解析Android平臺的智能家居控制系統設計

賀紅斌

摘? 要：結合實際，對Android平臺的智能家居控制系統設計要點進行研究。首先分析了Android平臺內容，其次分別從智能家居系統的總體設計思路、Android手機端軟件設計方法、家庭主控端設計要點等多方面，對Android平臺的智能家居控制系統設計步驟進行論述。希望研究后，可以給相關設計人員提供幫助。

關鍵詞：Android平臺? 智能家居? 控制系統? 設計

1? Android介紹

Android系統即為智能手機操作系統，為Google公司研發的，系統內主要有操作系統、中間件、用戶界面與應用程序3個部分。智能手機已經是人們生活中所必不可少的設備，其應用范圍極大，已經是人們日常生活中非常重要的生活方式。Android系統操作靈活性高，可以滿足多種環境的使用，所以其應用范圍較大。

2? 智能家居系統的總體設計

智能家居系統具體包含以下幾個部分：遠程控制終端;ARM服務器;底層家電控制設備。如果智能手機系統中安裝了終端控制軟件甲，就可以利用屏幕與用戶進行穩定的連接。智能家居系統中，以ARM為主要的服務器，客戶通過該服務器來實現智能家居系統的全面控制，以滿足通信性能的要求。一方面，智能手機利用無線網絡可以把相應的指令發出去，底層家電設備中的系統會接收到該方面的信息，然后就能夠實現手機與家電的交互;另一方面，Zigbee無線節點可以把全部的信息都能夠發送到服務器終端，然后經過了系統的處理后，再將最終的結果反饋到終端上，同時能夠展現出各項數據信息，便于操作者使用。這種交互的運行狀態之下，能夠使用戶更加準確地了解居住環境的實際情況，還能夠避免發生意外問題，利用Android系統就能夠全面地了解家中發生的一切情況，能夠有效地處理各種突發事件[1]。

3? Android手機端軟件設計

3.1 Android應用程序的構成

在Android框架之下總計包含4種構建程序，即 Activity、Service、Broadcast Receiver、Content Provider，我們目前所應用的Android系統也是這幾個程序。Android系統的主要優勢就是安全性高、流暢性強，在程序編寫過程中，其所應用的代碼全部是Activities形式，手機軟件就能夠實現信息的展示和模塊的運行。

3.2 手機客戶端的界面設計

如果只是應用Android系統進行智能家居程序的設計，其設計理念和軟件功能就能夠達到用戶的使用需要，應用該系統所設計的軟件可以滿足一鍵發送控制質量的效果，同時還能夠記錄歷史記錄，控制相應電器。

智能家居控制系統所設計出的工作界面具體包含如下幾個方面：主界面、控制界面與歷史操作界面。首先利用手機就能夠進入到系統界面內，可以連續接收2次號碼，進行系統確認之后就能夠從下方獲取連接號碼，然后就能夠進入到控制界面中，就能夠進行智能家居的終端設備操作開啟或者關閉。而歷史界面主要可以給用戶提供歷史記錄查詢功能，可以有效地檢查各項操作的運行情況[2]。

4? 家庭主控端設計

4.1 信息處理模塊

系統信息處理的過程中，首先利用串口輸入AT命令來調試GSM模塊，進行了各方面的操作調試處理之后，將單片機與GSM的串口連接，然后就能夠保證各個硬件系統都能夠穩定地連接。系統連接過程中，因為單片機中只配置有一組硬件串口，所以，在與ZigBee協調器端連接時需要應用I/O模擬串口。如果GSM模塊具備信息模擬的功能，此時就能夠通過該單片機來獲取系統發出的終端信號，然后通過使用AT命令來獲取智能手機系統內的相應信息，進行信息的判斷之后，首先應該給ZigBee協調器端信號，保證系統通信正常之后，再將所需要執行的指令輸入到系統內，再利用模擬串口直接發送到ZigBee協調器端，就能夠有效地處理智能手機的相應信息。

4.2 ZigBee模塊概述

ZigBee是目前比較先進的無線網絡通信技術，其可以將距離相對較近的無線網絡連接起來，運行成本較低且容量比較大。在該系統中，主要是通過CC2530芯片作來進行信號的傳輸與接收，融合了RF收發器和8051微處理器的優勢，系統的抗干擾能力比較強。

4.3 ZigBee網絡的建立

智能家居系統的設計中，如果是應用ZigBee網絡就能夠使得系統性價比得到提升。組網階段，主要包含兩個節點，即協調點、一般路由器節點。前者是ZigBee網絡核心，主要作用就是進行網絡系統構建、數據傳輸等，還能夠實現與GSM模塊的聯系。網絡建設環節，利用特定函數來實施網絡層信息的構建，比如確定網絡運行是否成功、數據傳輸是否正常進行等。協調器在收到GSM模塊發出的指令后，可以快速地將其傳輸該其他的設備。協調器向終端進行數據傳輸依賴于AF_DataRequest（）的函數來實現。

同時，WiFi與ZigBee相識，在家庭或是辦公空間只能，它都采用的短距離無線技術。在進行網絡構建的過程中，采用的是ISM頻段的2.4GHz，它的傳播距離不強，很容易受到外界的干擾。但是，相同的2.4GHz頻段，WiFi采用無線電波傳輸，實現基站與終端的點對點無線通信，鏈路層采用以太網協議為核心，以實現信息傳輸的尋址和校驗，傳輸范圍較廣，覆蓋范圍高達100m，它可以將整棟大樓信號覆蓋。故而，在進行ZigBee網絡的建立的過程中，針對智能家居控制系統的應用，可以采用傳播信號強的通信方式。

5? 被控終端設計

ZigBee模塊整個智能控制系統的路由器節點，具體的功能就是接收、發送協調器的各種信號，使得系統可以穩定地運行。而繼電器的主要作用就是利用路由節點來接收信號，然后可以實現系統的斷開，進而達到智能化控制的要求。智能家居控制功能包含比較多，就是進行家居內部各個系統的全面控制。具體如下：開關模式可以實現家居中各種設備的開關動作控制，以滿足智能化控制的需要。在應用該模式進行底層設備的控制階段，能夠進行室內的電視機、燈光等部分的開關控制。如果用戶在系統操作中按下刷新按鈕，此時就能夠刷新系統內的所有設備，此外，Android程序還能夠將系統的運行數據傳輸到遠程控制設備中，在該系統中接收相應的數據后就能夠確定電器的開關狀態，進而可以達到傳輸數據的效果，可以使得系統的智能化控制更加高效與完善。

6? 系統調試

智能家居系統的控制中，因為ZigBee通信距離直接受到了墻體等部分的影響，所以應該在系統運行前進行必要的試驗，從而可以消除墻體等部分的影響，保證通信的暢通性。首先應該根據智能系統的運行需要進行程序的編寫，將協調器安裝到規定的位置上，讓其在1ms的時間間隔中連續發送數字01一百次到路由節點中，路由節點并不是固定不動，而是要間隔5m就要放置一個點，按照節點接收的數字次數來確定最佳的工作距離。

7? 結語

通過該文分析，在使用Android平臺進行智能家居系統的設計時，將其和無線ZigBee技術聯合應用，可以提高系統運行的工作效率，傳輸更加簡便、快捷，可以使得用戶隨時了解居住環境，提高智能控制水平，同時可以在更大的范圍內推廣應用，積極促進現代科學技術的發展和進步。

參考文獻

[1] 徐磊，徐霄瀚，王強.基于ZigBee的智能家居控制系統的設計[J].科技資訊，2017，15（2）：3.

[2] 翟波.智能家居控制系統的設計與實現[J].智能城市，2016（5）：45.