內(nèi)蒙古電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 董圣華 馬麗潔

近年來(lái)隨著現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，智能生活的理念深入人心，物聯(lián)網(wǎng)和智能家居正開始走向人們的視野。但“智能家居”自問(wèn)世以來(lái)因其不菲的造價(jià)和較高水準(zhǔn)的技術(shù)，主要應(yīng)用于高檔社區(qū)和富人私宅，一直是“不入平常百姓家”。為此，設(shè)計(jì)出穩(wěn)定安全、可靠實(shí)用、低成本低功耗的智能家居控制系統(tǒng)，讓更多的普通家庭也能享受到科技進(jìn)步帶來(lái)的福利成為目前需要迫切解決的問(wèn)題。

因此我們?cè)O(shè)計(jì)了一款基于Arduino的智能家居控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)以Arduino為核心，通過(guò)結(jié)合WIFI轉(zhuǎn)串口模塊搭建本地TCP/IP服務(wù)器，使用Arduino進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、發(fā)送、接受和處理數(shù)據(jù)。然后通過(guò)WIFI轉(zhuǎn)串口模塊和遠(yuǎn)程安卓客戶端完成數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)家居環(huán)境信息的智能采集和控制。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由Arduino控制板、溫濕度探測(cè)模塊、火焰模塊、wifi模塊、超聲波測(cè)距模塊、紅外對(duì)射模塊、光敏模塊、人體感應(yīng)模塊、lcd模塊、氣體檢測(cè)模塊、舵機(jī)、直流電機(jī)、路由器等組成，Arduino控制板負(fù)責(zé)處理溫濕度探測(cè)模塊、火焰模塊、wifi模塊、超聲波測(cè)距模塊、紅外對(duì)射模塊、光敏模塊、人體感應(yīng)模塊、氣體檢測(cè)模塊收集到的數(shù)據(jù)，并將結(jié)果反饋給手機(jī)客戶端進(jìn)行分析，最終實(shí)現(xiàn)所需功能。

1.2 模擬家居環(huán)境

采用市面流行的DIY小房子搭建小型家居環(huán)境模擬實(shí)際家居環(huán)境，可將模擬家居環(huán)境大致分為臥室、客廳、大門、院子四個(gè)部分。因?yàn)樗敲阅隳Ｐ?，所以硬件控制系統(tǒng)以及供電系統(tǒng)安裝在房子中是沒(méi)有安裝位置的，所以在小房子的地基中開辟出的一片空間。

1.3 系統(tǒng)的控制思路與流程

APP客戶端使用TCP/IP協(xié)議，遠(yuǎn)程無(wú)線連接上工作在服務(wù)器模式的wifi模塊，wifi模塊連接上家庭路由器（以連接公網(wǎng)），在APP客戶端發(fā)送控制命令，wifi模塊接受命令轉(zhuǎn)換成串口數(shù)據(jù)輸出Arduino讀取串口數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)LED的亮滅、排風(fēng)系統(tǒng)的開啟與關(guān)閉、閘門系統(tǒng)的開啟與關(guān)閉，同時(shí)Arduino控制板讀取溫濕度傳感器數(shù)值并顯示到LCD模塊；Arduino控制板還讀取火焰?zhèn)鞲衅?、氣體檢測(cè)器、紅外對(duì)射器數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)值自動(dòng)判斷是否開啟警報(bào)、排風(fēng)系統(tǒng)并向客戶端傳值顯示到安卓手機(jī)。

2 軟件開發(fā)

用安卓智能手機(jī)作為命令發(fā)送和接受端，通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)智能家居的遠(yuǎn)程監(jiān)控和遠(yuǎn)程操控，操作簡(jiǎn)單，使用方便。安卓客戶端采用Android Studio集成開發(fā)環(huán)境編寫。以下為部分代碼：

這種基于Arduino的智能家居控制系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性高、運(yùn)行穩(wěn)定設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，成本較低，實(shí)時(shí)性好，等優(yōu)點(diǎn),在模擬家居環(huán)境中取得了預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果，完成了智能家居防火防盜等基本功能，可廣泛應(yīng)用于智能家居等領(lǐng)域，市場(chǎng)前景廣闊，具有很大經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，由于Arduino的電路原理圖和PCB設(shè)計(jì)圖都是開源的，使用者可以自行刻板，從而極大程度降低成本，有利于智能家居的普及。最后，在構(gòu)造基于Arduino的智能家居控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用過(guò)程中，由于本系統(tǒng)靈活性非常高，可以大幅度降低價(jià)格。因此，基于Arduino的智能家居控制系統(tǒng)具有低成本，進(jìn)一步普及的現(xiàn)實(shí)意義。