP连接至家里的智能传感器对家电进行控制，即使一时找不到开关也能远程遥控。（2）智能家居情景模式。本功能可在到家之前，对家里的灯光进行自定义，回家即可享受。（3）家居多模式一键选择：居家模式、睡眠模式、会客模式、外出模式。（4）智能感应功能：该功能要求家中环境温度保持在人体最适温度。

1.2 APP开发

1.2.1 APP介绍

APP是英文application(应用)的简称，由于目前我国手机上网用户数已经突破11亿，现在的APP多指移动设备（智能手机、平板电脑、ipod等其他移动设备）上的第三方应用程序。当今的手机市场，以Apple的App Store和android的Google Play Store较为著名。本文以基于android系统的APP为例。

1.2.2 APP设计

APP的开发是采用Google公司开发的以Linux为基础的半开源操作系统（android系统）。Eclipse作为开发环境,Java面向对象语言作为开发语言， ADT （android development tools）作为开发插件，SQLite 数据库作为开发数据库。

用户界面（User Interface，UI）设计

对软件的人机交互、操作逻辑、界面美观的整体设计。好的UI设计不仅是让软件变得有个性有品位，还要让软件的操作变得舒适简单、自由，充分体现软件的定位和特点。我们的设计遵循以下几个原则：简洁性；一致性；习惯性；人性化；主次性。

1.2.3 APP实现

智能家居APP界面如图2所示

图2 智能家居APP界面

2 对于硬件控制器的研究

2.1 核心处理器

本设计的智能家居控制系统采用S3C2440为中央控制器, S3C2440是韩国三星公司推出的16/32位RISC微控制器，其CPU采用的是ARM920T内核

（1）存储器支持1.8V、2.5V、3.0V、3.3V。

（2）I/O均支持3.3V供电。

（3）s3c2440为单机器周期执行指令集。

（4）本处理器具有电源管理功能，可以普通方式、慢速方式、空闲方式和掉电方式工作，降低产品功耗，方便用户选择。

图3 S3C2440接口说明图

2.2 ZigBee总体设计

ZigBee 模块负责了网关部分，主要包含了传感器模块、数据处理模块、通信模块和电源模块四个部分。移动终端与中央控制器的通信由移动设备的应用程序产生指令并发送到中央控制器，中央控制器接收到指令后，对指令进行分析、处理，最后进行对通信模块反馈，和数据处理器一同使传感器对家用电器进行监控和反馈处理。电源模块为整个硬件提供了稳定的工作电压。

2.3 红外转换器设计

由红外探头发出高低电平，并由一个定时的高电平后跟的低电平时间长短来区分高低电平，同时接受部分反相，然后经过进一步软件解码到单片机进而得到数据控制其他元件。

3 调试阶段

智能家居通常是集成了移动智能终端、服务器（或云平台）、家居传感设备或执行设备的一个多层级、多设备的网络系统，并被视为一个整体来为人们提供产品服务。这特点决定了系统的复杂性，为了使设备更可靠，在产品初成阶段，我们要对其进行测试。测试阶段分为两部分，户内和户外。在户外时，在手机和设备都联网的情况下，能够实现远距离控制，也可以说不受距离的限制，实现对家里空调，电视，灯具，窗帘，室温的控制，并可以通过手机界面实时查看各设备的工作情况。在户内时，除上述功能正常工作外，家居多模式也可以达到预期要求。

对整个系统进行调试后，对系统功能进行分析，观察调试结果，可以达到预期目标。

4 结束语

在此感谢我们的导师纪雯、于蕾，给予我们这篇论文的细节指导。从课题选择，方案设计和电路调试都离不开这两位导师的悉心指导，再向两位导师表示深深的感谢和崇高的敬意。智能家居是人类科技发展的一大进步，给人们提供更安全、更智能、更便捷的生活，提高人们的生活质量。在未来的一段时间智能家居必将走进人们的家庭中，也将成为科学的一大热点。

[1] 强静仁, 张珣, 王斌. 智能家居基本原理及应用[M]. 华中科技大学出版社, 2017.

[2] 辛长平. 智能家居系统安装与接线[M]. 中国电力出版社, 2015.

[3] 罗汉江. 智能家居概论[M]. 机械工业出版社, 2017.

[4] 王朝华, 陈德艳, 黄国宏, 等. 基于Android的智能家居系统的研究与实现[J]. 计算机技术与发展, 2012.

[5] 庞泳, 李光明. 基于ZigBee的智能家居系统改进研究[J]. 计算机工程与设计, 2014.

Research on Intelligent Home Control System Based on Mobile APP

SU Wenhao*, SHAO Meng, XU Xiaodong, ZHU Ning

(Xuzhou Institute of Engineering, Jiangsu Xuzhou, 221000, china)

With the rapid growth of economic level , people’s pursuit of a high quality of life gradually increasing, Smart home has become an inevitable choice to have a high quality of life. Nowadays smart phone has developed so fast. According to the data of the first half of 2017 issued by Ministry of Industry and Information Technology, the number of mobile Internet users have reached 1.1 billion. Another thing of way, smart phone has become an indispensable part of people's lives. So we combine smart phone with intelligent household. We connect the household electrical appliances embedded processor core to the ZigBee wireless sensor network (WSN) and apply Java to explore program of control site to complete the APP which is able to control the intelligent household electrical appliance in a convenient way.

Smart Home Control System; Mobile APP; ZigBee

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2018.01.029

TP311.52

A

1672-9129(2018)01-0075-02

苏文浩, 邵猛, 许晓栋, 等. 基于移动APP的智能家居控制系统的研究[J]. 数码设计, 2018, 7(1): 75-76.

SU Wenhao, SHAO Meng, XU Xiaodong, et al. Research on Intelligent Home Control System Based on Mobile APP[J]. Peak Data Science, 2018, 7(1): 75-76.

2017-11-03；

2017-12-21。

苏文浩（1995-），男，江苏徐州，本科，研究方向：电气控制。E-mail:2646069240@qq.com