掌上你的生活

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 掌上你的生活 摘 要：基于掌上生活的理念， 设计了一套智能家居控制系统。该系统 由远程监控及 GSM 模块、空调及电视 遥控模块、家电开关控制模块以及语音 识别模块组成。用户通过手机即可实现 模拟遥控器、控制家用电器开关以及监 控家庭的安全状况等功能。该系统项目 与其他产品相比，创新特点明显，市场 前景广阔，若加以推广，必能产生巨大 的经济效益。 中国论文网 /8/view-12998352.htm 关键词：掌上生活；家电控制； 智能家居 1 作品简介 以手机中的 App 作为上位机，以 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 无线 WiFi 路由器 OpenWrt 作为服务器， 以 STM32 单片机作为下位机。上位机 与服务器之间通过 WiFi 通信，下位机 与服务器之间通过 RS 232 串口通信。 下位机作为主控单片机，与其他各节点 的单片机通过 2.4 G 无线模块通信。系 统整体框图如图 1 所示。 图 1 系统整体框图 手机可以通过 WiFi 发送指令， 如控制家电开关或模拟遥控器指令，单 片机接收到指令后，进行相应的操作， 从而实现手机控制家电开关，以及手机 模拟遥控器的功能。 摄像头采集的数据通过服务器处 理后向外传输，当需要时，手机通过 WiFi 访问服务器便可得到摄像头采集 的图像数据，当看到门口的访客时，可 通过 GSM 模块选择与其对话。 2 工作原理 2.1 手机 App 上位机设计 安卓上位机主控界面如图 2 所示。 主控界面分为四大模块，分别为远程监 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 控及 GSM 模块、空调及电视遥控模块、 家电开关控制模块、语音识别模块。 图 2 安卓上位机主控界面 2.2 手机控制家电开关模块 手机通过 WiFi 向单片机发送指 令，单片机接收到指令并作出识别判断 后，控制相应的继电器动作，以实现对 家用电器开关的控制。家电开关控制流 程如图 3 所示。 图 3 家电开关控制流程 继电器采用电磁继电器，电磁继 电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧 片等组成。只要在线圈两端加上一定的 电压，线圈中就会流过一定的电流，从 而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸 引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁 芯，从而带动衔铁的动触点与静触点 （常开触点）吸合。当线圈断电后，电 磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧 的反作用力下返回原来的位置，使动触 点与原来的静触点（常闭触点）释放。 这样，单片机通过在电磁继电器两端加 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 或不加电压，便可控制继电器动触点与 静触点吸合和断开，从而实现开关的功 能，以此来控制家用电器的开关。 2.3 手机模拟遥控器 手机通过 WiFi 向单片机发出控 制指令，单片机接收到指令并识别判断 后，单片机内部模拟遥控器的红外协议 通过红外发光二极管将信号发出，从而 向电视机、空调等发出指令，实现手机 充当遥控器的功能。模拟遥控器控制流 程如图 4 所示。 图 4 模拟遥控器控制流程 遥控器的实质是产生不同的编码 脉冲，输出各种以红外线为媒介的控制 脉冲信号，这些脉冲是指令代码，用来 控制家电的操作。遥控发射器专用芯片 很多，根据编码格式可以分成两大类， 即 RC-5 码和 NEC 码。我们以 NEC 码 为例说明，当发射器按键按下后，即由 遥控码发出，按键不同遥控编码也不同。 这种遥控码具有以下特征： （1）采用脉宽调制的串行码， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 以脉宽为 0.565 ms，间隔为 0.56ms，周 期为 1.125 ms 的组合表示二进制的“0”； 以脉宽为 0.565 ms，间隔为 1.685 ms， 周期为 2.25 ms 的组合表示二进制的“1”。 （2）大部分电视遥控编码是连 续的 32 位二进制码组，其中前 16 位为 用户识别码，后 16 位为 8 位操作码 （功能码）及其反码。当按下遥控器按 键时，将发射一组 108 ms 的编码脉冲， 这 108 ms 发射代码由一个起始码 （9 ms） ，一个结果码 （4.5ms ） ，低 8 位地 址码（918 ms） ，高 8 位地址码 （918ms ） ，8 位数据码（918 ms） 和这 8 位数据的反码（918 ms）组成。 我们通过单片机模拟相应遥控器 的编码输出来控制红外二极管将指令发 出，从而实现对家电的控制。 2.4 手机无线监控家庭环境 采用无线 WiFi 路由器，通过刷 机将其刷成 OpenWrt 系统，此时该路由 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 器便相当于一台小型电脑，可在上面安 装一些摄像头驱动，从而驱动摄像头。 这样摄像头采集到的数据便可通过 D103N 路由器向外发出，当需要时，手 机可通过访问该路由器得到摄像头采集 的数据。无线监控控制流程如图 5 所示。 图 5 无线监控控制流程 我们采用两个摄像头，门口一个， 房内一个。房内的摄像头只负责监控房 间内的情况。门口的摄像头负责监控门 口访客，当有人来访时，通过触动门铃 按键，单片机检测到按键按下后，通过 GSM 模块向手机发送短信提示，提示 有人来访。这样，我们就可以通过手机 App 查看门口摄像头的图像，从而可以 看到访客。当我们不在家中时，还可以 通过手机采用 GSM 模块与访客进行对 话。 GSM 模块是将 GSM 射频芯片、 基带处理芯片、存储器、功放器件等集 成在一块线路板上，具有独立的操作系 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 统、GSM 射频处理、基带处理并提供 标准接口的功能模块。GSM 模块具有 发送 SMS 短信、语音通话、GPRS 数据 传输等基于 GSM 网络进行通信的所有 基本功能。 单片机通过 RS 232 串口与 GSM 模块进行通信，使用标准的 AT 命令来 控制 GSM 模块实现各种无线通信功能， 例如发送短信、拨打电话等。 2.5 语音识别 语音识别通过语音控制家电。语 音识e 功能通过在 App 中添加科大讯 飞的 jar 包，从而使用科大讯飞的语音 识别库，说出指令后，手机将联网查询 并识别接收到的指令。手机识别指令后， 将指令通过无线发送给下位机，从而实 现控制功能。例如，当用户打开语音识 别界面后，说“ 开灯” ，手机便通过访问 科大讯飞库实现语音识别，识别出“开 灯”后，通过无线向下位机发送指令， 从而实现开灯控制。 3 创新性 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 本项目具有理念上的创新性，是 在了解了当前形势的情况下大胆提出的。 随着智能家居的成熟，智能手机的推广， “掌上生活”理念必会得到推广。与目前 市场上的其他产品相比，该项目具有如 下创新特点： （1）手机控制家电开关同当前 已有的遥控插座相比，可控制家中所有 电器的开关，而当前的遥控插座只能控 制一种电器；可对任意电器实施定时功 能。 （2）手机充当遥控器同小米电 视相比，无需更改当前家电的结构，极 大地节约了成本；可学习市面上绝大部 分家电遥控器；可对家庭内部任意家电 在任何位置实施控制。 （3）手机监控及防盗与可视化 门铃相比，可远程监视，并远程与来访 人员交流；具备报警功能；可对房间内 状况予以监督及远程监督。 4 市场前景 随着智能手机的普及，智能家居 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 的推广，人们越来越希望能够用一台智 能手机控制家中的一切，让自己的智能 手机成为家庭生活的钥匙，实现掌上生 活。目前虽然以智能家居为产品的公司 不少，但是市场份额都非常小，而且都 处于初级起步阶段。即使当前以智能家 居为主题的公司很少提出掌上生活的理 念，如小米的智能电视，格力的智能空 调，也只是单纯地用手机控制电视或者