作者/ 高帆 戴瑞 厉雪 于淼 淮阴工学院 电子信息工程学院(江苏 淮安 223003)
摘要：为满意人们对日渐繁复的家庭电器的智能化办理需求，本文提出了一种依据ARM嵌入式处理器和Android技能的智能家居操控体系的规划计划。以STM32F107VCT6为操控主机主控芯片，经过以太网/WiFi通讯接口衔接家庭宽带;经过RS485通讯技能衔接学习操控子机，子机能够对红外遥控的按键编码进行学习存储或许呼应主机指令并对已贮存的编码进行复原和发送。最终，编写了依据Android体系的APP，经过APP对操控主机宣布指令，就能够对家电设备进行操控。试验结果表明，该体系操作快捷，能够较好地完结本地和长途对家庭电器的会集智能操控。
导言
跟着人们的生活水平大幅度进步，加之电子信息技能、计算机技能和通讯技能的迅猛兴起，人们对日常家居环境有了更高的需求和巴望。智能家居体系完结了家居设备的智能化办理，使本来繁琐、蠢笨的家居办理方法逐步变得智能化、人性化。但现在市面上智能家居体系往往存在着一些问题，有的产品价格相对不高但功用单一，可操作性差，可扩展性也欠好;而一些功用稍稍丰厚的体系往往价格偏高、体系杂乱，装置和运用较费劲，不利于智能家居遥控体系的推行和运用。贱价高效、智能化、人性化、好扩展的智能家居遥控体系成为研究人员的抱负方针。归纳考虑以上要素，本课题用ARM完结嵌入式操控主机结合学习型遥控器操控端的智能家居遥控体系[1]，然后依据Android 渠道开发智能手机的客户端软件[2]，用户运用手机经过无线网络就能够完结会集智能操控家电。
1 体系规划
本体系由操控主机、学习操控子机及手机APP为首要构成部分，具有学习形式和运用形式两种形式，如图1所示。学习形式：手机APP挑选要学习的按键，主机在SD卡中新建相应姓名的文件夹，运用遥控器对子机发射要学习的红外信号，子机将学习到的红外编码信息发送到主机贮存到对应的文件夹中。运用形式：手机APP发送遥控指令给主机，主机读取相应文件夹内的编码信息，发送给相应子机，子机将编码信息复原成红外信号宣布，完结遥控动作。手机能够经过衔接家庭WiFi[3]或许经过移动网络[4]拜访操控主机。
全体布局计划如图2所示。将操控主机与家庭路由衔接，一起在每一个房间放置一个学习操控子机，学习操控子机用来学习红外遥控载波发送给主机贮存或许接纳主机发送来的操控指令并依据操控指令宣布红外信号遥控房间内的家电。本体系架构具有以下两个优势：能够轻松完结家电的添加和装备，便利办理;具有学习功用，可完结一个客户端操控一切被控家居。
2 硬件规划
2.1 操控主机
2.1.1 主控模块
本文选用本钱低、功用高的STM32F107VCT6作为主控芯片，具有以太网和USB功用。该芯片时钟装备功用强壮，外部输入晶振的规模很大，自带一个RTC实时时钟模块，其MCU具有256KB FLASH、64kB RAM，一起包含各种根底和先进的通讯接口。这些特征不只使得家居体系的外围扩展更为快捷，也使网络通讯功用更为强壮。
2.1.2 通讯模块
整个通讯模块能够分为体系外部网络和体系内部网络，外部网络是指经过路由器衔接到外部Internet，内部网络首要为本地RS485通讯总线。操控主机选用WiFi或许有线方法衔接家庭路由。WiFi模块选用老练的ESP8266网络解决计划，具有强壮的存储才能和片上处理才能。操控主机经过RS485总线与各房间内的学习操控子机衔接，RS485总线网络具有组本钱钱低、散布规模广、可靠性安稳性好等特色，而且有线方法保密性好，不易被盗用。
2.1.3 信息存储模块
存储方法挑选SD卡存储，主机具有SD卡接口电路。SD卡传输效率高、安全性好、价格低、安稳性好、简略易学、技能老练。SD卡中存储三种文件：①用户信息文件，包含APP用户名、暗码、权限信息等;②家电体系结构文件;③编码文件组，包含与学习功用控键相关的文件名及存储的载波频率和编码信息等内容。
2.2 学习操控子机
2.2.1 操控器模块
子机的中心操控器模块首要由STC15F60S2芯片、锁存器74LS373、62256拓宽存储器、晶振等组成[5]。STC15F60S2芯片具有2048字节的SRAM、两组超高速异步串行通讯端口、内部高精度R/C时钟，而且无需仿真器、编程器等，运用简略、本钱低。
2.2.2 通讯接口模块
子机的通讯接口首要由九针串口电路组成，可与485总线衔接。其特色是低功耗关断形式能够减小功耗，高集成度片内最低只需求4个%&&&&&%即可作业。
2.2.3 红外学习模块
红外学习模块能够完结红外编码的学习[6]，其首要由红外接纳二极管、LED发光二极管、74LS06反相器、电阻等组成。红外接纳二极管关于红外发光二极管发射出的波长为940nm的红外光信号接纳才能强，且回绝接纳其他波长的光信号，能够扫除其他信号带来的搅扰。红外接纳二极管接纳红外信号经过三极管扩大传送到单片机端口[7]。
2.2.4 红外发射模块
红外发射模块首要由红外发光二极管、8550三极管、LED发光二极管、74LS06反相器、电阻等组成。红外发光二极管无红暴，以添加运用寿命，且易与晶体管%&&&&&%相匹配，结构较安稳巩固，可靠性高体积小，运用便利。基本原理是单片机端口输出信号经过三极管操控红外发光二极管宣布红外信号。
3 手机APP软件规划
Android在网络编程方面供给了非常好的支撑。Socket编程是比较底层的网络编程方法，是树立其他运用协议的根底。经过创立Socket目标[8]，就能够经过翻开输入输出流来进行通讯。
如图4，一个家庭只存在一个办理员账户，初度翻开手机APP进入用户注册界面，注册后再次登录APP，办理员账户程序主页具有设置、学习、操控三个功用按钮，其一般账户只要操控功用。
如图5，运用设置功用时，首要进行房子布局设置，用户可依据家庭实践布局设置楼层、房间编号以及相应房间内的电器编号，一起用户能够依据自己需求设置自己所需求的遥控器按键界面，手机APP与操控主机产生通讯，主机依据用户设置树立相应体系结构文件，以存储该用户的APP界面结构和信息。
运用学习功用时，在APP上选中指定楼层、房间的电器的需求学习的按键，APP将指令发送给操控主机，主机依据指令树立相应文件名的文件，以存储即将学习到红外信号数据。之后经过串口发送学习指令给相应房间的学习操控子机，收到学习指令的的学习操控子机对遥控器红外编码进行学习并将学习到的编码信息发送给主机存储到相应文件夹中。以此完结学习进程，主机对APP发送学习成功回馈信息。
运用操控功用时，在APP遥控界面按下某一按键，APP发送指令给操控主机，主机依据指令读取相应文件中的红外编码信息发送给指定房间的学习操控子机，该子机运用接纳到的数据复原红外信号操控家电的相应功用。
4 定论
本文介绍了依据Android渠道规划与完结智能家居遥控体系的进程，对体系的全体规划、软硬件规划都进行了详尽的剖析，并对各模块的功用完结与通讯进行了阐明。体系的中心是STM32芯片，本钱低、功用高，结合技能老练、本钱低价的RS485本地通讯，以手机APP程序完结编码学习、存储、遥控。整个体系本钱较低、技能老练、功用安稳，适合一般家庭的运用，具有必定的运用价值。
参考文献：
[1]蒋立兵. 依据STM32的智能家居操控体系的规划与开发[D].北京邮电大学,2011.
[2]孙润.依据WiFi智能家居的网关规划[D].西安工业大学,2015.
[3]严立. 依据Wi-Fi的智能家居中控器的规划和完结[D].电子科技大学,2015.
[4]林粤伟,宋丹.依据Android手持设备的智能家居遥控体系研发[J].电子产品世界,2015,06:37-39.
[5]王永华,周卫,詹宜巨,等.一种通用学习型红外遥控器规划与完结[J].广东自动化与信息工程,2005,02:18-19.
[6]刘霞,侯义斌,黄樟钦,等.学习型红外操控体系在盘绕智能中的运用[J].计算机工程与规划,2007,01:193-196.
[7]周祖荣,冯步云.依据单片机简洁学习型红外万用遥控器的规划[J].信息通讯,2013,10:64-65.
[8]吕红海.依据Android的智能家居无线操控体系的规划与完结[D].电子科技大学,2012.
本文来源于《电子产品世界》2017年第10期第43页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
