自適應(yīng)智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)探析

梅弘業(yè) 西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院

近年來，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展迅猛，與各行各業(yè)均有融合，而創(chuàng)建自適應(yīng)智能家居控制系統(tǒng)是利用智能家庭網(wǎng)絡(luò)完成智能化、自動化，以無線傳輸模式分布式集中控制家居用電設(shè)備，使人們的生活更為簡捷、舒適、安全、高效，本文就自適應(yīng)智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、軟硬件設(shè)施、調(diào)試過程等展開討論，促進(jìn)智能家居系統(tǒng)的全面發(fā)展。

1 自適應(yīng)智能家居控制系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)思想

智能家居在我們?nèi)粘Ｉ钪谐霈F(xiàn)的頻率不斷增加，自適應(yīng)智能家居控制系統(tǒng)可以更好的對其進(jìn)行管理和使用，其中涉及到豐富的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和自動化控制系統(tǒng)的相關(guān)概念，且整個設(shè)計(jì)基于分布式控制理論思想。整個設(shè)計(jì)輸入的主要節(jié)點(diǎn)為人機(jī)交換界面，對象為家用電器控制端，各節(jié)點(diǎn)處于同等位置，即對等式控制網(wǎng)絡(luò)[1] ，利用無線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，可隨時控制端節(jié)點(diǎn)改變網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，即使某個節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障也不會造成整個系統(tǒng)癱瘓，抗毀性極強(qiáng)。

2 自適應(yīng)智能家居控制系統(tǒng)的硬件設(shè)施

如下圖1所示，整個系統(tǒng)包括人機(jī)交換界面、無線數(shù)據(jù)模塊、終端核心控制器等部分，下面對其進(jìn)行詳細(xì)介紹：

圖1 自適應(yīng)智能家居控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

第一是人機(jī)交換界面，此界面為多功能顯示屏幕，可用來監(jiān)控管理和處理各種信息，可以很好的連接操作人員與機(jī)器設(shè)備，一些觸摸屏外形優(yōu)美、功能強(qiáng)大、支持各種格式，還具備完善的校準(zhǔn)功能，很適合應(yīng)用于家庭智能控制。

第二是無線模塊，該模塊需選用符合工業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的無線數(shù)據(jù)通信設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信、抵抗干擾、靈活組網(wǎng)等功能，促使多個設(shè)備間數(shù)據(jù)共享，形成網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，Zig Bee技術(shù)是常見的新型傳感器網(wǎng)絡(luò)，具有高速率、高準(zhǔn)確性、低成本等優(yōu)點(diǎn)，很適合應(yīng)用于家庭智能控制等自動控制領(lǐng)域。

第三是控制器，此部分的核心為單片機(jī)，借由其完成與無線接收模塊的數(shù)據(jù)傳輸，最終達(dá)到控制終端家用電器設(shè)備。

第四是自適應(yīng)智能燈光系統(tǒng)，燈光控制是智能家居中重要的部分，可為居住者帶來舒適的居住氛圍，可通過PWM脈寬調(diào)制技術(shù)控制燈光，利用光敏電阻感應(yīng)外界光線并調(diào)整室內(nèi)燈光。

3 自適應(yīng)智能家居控制系統(tǒng)的軟件設(shè)施

軟件設(shè)施決定了自適應(yīng)智能家居系統(tǒng)的功能，通常包括人機(jī)界面、控制器和通信協(xié)議的設(shè)計(jì)，當(dāng)系統(tǒng)開始運(yùn)行后，首先會進(jìn)入人機(jī)界面，借由自適應(yīng)搜索處于運(yùn)行狀態(tài)的家用電器，操控觸摸屏進(jìn)行電器選擇，開發(fā)軟件為Touch Win，其界面窗口包括開機(jī)界面、電器搜索界面、各電器控制界面等[2]，設(shè)計(jì)要求是簡單易學(xué)，具有可操作性，滿足用戶需求。然后進(jìn)入到無線模塊和終端控制單片機(jī)模塊，前者進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，后者對接收數(shù)據(jù)進(jìn)行識別和處理，最終實(shí)現(xiàn)家用電器的控制，將所有參數(shù)傳輸顯示到觸摸屏，其中包括控制終端軟件設(shè)計(jì)和通信協(xié)議設(shè)計(jì)，前者需要在Code Warrior軟件進(jìn)行開發(fā)，采用多線程應(yīng)用，更好的儲存信息并加快開發(fā)速度，編寫中需要運(yùn)用C語言，主要完成數(shù)據(jù)采集、處理和返回三模塊的編寫，無線數(shù)據(jù)的采集部分使用同步串行通信方式，并采用適合的轉(zhuǎn)換芯片、單片機(jī)以提升軟件精度；后者需對人機(jī)界面與控制終端兩部分進(jìn)行通信協(xié)議設(shè)計(jì)，更好的實(shí)現(xiàn)觸摸屏和控制終端的無線傳輸，對不同的功能設(shè)置相應(yīng)的ASCⅡ碼，以便程序運(yùn)行。

4 系統(tǒng)調(diào)試

整個系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)束后，需要進(jìn)行調(diào)試工作，確保軟硬件運(yùn)行順暢，首先是硬件部分，需要對電路進(jìn)行檢測，由觸摸屏傳輸無線數(shù)據(jù)，檢測終端單機(jī)片和光敏電阻，后者要分別在遮光和光照條件下進(jìn)行，并且進(jìn)行電壓測試，繪制光敏電阻端電壓與調(diào)制波輸出關(guān)系圖。其次是軟件調(diào)試，上文中提到的Touch Win，不僅作為觸摸屏開發(fā)軟件，還帶有在線模擬功能，可在電腦上進(jìn)行所有功能的模擬，進(jìn)而快速準(zhǔn)確的完成測試。測試結(jié)束后，統(tǒng)計(jì)實(shí)際操作成功率，判斷其綜合性能是否與設(shè)計(jì)要求相符合，如果出現(xiàn)問題，則需要即使進(jìn)行修正。

5 小結(jié)

智能家居是現(xiàn)代社會發(fā)展的必然趨勢，也會為我們的生活帶來更多的便捷和樂趣，提升生活質(zhì)量，對此采用自適應(yīng)智能家居控制系統(tǒng)是目前較為前沿的選擇，其中運(yùn)用的分布式智能控制理念使整個系統(tǒng)形成有序網(wǎng)絡(luò)，搭配軟件和硬件設(shè)施，實(shí)現(xiàn)了家居電器的智能化控制，建議大力推廣。并且未來可增添更為生活化的配件，對已有軟硬件繼續(xù)開發(fā)，增加不同用戶的針對性，記錄用戶的喜好并進(jìn)行針對性的改良，以開啟更為舒適的智能家居時代。

[1] 胡澤，謝小輝，葛亮.自適應(yīng)智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2016，12( 12) : 112-114

[2] 高康，楊杰，楊紹剛.智能家居控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[J].機(jī)械與電子，2014，37( 38) : 247-248