基于Android反饋控制的智能窗簾

隨著人們生活質量的提高以及科技的快速發展，傳統窗簾已經不能滿足人們對于智能生活的需求。本設計通過安卓操作系統手機和Arduino的通訊連接，在手機上就能實現控制窗簾的狀態等功能。Arduino端接收室內外獲取的天氣、溫度、濕度、亮度等參數以及Android發出的指令，通過藍牙傳送信息，達到手機與窗簾的信息交互。用戶通過手機可實現對窗簾的實時調控，還可以選擇多種模式。本智能窗簾還具備自主學習、記錄用戶喜好等功能，具備較大市場潛力。

【關鍵詞】智能窗簾 手機應用 自動控制系統

信息化社會在改變人們生活方式與工作習慣的同時，也對傳統的住宅提出挑戰，社會、技術以及經濟的進步更使人們的觀念隨之改變。本設計制作的智能窗簾，針對傳統窗簾存在的問題，形成人為操控、信息傳遞、電路控制、機械運作一體化。用戶通過Android手機，不僅能夠實現對窗簾的狀態進行操作，而且可以選擇多種模式，可以方便、快捷地使用智能窗簾。本項設計功能強大、實用性較好，克服了傳統窗簾功能單一、操作繁瑣、智能化程度低等缺點，擁有較好的前景。

1 系統總體設計和工作原理

該系統結合傳感器、Arduino和Android APP實現對窗簾的智能控制。既能夠根據光照和溫度自動開關，也能夠通過手機APP人為操控。系統一共有六個模塊：溫度傳感器、光照傳感器、Arduino控制板、驅動電機、Android模塊和藍牙通訊模塊。溫度傳感器與光照傳感器作為系統感知端來采集窗外的光照和溫度信息。Arduino控制模塊對傳感器采集來的信息進行處理。電機根據Arduino控制模塊處理后的結果相應改變窗簾狀態。Android模塊主要提供一個人機交互界面，方便人工查看和改變窗簾狀態。Arduino和Android兩個模塊之間的通信則借助藍牙通訊模塊完成，其要完成搜索藍牙設備，與藍牙設備配對，以及消息的發送接受處理，如圖1所示。

2 硬件電路設計

Arduino UNO是Arduino USB接口系列的最新版本，為Arduino平臺的參考標準模板。Arduino UNO的處理器核心是ATmega328，同時具有14路數字輸入/輸出口（其中6路可作為PWM輸出），6路模擬輸入，一個16MHz晶體振蕩器，一個USB口，一個電源插座，一個ICSP header和一個復位按鈕。

系統選擇ArduinoUNO作為主控芯片，通過便捷的引腳設置，連接光敏電阻、濕度傳感器、溫度傳感器等感應裝置，使Arduino端接收到參數，進行相應處理。

在ArduinoUNO主控芯片上，6路模擬輸入A0到A5：每一路具有10位的分辨率（即輸入有1024個不同值），默認輸入信號范圍為0到5V，可以通過AREF調整輸入上限。A0、A2、A5接口分別連接光敏電阻、濕度傳感器、溫度傳感器，以便更好地感應外部環境。

Arduino UNO脈沖寬度調制PWM（3、5、6、9、10、11）可提供6路8位PWM輸出，系統將窗簾的左右電機分別接在9、10兩個引腳上，電機運行穩定。當硬件電路上的感應裝置滿足不同條件時，與電路所連接的電機開始進行相應的轉動，如圖2所示。

3 系統軟件設計

3.1 Android模塊

見圖3。

該程序中名為initapp的Activity為程序的入口，判斷哪個Activity是入口，只需看哪個Activity包含initapp中的標簽即可，其中的內容確定了它是程序的入口。

MainActivity是程序的主界面，幾乎所有的工作都在它里面執行及顯示，它是與用戶交互的窗口。

在MainActivity中我們啟動了mainService，它集合了所有藍牙通訊的操作，在Fragment的onCreateView中執行了大量的界面組件組件初始化以及點擊事件監聽工作，用戶在點擊組件時，例如按鈕，在未設置監聽的情況下，不能按需求響應指定的動作，所以我們要為組件設置監聽，對相應的指令做出反應。

3.2 Arduino模塊

首先在頭文件中調用Servo.h文件，以便于對舵機的操作。將溫度、濕度、光強等參數初始化，同時為了更好地操控窗簾，將窗簾狀態置為固定狀態。之后通過對各種傳感器參數、手機發送的指令的判定，使窗簾處于不同狀態，電機進行相應的轉動。見圖4。

程序的主函數通過不斷檢測緩沖池的數據量的變化，讀取手機發送過來的字符，并存儲，通過判斷所接收的數據的長度和內容，若對應的數據長度為設置工作模式，則調整至相對應的模式。當窗簾調整為自動模式時，系統自動讀取各傳感器對外界的數值變化做出相應的反應；當窗簾調整為手動模式時，系統通過讀取手機發送過來的數據用函數進行處理并做出相應的反應。

4 系統演示

Android界面具有藍牙開關按鈕，用戶打開藍牙按鈕后，可以檢測手機附近的藍牙設備，搜索到窗簾的設備與其相連。界面有兩種控制模式，用戶可以根據自己的喜好來選擇手動、自動兩種模式。同時，用戶可以選擇臨界溫度來更好地操控窗簾，見圖5。

5 結論

智能化是人們生活發展的一個趨勢，本文基于Android操作平臺，設計出一個智能窗簾系統。系統針對傳統窗簾的弊端，通過對外界環境的監測與處理以及用戶的喜好，實現了窗簾的智能化。通過實驗，系統具備智能化程度高、操作簡單、應用前景廣等特點，達到了預期要求，相信此系統對于人們的生活會提供一些便利。

參考文獻

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[4]向忠宏.智能家居[M].北京：人民郵政出版社，2004.

作者簡介

吳昌健（1996-），男，南京工程學院自動化學院。

崔莉（1980-），女，實驗師，指導教師。

作者單位

南京工程學院自動化學院 江蘇省南京市 211167