隨著人們生活質(zhì)量的提高以及科技的快速發(fā)展，傳統(tǒng)窗簾已經(jīng)不能滿足人們對(duì)于智能生活的需求。本設(shè)計(jì)通過(guò)安卓操作系統(tǒng)手機(jī)和Arduino的通訊連接，在手機(jī)上就能實(shí)現(xiàn)控制窗簾的狀態(tài)等功能。Arduino端接收室內(nèi)外獲取的天氣、溫度、濕度、亮度等參數(shù)以及Android發(fā)出的指令，通過(guò)藍(lán)牙傳送信息，達(dá)到手機(jī)與窗簾的信息交互。用戶通過(guò)手機(jī)可實(shí)現(xiàn)對(duì)窗簾的實(shí)時(shí)調(diào)控，還可以選擇多種模式。本智能窗簾還具備自主學(xué)習(xí)、記錄用戶喜好等功能，具備較大市場(chǎng)潛力。

【關(guān)鍵詞】智能窗簾 手機(jī)應(yīng)用 自動(dòng)控制系統(tǒng)

信息化社會(huì)在改變?nèi)藗兩罘绞脚c工作習(xí)慣的同時(shí)，也對(duì)傳統(tǒng)的住宅提出挑戰(zhàn)，社會(huì)、技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步更使人們的觀念隨之改變。本設(shè)計(jì)制作的智能窗簾，針對(duì)傳統(tǒng)窗簾存在的問(wèn)題，形成人為操控、信息傳遞、電路控制、機(jī)械運(yùn)作一體化。用戶通過(guò)Android手機(jī)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)窗簾的狀態(tài)進(jìn)行操作，而且可以選擇多種模式，可以方便、快捷地使用智能窗簾。本項(xiàng)設(shè)計(jì)功能強(qiáng)大、實(shí)用性較好，克服了傳統(tǒng)窗簾功能單一、操作繁瑣、智能化程度低等缺點(diǎn)，擁有較好的前景。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和工作原理

該系統(tǒng)結(jié)合傳感器、Arduino和Android APP實(shí)現(xiàn)對(duì)窗簾的智能控制。既能夠根據(jù)光照和溫度自動(dòng)開(kāi)關(guān)，也能夠通過(guò)手機(jī)APP人為操控。系統(tǒng)一共有六個(gè)模塊：溫度傳感器、光照傳感器、Arduino控制板、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、Android模塊和藍(lán)牙通訊模塊。溫度傳感器與光照傳感器作為系統(tǒng)感知端來(lái)采集窗外的光照和溫度信息。Arduino控制模塊對(duì)傳感器采集來(lái)的信息進(jìn)行處理。電機(jī)根據(jù)Arduino控制模塊處理后的結(jié)果相應(yīng)改變窗簾狀態(tài)。Android模塊主要提供一個(gè)人機(jī)交互界面，方便人工查看和改變窗簾狀態(tài)。Arduino和Android兩個(gè)模塊之間的通信則借助藍(lán)牙通訊模塊完成，其要完成搜索藍(lán)牙設(shè)備，與藍(lán)牙設(shè)備配對(duì)，以及消息的發(fā)送接受處理，如圖1所示。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

Arduino UNO是Arduino USB接口系列的最新版本，為Arduino平臺(tái)的參考標(biāo)準(zhǔn)模板。Arduino UNO的處理器核心是ATmega328，同時(shí)具有14路數(shù)字輸入/輸出口（其中6路可作為PWM輸出），6路模擬輸入，一個(gè)16MHz晶體振蕩器，一個(gè)USB口，一個(gè)電源插座，一個(gè)ICSP header和一個(gè)復(fù)位按鈕。

系統(tǒng)選擇ArduinoUNO作為主控芯片，通過(guò)便捷的引腳設(shè)置，連接光敏電阻、濕度傳感器、溫度傳感器等感應(yīng)裝置，使Arduino端接收到參數(shù)，進(jìn)行相應(yīng)處理。

在ArduinoUNO主控芯片上，6路模擬輸入A0到A5：每一路具有10位的分辨率（即輸入有1024個(gè)不同值），默認(rèn)輸入信號(hào)范圍為0到5V，可以通過(guò)AREF調(diào)整輸入上限。A0、A2、A5接口分別連接光敏電阻、濕度傳感器、溫度傳感器，以便更好地感應(yīng)外部環(huán)境。

Arduino UNO脈沖寬度調(diào)制PWM（3、5、6、9、10、11）可提供6路8位PWM輸出，系統(tǒng)將窗簾的左右電機(jī)分別接在9、10兩個(gè)引腳上，電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定。當(dāng)硬件電路上的感應(yīng)裝置滿足不同條件時(shí)，與電路所連接的電機(jī)開(kāi)始進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖2所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

3.1 Android模塊

見(jiàn)圖3。

該程序中名為initapp的Activity為程序的入口，判斷哪個(gè)Activity是入口，只需看哪個(gè)Activity包含initapp中的標(biāo)簽即可，其中的內(nèi)容確定了它是程序的入口。

MainActivity是程序的主界面，幾乎所有的工作都在它里面執(zhí)行及顯示，它是與用戶交互的窗口。

在MainActivity中我們啟動(dòng)了mainService，它集合了所有藍(lán)牙通訊的操作，在Fragment的onCreateView中執(zhí)行了大量的界面組件組件初始化以及點(diǎn)擊事件監(jiān)聽(tīng)工作，用戶在點(diǎn)擊組件時(shí)，例如按鈕，在未設(shè)置監(jiān)聽(tīng)的情況下，不能按需求響應(yīng)指定的動(dòng)作，所以我們要為組件設(shè)置監(jiān)聽(tīng)，對(duì)相應(yīng)的指令做出反應(yīng)。

3.2 Arduino模塊

首先在頭文件中調(diào)用Servo.h文件，以便于對(duì)舵機(jī)的操作。將溫度、濕度、光強(qiáng)等參數(shù)初始化，同時(shí)為了更好地操控窗簾，將窗簾狀態(tài)置為固定狀態(tài)。之后通過(guò)對(duì)各種傳感器參數(shù)、手機(jī)發(fā)送的指令的判定，使窗簾處于不同狀態(tài)，電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)。見(jiàn)圖4。

程序的主函數(shù)通過(guò)不斷檢測(cè)緩沖池的數(shù)據(jù)量的變化，讀取手機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的字符，并存儲(chǔ)，通過(guò)判斷所接收的數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度和內(nèi)容，若對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為設(shè)置工作模式，則調(diào)整至相對(duì)應(yīng)的模式。當(dāng)窗簾調(diào)整為自動(dòng)模式時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)讀取各傳感器對(duì)外界的數(shù)值變化做出相應(yīng)的反應(yīng)；當(dāng)窗簾調(diào)整為手動(dòng)模式時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)讀取手機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)用函數(shù)進(jìn)行處理并做出相應(yīng)的反應(yīng)。

4 系統(tǒng)演示

Android界面具有藍(lán)牙開(kāi)關(guān)按鈕，用戶打開(kāi)藍(lán)牙按鈕后，可以檢測(cè)手機(jī)附近的藍(lán)牙設(shè)備，搜索到窗簾的設(shè)備與其相連。界面有兩種控制模式，用戶可以根據(jù)自己的喜好來(lái)選擇手動(dòng)、自動(dòng)兩種模式。同時(shí)，用戶可以選擇臨界溫度來(lái)更好地操控窗簾，見(jiàn)圖5。

5 結(jié)論

智能化是人們生活發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)，本文基于Android操作平臺(tái)，設(shè)計(jì)出一個(gè)智能窗簾系統(tǒng)。系統(tǒng)針對(duì)傳統(tǒng)窗簾的弊端，通過(guò)對(duì)外界環(huán)境的監(jiān)測(cè)與處理以及用戶的喜好，實(shí)現(xiàn)了窗簾的智能化。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)具備智能化程度高、操作簡(jiǎn)單、應(yīng)用前景廣等特點(diǎn)，達(dá)到了預(yù)期要求，相信此系統(tǒng)對(duì)于人們的生活會(huì)提供一些便利。

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[4]向忠宏.智能家居[M].北京：人民郵政出版社，2004.

作者簡(jiǎn)介

吳昌?。?996-），男，南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院。

崔莉（1980-），女，實(shí)驗(yàn)師，指導(dǎo)教師。

作者單位

南京工程學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院 江蘇省南京市 211167