物联网应用：移动平台智能家电控制系统设计

报告自身異常状况。同时，Android还支持对HTTPS、DUP、SSL等通信协议的封装，可以使用套接字编程，在终端实现功能很方便。

综上，将设计的家电控制系统基于Android平台是一种很好的设计选择方向。可以让人们充分利用起身边的安卓手机、安卓平板等移动Android设备，体验到物联网技术所带来的便利。

1 系统总体组成设计

经过与小组成员的讨论和实验，本系统大致结构分为三个部分： 带有Android客户端的操作平台、用来传输数据信息的通信WiFi设备、还有各种带有无线功能的智能家电。 本次设计以装有Android系统的设备作为发送控制命令的控制端，路由器提供WiFi服务，用局域网将各类智能家电连接起来，再将安卓控制平台接入到智能家电群所在无线网络中，从而实现家电控制的功能，达到系统设计的目的。

2 系统整体设计概述

整体模块主要由三部分组成：安卓控制端用户界面设计、无线网络相关模块、家电智能化调节三部分。大致构成框图如图1所示。

安卓客户端界面设计的设想是设计为多种选择的遥控器的外观，尽量功能界面简洁明了，便于用户通过客户端实现家电的功能控制，以及不同家电控制间的切换。

WiFi相关的嵌入式模块的作用是把串口转成无线网络通信标准，用来连接起Android控制端和智能家电群，从而实现两者的信息数据传输，为各个终端模块提供无线网络功能，让它们工作在无线网络之中。

最底层用一些可以建立网络节点的集成芯片作为硬件核心，例如TI（德州仪器）公司开发的CC2530、CC2531等。以芯片为核心的仿真器在连接具体外设后，通过USB数据线和个人电脑进行连接，下载具体程序进行针对性的仿真功能调试。

2.1 Android平台界面设计

手机端的用户界面设计需要将其风格更加贴近日常使用的各类家电遥控器，这样更为直观，便于用户理解和操作。实现所用语言是Java编程语言，使用的编译器是Android studio。

2.2 安卓控制端连接设计

系统设计采用了UDP通信协议。在网络层实现Socket套接字接口进行数据的传输通信，绑定通信对象的IP地址和端口号的方式是使用基于UDP协议的DatagramPacket（）。先去添加蓝牙响应权限，从而允许安卓控制端使用蓝牙功能。搜索蓝牙设备可以通过调用Bluetooth Adapter的Discovery（）来实现。利用连接设备的功能信息生成蓝牙Socket通信，用来连接协议实现各个终端之间的通信。具体代码可以通过Java编程实现。

利用socket.send发送控制命令数据，具体过程如下：

A.从应用程序中创建socket;

B.通过bind将socket信息通知到网络驱动层;

C.网络驱动层将网络中与从socket对应的数据接收并放入到socket中去;

D.从socket中将数据读出。

利用socket.receiver接受命令，并显示在控制端的用户界面上，具体过程如下：

A.从应用程序中创建socket;

B.通过bind将socket信息通知到网络驱动层;

C.将要发送的数据写入到socket中;

D.网络驱动层从socket中取出数据通过网卡发送出去。

2.3 串口转WiFi模块设计

串口WiFi模块有多种选择，比如TI公司的CC3000，或者海凌科公司一些新产品。我们小组选择了通过查阅资料和参考价格，选择了海凌科公司的HLK-RM08K型号来实现智能家电的WiFi功能，价格大概在100元左右。HLK-RM08K型号的模块是深圳海凌科电子有限公司推出的低成本嵌入式串口-以太网-无线网模块，可以较低成本地实现用户串口、以太网、WiFi（无线网络）这三个接口之间的数据转换，因为该嵌入式模块拥有通用串行的接口、而且符合网络标准内置TCP/IP协议，使用该模块，即使是传统的串口设备，也不需要更改相关配置，便可以通过Internet网络。该模块的使用可以为系统设计中的串口设备通过网络传输数据提供快速安全且低成本的解决方案。综上所述，在各类WiFi模块中，HLK-RM08K比较适用于本次智能家居物联网设计。

连接过程：首先在所连接的电脑设备管理器中选择相应的串口号，单击搜索模块。然后进行一些使串口参数与开发板一致的参数设置，最后一步是配置无线网络的IP地址和端口号，使IP地址与试验场地的路由器处于同一个网段，否则数据通信将无法进行连接。连接过程中所有的操作和设置完成之后需要重启模块。

2.4 底层硬件设计

在底层的智能家电硬件电路设计中，选用TI公司开发的CC2531芯片作为核心控制器，它的优势在于可以用较低的成本建立网络节点。除此之外，CC2531还拥有2.4GHz的RF收发器、工业标准的增强型8051单片机、系统内可编程的256KB闪存、8KB的RAM和许多其他强大的功能。可用在系统参数的配置和外部设备的管理等。

在具体的硬件电路设计中，根据不同的家电实际需求，增添不同的外设。比如在智能空調的硬件电路设计中，可以外接SHT10数字温湿度传感器，用来同时测量温度和湿度，然后将测出的数据传给CC2531芯片进行处理，通过 PID调节器改变直流电动机的功率来控制温度。

核心控制器还需要外接串口模块用于发送具体数据，同时用于接收安卓客户端传来的控制指令。

3 智能家电系统前景展望

智能家电系统作为一种富有科技含量的行业，和传统家电的堆砌相比，它能给我们的日常生活带来更多的便利，甚至可以说是享受。智能家电系统其实就是将传统家电通过物联网技术连接在一起，将各类家电服务整合在一起，高效的进行管理，就像是拥有一名不会疲倦的管家，给我们带来高效、舒适、便利、安全、环保的生活环境和优秀的信息交互体验。它的优势很多，比如可以使户主和家庭内部始终保持着信息交流，节省了亲自动身调整设备的时间，清晰了解设备的状况，可以借此来判断是否缴费和是否需要维修，保证了能源费用的节约以及设备安全性。除此之外还有很多应用的场景，都从各个方面优化了人们的生活方式。随着目前物联网技术的飞速发展和深入应用，智能家电系统正朝着更加信息化、智能化、人性化的方向发展。

与此同时，国家相关政策也有鼓励相关行业的发展，由工信部牵头的《互联网“十二五”规划》中所支持的九大应用领域，分别是智能家居、智能安防、智能环保、智能电网、智能工业、智能农业、智能医疗、智能交通、智能医疗。其中的智能家居领域最能贴近人民生活，更能明显地提升民众生活品质，拥有更为迫切的应用需求，其发展前景不可估量。

以上背景对于智能家电市场来说，是新的浪潮也是新的挑战，这个市场只会越来越庞大，只有拥有更好用户体验、更能满足当下消费者需求的智能家电才能占据更大的市场份额。

4 结语

通过这段时间的资料查阅和小组讨论，我对于智能家居相关技术和市场方面加深了了解，并以此为基础，结合一些现有的物联网技术设计了一种智能家电系统。本系统的设计方式比较简洁，但可以实现Android控制端对于家电的无线控制。

【参考文献】

[1]王剑龙.基于Android的智能家居控制系统的研究与实现[D].长春：吉林大学.2013.

[2]基于android的智能家电控制系统的设计与研究[J].郑清兰.攀枝花学报.2016（05）.

[3]基于物联网的智能家电控制方案设计[J].林泽佳.电子技术和软件工程.2018（16）.

[4]基于物联网的智能家居发展前景探讨[J].张慧燕.电子制作.2017（11）.

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