賀紅斌

摘? 要：結(jié)合實(shí)際，對(duì)Android平臺(tái)的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行研究。首先分析了Android平臺(tái)內(nèi)容，其次分別從智能家居系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路、Android手機(jī)端軟件設(shè)計(jì)方法、家庭主控端設(shè)計(jì)要點(diǎn)等多方面，對(duì)Android平臺(tái)的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行論述。希望研究后，可以給相關(guān)設(shè)計(jì)人員提供幫助。

關(guān)鍵詞：Android平臺(tái)? 智能家居? 控制系統(tǒng)? 設(shè)計(jì)

1? Android介紹

Android系統(tǒng)即為智能手機(jī)操作系統(tǒng)，為Google公司研發(fā)的，系統(tǒng)內(nèi)主要有操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面與應(yīng)用程序3個(gè)部分。智能手機(jī)已經(jīng)是人們生活中所必不可少的設(shè)備，其應(yīng)用范圍極大，已經(jīng)是人們?nèi)粘Ｉ钪蟹浅Ｖ匾纳罘绞?。Android系統(tǒng)操作靈活性高，可以滿足多種環(huán)境的使用，所以其應(yīng)用范圍較大。

2? 智能家居系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

智能家居系統(tǒng)具體包含以下幾個(gè)部分：遠(yuǎn)程控制終端;ARM服務(wù)器;底層家電控制設(shè)備。如果智能手機(jī)系統(tǒng)中安裝了終端控制軟件甲，就可以利用屏幕與用戶進(jìn)行穩(wěn)定的連接。智能家居系統(tǒng)中，以ARM為主要的服務(wù)器，客戶通過該服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)智能家居系統(tǒng)的全面控制，以滿足通信性能的要求。一方面，智能手機(jī)利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以把相應(yīng)的指令發(fā)出去，底層家電設(shè)備中的系統(tǒng)會(huì)接收到該方面的信息，然后就能夠?qū)崿F(xiàn)手機(jī)與家電的交互;另一方面，Zigbee無(wú)線節(jié)點(diǎn)可以把全部的信息都能夠發(fā)送到服務(wù)器終端，然后經(jīng)過了系統(tǒng)的處理后，再將最終的結(jié)果反饋到終端上，同時(shí)能夠展現(xiàn)出各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息，便于操作者使用。這種交互的運(yùn)行狀態(tài)之下，能夠使用戶更加準(zhǔn)確地了解居住環(huán)境的實(shí)際情況，還能夠避免發(fā)生意外問題，利用Android系統(tǒng)就能夠全面地了解家中發(fā)生的一切情況，能夠有效地處理各種突發(fā)事件[1]。

3? Android手機(jī)端軟件設(shè)計(jì)

3.1 Android應(yīng)用程序的構(gòu)成

在Android框架之下總計(jì)包含4種構(gòu)建程序，即 Activity、Service、Broadcast Receiver、Content Provider，我們目前所應(yīng)用的Android系統(tǒng)也是這幾個(gè)程序。Android系統(tǒng)的主要優(yōu)勢(shì)就是安全性高、流暢性強(qiáng)，在程序編寫過程中，其所應(yīng)用的代碼全部是Activities形式，手機(jī)軟件就能夠?qū)崿F(xiàn)信息的展示和模塊的運(yùn)行。

3.2 手機(jī)客戶端的界面設(shè)計(jì)

如果只是應(yīng)用Android系統(tǒng)進(jìn)行智能家居程序的設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)理念和軟件功能就能夠達(dá)到用戶的使用需要，應(yīng)用該系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的軟件可以滿足一鍵發(fā)送控制質(zhì)量的效果，同時(shí)還能夠記錄歷史記錄，控制相應(yīng)電器。

智能家居控制系統(tǒng)所設(shè)計(jì)出的工作界面具體包含如下幾個(gè)方面：主界面、控制界面與歷史操作界面。首先利用手機(jī)就能夠進(jìn)入到系統(tǒng)界面內(nèi)，可以連續(xù)接收2次號(hào)碼，進(jìn)行系統(tǒng)確認(rèn)之后就能夠從下方獲取連接號(hào)碼，然后就能夠進(jìn)入到控制界面中，就能夠進(jìn)行智能家居的終端設(shè)備操作開啟或者關(guān)閉。而歷史界面主要可以給用戶提供歷史記錄查詢功能，可以有效地檢查各項(xiàng)操作的運(yùn)行情況[2]。

4? 家庭主控端設(shè)計(jì)

4.1 信息處理模塊

系統(tǒng)信息處理的過程中，首先利用串口輸入AT命令來(lái)調(diào)試GSM模塊，進(jìn)行了各方面的操作調(diào)試處理之后，將單片機(jī)與GSM的串口連接，然后就能夠保證各個(gè)硬件系統(tǒng)都能夠穩(wěn)定地連接。系統(tǒng)連接過程中，因?yàn)閱纹瑱C(jī)中只配置有一組硬件串口，所以，在與ZigBee協(xié)調(diào)器端連接時(shí)需要應(yīng)用I/O模擬串口。如果GSM模塊具備信息模擬的功能，此時(shí)就能夠通過該單片機(jī)來(lái)獲取系統(tǒng)發(fā)出的終端信號(hào)，然后通過使用AT命令來(lái)獲取智能手機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的相應(yīng)信息，進(jìn)行信息的判斷之后，首先應(yīng)該給ZigBee協(xié)調(diào)器端信號(hào)，保證系統(tǒng)通信正常之后，再將所需要執(zhí)行的指令輸入到系統(tǒng)內(nèi)，再利用模擬串口直接發(fā)送到ZigBee協(xié)調(diào)器端，就能夠有效地處理智能手機(jī)的相應(yīng)信息。

4.2 ZigBee模塊概述

ZigBee是目前比較先進(jìn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，其可以將距離相對(duì)較近的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，運(yùn)行成本較低且容量比較大。在該系統(tǒng)中，主要是通過CC2530芯片作來(lái)進(jìn)行信號(hào)的傳輸與接收，融合了RF收發(fā)器和8051微處理器的優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)的抗干擾能力比較強(qiáng)。

4.3 ZigBee網(wǎng)絡(luò)的建立

智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，如果是應(yīng)用ZigBee網(wǎng)絡(luò)就能夠使得系統(tǒng)性價(jià)比得到提升。組網(wǎng)階段，主要包含兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，即協(xié)調(diào)點(diǎn)、一般路由器節(jié)點(diǎn)。前者是ZigBee網(wǎng)絡(luò)核心，主要作用就是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)建、數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，還能夠?qū)崿F(xiàn)與GSM模塊的聯(lián)系。網(wǎng)絡(luò)建設(shè)環(huán)節(jié)，利用特定函數(shù)來(lái)實(shí)施網(wǎng)絡(luò)層信息的構(gòu)建，比如確定網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行是否成功、數(shù)據(jù)傳輸是否正常進(jìn)行等。協(xié)調(diào)器在收到GSM模塊發(fā)出的指令后，可以快速地將其傳輸該其他的設(shè)備。協(xié)調(diào)器向終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸依賴于AF_DataRequest（）的函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

同時(shí)，WiFi與ZigBee相識(shí)，在家庭或是辦公空間只能，它都采用的短距離無(wú)線技術(shù)。在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的過程中，采用的是ISM頻段的2.4GHz，它的傳播距離不強(qiáng)，很容易受到外界的干擾。但是，相同的2.4GHz頻段，WiFi采用無(wú)線電波傳輸，實(shí)現(xiàn)基站與終端的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無(wú)線通信，鏈路層采用以太網(wǎng)協(xié)議為核心，以實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)膶ぶ泛托ｒ?yàn)，傳輸范圍較廣，覆蓋范圍高達(dá)100m，它可以將整棟大樓信號(hào)覆蓋。故而，在進(jìn)行ZigBee網(wǎng)絡(luò)的建立的過程中，針對(duì)智能家居控制系統(tǒng)的應(yīng)用，可以采用傳播信號(hào)強(qiáng)的通信方式。

5? 被控終端設(shè)計(jì)

ZigBee模塊整個(gè)智能控制系統(tǒng)的路由器節(jié)點(diǎn)，具體的功能就是接收、發(fā)送協(xié)調(diào)器的各種信號(hào)，使得系統(tǒng)可以穩(wěn)定地運(yùn)行。而繼電器的主要作用就是利用路由節(jié)點(diǎn)來(lái)接收信號(hào)，然后可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的斷開，進(jìn)而達(dá)到智能化控制的要求。智能家居控制功能包含比較多，就是進(jìn)行家居內(nèi)部各個(gè)系統(tǒng)的全面控制。具體如下：開關(guān)模式可以實(shí)現(xiàn)家居中各種設(shè)備的開關(guān)動(dòng)作控制，以滿足智能化控制的需要。在應(yīng)用該模式進(jìn)行底層設(shè)備的控制階段，能夠進(jìn)行室內(nèi)的電視機(jī)、燈光等部分的開關(guān)控制。如果用戶在系統(tǒng)操作中按下刷新按鈕，此時(shí)就能夠刷新系統(tǒng)內(nèi)的所有設(shè)備，此外，Android程序還能夠?qū)⑾到y(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程控制設(shè)備中，在該系統(tǒng)中接收相應(yīng)的數(shù)據(jù)后就能夠確定電器的開關(guān)狀態(tài)，進(jìn)而可以達(dá)到傳輸數(shù)據(jù)的效果，可以使得系統(tǒng)的智能化控制更加高效與完善。

6? 系統(tǒng)調(diào)試

智能家居系統(tǒng)的控制中，因?yàn)閆igBee通信距離直接受到了墻體等部分的影響，所以應(yīng)該在系統(tǒng)運(yùn)行前進(jìn)行必要的試驗(yàn)，從而可以消除墻體等部分的影響，保證通信的暢通性。首先應(yīng)該根據(jù)智能系統(tǒng)的運(yùn)行需要進(jìn)行程序的編寫，將協(xié)調(diào)器安裝到規(guī)定的位置上，讓其在1ms的時(shí)間間隔中連續(xù)發(fā)送數(shù)字01一百次到路由節(jié)點(diǎn)中，路由節(jié)點(diǎn)并不是固定不動(dòng)，而是要間隔5m就要放置一個(gè)點(diǎn)，按照節(jié)點(diǎn)接收的數(shù)字次數(shù)來(lái)確定最佳的工作距離。

7? 結(jié)語(yǔ)

通過該文分析，在使用Android平臺(tái)進(jìn)行智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，將其和無(wú)線ZigBee技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，可以提高系統(tǒng)運(yùn)行的工作效率，傳輸更加簡(jiǎn)便、快捷，可以使得用戶隨時(shí)了解居住環(huán)境，提高智能控制水平，同時(shí)可以在更大的范圍內(nèi)推廣應(yīng)用，積極促進(jìn)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐磊，徐霄瀚，王強(qiáng).基于ZigBee的智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].科技資訊，2017，15（2）：3.

[2] 翟波.智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].智能城市，2016（5）：45.