智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

文小滿

[摘 ? ?要]隨著我國市場經(jīng)濟(jì)和科技不斷發(fā)展，市場上智能家居用到的技術(shù)也有很多，包括通信技術(shù)，WiFi技術(shù)這些技術(shù)在應(yīng)用過程中，選型和種類都比較多，系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用的實際情況，對整個智能家居系統(tǒng)有很大的影響。設(shè)備人員在對智能家居醫(yī)院進(jìn)行選擇中會選擇更加科學(xué)的技術(shù)，這樣可以更加有效的提升整個智能家居的應(yīng)用效率和質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]智能家居;控制系統(tǒng);設(shè)計

[中圖分類號]TP273 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2022）01–00–03

[Abstract]With the continuous development of China's market economy and science and technology， there are many technologies used in smart home in the market， including communication technology and WiFi technology. There are many types and types of these technologies in the application process. The actual situation of the application of system technology has a great impact on the whole smart home system. Equipment personnel will choose more scientific technology in the selection of smart home hospitals， which can more effectively improve the application efficiency and quality of the whole smart home.

[Keywords]smart home; Control system; Design

智能家居在發(fā)展的過程中，主要利用的是綜合性的技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，安全防范技術(shù)，自動化控制技術(shù)，這些技術(shù)與家居設(shè)備在建設(shè)過程中有非常重要的關(guān)聯(lián)性。在整個家庭事務(wù)管理系統(tǒng)中，為了更加有效地提升家具的安全性，舒適性和藝術(shù)性，設(shè)計人員也開發(fā)出來了一些環(huán)保節(jié)能的智能家居，為人們創(chuàng)造一個舒適的居住環(huán)境。本篇文章主要探討了智能家居在設(shè)計發(fā)展過程中的設(shè)計理念，選擇一些云平臺的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)備的家具進(jìn)行操控管理，技術(shù)人員對智能家居進(jìn)行自動化斷電，要對室內(nèi)的溫度和氣體都進(jìn)行監(jiān)測管理。智能家居在整個安卓和蘋果設(shè)計系統(tǒng)中，屬于一個自發(fā)的APP，在控制設(shè)備運行的過程中，如果遇到危險，智能家居可以第一時間報警。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

智能家居系統(tǒng)在設(shè)計的過程中，主要由傳感檢測模塊，核心控制模塊和無線通訊模塊所構(gòu)成。傳感檢測模塊在對智能家居各項參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢測，對無線通訊模塊進(jìn)行科技處理，選擇合適的APP系統(tǒng)進(jìn)行顯示，如果數(shù)據(jù)參數(shù)指標(biāo)異常，單片機(jī)會對整個電機(jī)模塊做好控制設(shè)備。智能家居在應(yīng)用過程中，關(guān)于人可以將計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息應(yīng)用其中，智能家居可以提高整個發(fā)展的質(zhì)量，相比較傳統(tǒng)的工藝技術(shù)，具有較高的研究性。在系統(tǒng)的技術(shù)建設(shè)中，智能家居也擁有創(chuàng)新性，同時也節(jié)約了自然資源的使用。技術(shù)管理人員對工程項目進(jìn)行合理的，科學(xué)性的監(jiān)督和管理，可以更加有效地避免建筑意外的發(fā)生。智能家居在應(yīng)用的過程中，要想更加有效地形成完整的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，需要與傳統(tǒng)的電器基礎(chǔ)進(jìn)行分離處理。電子信息化技術(shù)在新的技術(shù)發(fā)展過程中，也可以將自身的基礎(chǔ)進(jìn)行有效的整合和利用。電氣自動化技術(shù)在各個建筑的領(lǐng)域中都廣泛的應(yīng)用著，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。建筑行業(yè)在發(fā)展中，始終按照著高耗能，高污染的方向發(fā)展，各種發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展空間，電氣自動化企業(yè)為智能化自動化發(fā)展指明了新的方向。這個智能家居在應(yīng)用中是將計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與人工智能互相結(jié)合，將二者各自的優(yōu)勢在整個智能家居體現(xiàn)出來。自動化技術(shù)在建筑行業(yè)發(fā)展中，主要應(yīng)用在自動化控制管理發(fā)展中，這種發(fā)展模式，可以提高整個智能家居的生產(chǎn)質(zhì)量。智能家居在工程自動化控制中具有特別的優(yōu)勢，在調(diào)整中，主要體現(xiàn)在對人力物力資源的實際操作，將更加詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息的處理放在了較高的一個層面。自動化技術(shù)在發(fā)展中，也改變了傳統(tǒng)的控制器，已經(jīng)不再需要模型對整個智能家居進(jìn)行控制。自動化技術(shù)和智能家居在結(jié)合的過程中，也在朝著自我調(diào)節(jié)的方向發(fā)展，這樣可以更好的減少人力物力資源的使用成本，可以更加有效地提高建筑企業(yè)的自動化發(fā)展水平。系統(tǒng)設(shè)備的功能主要包括通過手機(jī)APP對智能家居電器進(jìn)行遠(yuǎn)程連接，包括LED燈，智能空調(diào)用戶們通過手機(jī)APP，可以對家庭的環(huán)境溫度，一氧化碳，二氧化碳的濃度進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的檢測。利用手機(jī)APP，可以對實現(xiàn)區(qū)域進(jìn)行遠(yuǎn)程安全監(jiān)控，手機(jī)APP可以及時的進(jìn)行報警提醒。系統(tǒng)設(shè)計在整個互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計處理過程中，主要是采用stm32微控制器進(jìn)行芯片控制，通過無線WiFi進(jìn)行連接，可以降低成本使用。通過手機(jī)和電腦，這些便攜式的設(shè)備對整個智能家居進(jìn)行連接，可以使家居環(huán)境時間更加舒適型，智能化。

2 硬件設(shè)計

2.1 核心控制模塊

系統(tǒng)設(shè)備在應(yīng)用的過程中，主要通過的是無線WiFi進(jìn)行連接，技術(shù)人員采用半導(dǎo)體芯片作為主控制器，對整個單片機(jī)的線路進(jìn)行控制?？刂破骺梢酝ㄟ^WiFi無線網(wǎng)絡(luò)對APP端進(jìn)行信息的鏈接，對整個硬件的控制動作和控制系統(tǒng)都做好調(diào)整。單片機(jī)控制模塊采用的是M三內(nèi)核的f103系列的微控制器，這種微控制器在應(yīng)用的過程中，屬于一個性價比較高的單片機(jī)，在工作的過程中，工作的頻率和效率高達(dá)90MHz，在控制模塊內(nèi)部有高速存儲器，同時，這些性價比較高的單片機(jī)，可以增強(qiáng)端口連接，與外線進(jìn)行相互融合。單片控制器在應(yīng)用過程中包含兩個ADC，內(nèi)部還有三個通用的，16位的定時器和PWM定時器。機(jī)械設(shè)備包含一個USB接口，內(nèi)部有無線WiFi的安卓智能家居控制系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計。數(shù)據(jù)人員對整個單機(jī)片設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)控制會加上傳感器，監(jiān)測模塊，對各類的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集和應(yīng)用。在進(jìn)行無線傳輸數(shù)據(jù)時，采用WiFi無線模塊，可以直接與繼電器模塊進(jìn)行通電連接。

2.2 傳感檢測模塊

智能家居設(shè)備在應(yīng)用的過程中，主要的檢測模塊包括DHT11濕度傳感器，設(shè)備、MQ157傳感器模塊、射光電開關(guān)等模塊。DHT11傳感器在應(yīng)用的過程中，屬于一款數(shù)字信號的濕溫度傳感器，在智能家居控制系統(tǒng)中應(yīng)用到了電子技術(shù)，精度濕度大約為12%RH，可以將溫度控制到–5～5℃，濕度控制在30%～90%RH，同時MQ氣體傳感器在整體應(yīng)用過程中，對液化氣，氫氣的靈敏度都比較高，同時，對天然氣的使用情況和可燃蒸氣的監(jiān)測也比較準(zhǔn)確，在檢查的過程中，可以對多種可燃性的氣體進(jìn)行檢測，在使用中屬于適合多種應(yīng)用低成本的傳感器，在應(yīng)用中可以結(jié)合多種傳感器的使用情況，對液化氣氫氣一樣性的檢驗。M18今晚設(shè)備對整個光電開關(guān)發(fā)上期接收器都有非常重要的設(shè)備提供，激光對射光電開關(guān)的有效距離高達(dá)15 m。在發(fā)射器應(yīng)用中，如果有物體擋住就會導(dǎo)致接收器接收不到一些數(shù)據(jù)信息，從而就是物體進(jìn)入到監(jiān)控區(qū)域，這樣就是發(fā)射器的精準(zhǔn)度得不到有效的檢測。傳感器的應(yīng)用的過程中，一般為數(shù)字量的輸出和輸入，技術(shù)人員需要提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息，才可以對整個單片機(jī)的轉(zhuǎn)換器做好調(diào)整，傳感器將單片機(jī)的連接口都做好調(diào)整和處理，通過有效的程序進(jìn)行數(shù)據(jù)信息工作。

2.3 智能繼電器模塊

智能家居，用電器屬于一種需要手機(jī)通過WiFi無線連接控制的器件，技術(shù)人員對數(shù)據(jù)信息參數(shù)進(jìn)行輸入時，要保證繼電器的變化達(dá)到規(guī)定的要求，在電路運行過程中，電器輸出的電線會被控制，從而發(fā)生跳躍式的變化。繼電器在實際利用過程中，主要用小電流控制大電流，屬于一種數(shù)據(jù)信息自動開關(guān)。目前，很多科學(xué)家和學(xué)者都對智能家居控制系統(tǒng)進(jìn)行深入的研究和設(shè)計，在設(shè)計的過程中，考慮到人們?nèi)粘Ｉ畹膶嶋H情況，也方便了人們的日常生活。在現(xiàn)如今很多陳舊的設(shè)備功能，在應(yīng)用的過程中，不能夠更快更好地連接到互聯(lián)網(wǎng)，機(jī)械設(shè)備自身不具備智能控制功能。如果用戶重新購買新的設(shè)備而淘汰舊設(shè)備，不僅需要增加較高的資金成本，同時也會造成資源遭到浪費，在日常生活中，這種做法非常沒有必要。所以設(shè)計人員根據(jù)人們的日常生活，設(shè)計出了一款具有智能控制的繼電器模塊，技術(shù)人員可以在老舊的設(shè)備上裝上智能機(jī)電模塊，通過無線WiFi移動終端對繼電器的整體進(jìn)行控制，可以使智能控制設(shè)備能夠自動斷電，這樣也是整個智能設(shè)備在控制的過程中優(yōu)勢體現(xiàn)出來。設(shè)計人員通過在繼電器模塊上將單片機(jī)控制電路與無線WiFi通訊進(jìn)行連接，可以使整個數(shù)據(jù)信息繼電器進(jìn)行有效的控制，可以使電器模塊受到遠(yuǎn)程的指令，這樣可以達(dá)到智能化的目標(biāo)。

2.4 通信技術(shù)

智能家居在運行過程中，主要的原則就是利用家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，進(jìn)行設(shè)備的應(yīng)用。在醫(yī)院過程中，用戶們所要考慮的是兩個方面，設(shè)計人員要注意及電氣設(shè)備的連接速度和可靠性，穩(wěn)定性。智能家居在整個連接的過程中，傳輸?shù)乃俣纫惨岣咭?。然后是在智能家居功能設(shè)計中，要滿足一些條件。家庭數(shù)據(jù)控制的網(wǎng)絡(luò)要能夠有效的組成智能家居家庭網(wǎng)，在家庭網(wǎng)頁用的過程中，大量的音頻和視頻也要通過家庭數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)體現(xiàn)出特有的優(yōu)點，這樣可以使家庭控制網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用的過程中，對智能家居更好的控制。家庭控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)參數(shù)在應(yīng)用中要更側(cè)重于控制低速通行，在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建系統(tǒng)中，要把重點放在效率快，速度快，資金成本低的目標(biāo)上。智能家具應(yīng)用中會運用到藍(lán)牙技術(shù)，這項技術(shù)主要可以對一些手機(jī)，電腦，耳機(jī)這些實現(xiàn)無線傳輸。整個藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在應(yīng)用中的分散式結(jié)構(gòu)可以更加有效地保證設(shè)備之間通過無線進(jìn)行傳輸。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在應(yīng)用過程中會用到紅外技術(shù)，紅外技術(shù)主要是在距離小于1m的情況下，對通行速度進(jìn)行科學(xué)性的規(guī)定，整個數(shù)據(jù)信息的接口要保證溫度在30℃以下的室內(nèi)環(huán)境中進(jìn)行通信連接。紅外技術(shù)在應(yīng)用中一個突出的特點就是對周圍的設(shè)備，系統(tǒng)不會產(chǎn)生較大的干擾，這樣就保證整個系統(tǒng)設(shè)備在運用過程中的安全性。

3 軟件設(shè)計

3.1 單片機(jī)控制程序

系統(tǒng)軟件設(shè)備在應(yīng)用過程中一些部分主要包括APP端程序的編寫，系統(tǒng)在使用過程中，要想更好地實現(xiàn)人機(jī)界面信息交互，就要去控制好遠(yuǎn)程操控系統(tǒng)信息，可以更好的實現(xiàn)APP應(yīng)用。系統(tǒng)的單片機(jī)在控制過程中，控制程序主要包括單片機(jī)的上電初始化，單片機(jī)在應(yīng)用中，可以時刻接受來自APP發(fā)來的數(shù)據(jù)參數(shù)，機(jī)械設(shè)備自身還有自動化的智能，可以更加有效的根據(jù)用戶們的指令，完成相應(yīng)的動作。單片機(jī)處理傳感器，在數(shù)據(jù)信息參數(shù)檢測的過程中，可以對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳遞和判斷。程序設(shè)備初始化主要應(yīng)用WiFi模塊，驅(qū)動模塊，機(jī)制云模塊進(jìn)行初始化處理。操作技術(shù)人員可以在主函數(shù)上使用系統(tǒng)設(shè)備循環(huán)式傳感器模塊，在工作中可以對數(shù)據(jù)信息時刻的進(jìn)行檢測，這樣可以更加有效地保證信息的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。設(shè)計人員可以采用中斷的方式將APP中端和首段發(fā)來的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行連接和應(yīng)用，這樣可以對系統(tǒng)上面的資源進(jìn)行有效的結(jié)合，也可以保證單片機(jī)處理的結(jié)果更加準(zhǔn)確性。

3.2 APP控制程序

系統(tǒng)設(shè)備的APP控制程序主要包括APP的頁面的編寫和單片機(jī)的控制程序數(shù)據(jù)信息，這些數(shù)據(jù)信息在交互的過程中，可以提高整個數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性。用戶們打開APP程序登陸之后，頁面會將當(dāng)前的設(shè)備信息狀態(tài)顯示出來，用戶可以根據(jù)實際情況控制整個設(shè)備程序，通過APP對設(shè)備運行的狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。同時，可以通過移動APP進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，對插座，智能空調(diào)，用電設(shè)備這些進(jìn)行自動中斷。要不我們也可以通過指紋解鎖或者無鑰匙控制們對大門進(jìn)行開啟或者關(guān)閉。在生活中可以對所處的環(huán)境的溫度和濕度進(jìn)行數(shù)據(jù)，信息參數(shù)的檢測，觀看相關(guān)氣體是否超標(biāo)?？梢詫崿F(xiàn)遠(yuǎn)程報警，或者取消報警，這個頁面將整個智能家居的使用情況，操作情況，布局都能夠展現(xiàn)出來，這樣可以使用戶能夠簡便操作。

4 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

4.1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

在20世紀(jì)90年代末，智能家居就已經(jīng)進(jìn)入到了人們的日常生活中，不僅改變了生活的環(huán)境和生活的質(zhì)量，同時也使人們的生活理念有著很大的變化。智能技術(shù)在應(yīng)用的過程中，逐漸滲透到人們的日常生活和工作，學(xué)習(xí)中，人們對生活質(zhì)量的要求已經(jīng)不再處于簡單的生活，更重要的是舒適感和體驗科技帶來的便利。在21世紀(jì)生活的年輕人，接觸到的智能電器，智能家居越來越多，新時代的年輕人對一些新事物都有著全新的好奇和認(rèn)識。在目前智能產(chǎn)品發(fā)展過程中，只能產(chǎn)品的使用，與年齡段沒有關(guān)系，在應(yīng)用中，已經(jīng)成為了當(dāng)前比較常見的一件事。在家庭中，電視機(jī)調(diào)光燈智能冰箱，家用電器，這些機(jī)電設(shè)備都可以利用手機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。我國偉大的數(shù)學(xué)家根據(jù)國內(nèi)家庭設(shè)計的實際情況，利用嵌入式的軟硬件技術(shù)，對智能家居功能進(jìn)行全面的開發(fā)。

4.2 國外發(fā)展現(xiàn)狀

在國外發(fā)展中，智能家居也有著廣泛的應(yīng)用，美國屬于發(fā)達(dá)國家各方面的科技和經(jīng)濟(jì)都屬于時代的首位。美國新開發(fā)出來的一款智能產(chǎn)品x-10系統(tǒng)設(shè)備在應(yīng)用過程中功能比較齊全，而且它的控制方案非常集中，但是唯一不足的就是它的的價格比較昂貴，所以產(chǎn)品在應(yīng)用過程中并不是非常廣泛。相比較來說，德國的EIB系統(tǒng)設(shè)備在用的過程中，雖然工程內(nèi)部復(fù)雜度比較深，它采用的也是中央控制方式，而且所需要的資金成本也不高，自身具有較強(qiáng)的靈活性，在用的過程中，被廣泛的使用。德國的默頓研發(fā)出來的一種智能家居系統(tǒng)設(shè)備，照明燈，風(fēng)扇燈這些可以通過一個總的開關(guān)推系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行控制。智能化機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用中，可以提高人們生活的舒適度，用戶們通過網(wǎng)絡(luò)無線技術(shù)連接，可以將智能家居進(jìn)行大跨步的發(fā)展。

5 結(jié)束語

綜上所述，伴隨著我國的科技不斷的在發(fā)展，各方面的新技術(shù)和智能設(shè)備都脫穎而出，移動APP在應(yīng)用的過程中，可以對用電設(shè)備進(jìn)行自動通斷電。智能家居控制系統(tǒng)在整個制作和控制的過程中，需要設(shè)計人員根據(jù)功能情況進(jìn)行模板設(shè)計，通過單片機(jī)控制終端的數(shù)據(jù)參數(shù)，可以上傳到云平臺，這樣用戶就可以在手機(jī)上或者平板上利用無線WiFi網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行繼電設(shè)備控制。技術(shù)人員可以將所有的功能模板進(jìn)行整合，對系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行測試，可以檢測繼電設(shè)備的功能。這種自動化的操作系統(tǒng)在應(yīng)用的過程中，不僅資金成本低，而且具有較高的質(zhì)量和效率。

參考文獻(xiàn)

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