基于安卓的智能家居系统设计

时间：2024-05-04

文/黎素云叶展勇俞晓彤

科技时代的来临，彻底改变了人们的生产生活方式，这也使越来越多的智能化家电设备进入到千家万户，尤其是Android 智能手机的普及与应用，为智能家居领域提供了新的设计思路。通过安卓系统来对智能家居系统进行远程控制，必将为人们的日常生活带来极大的便利，为此，有必要对基于安卓的智能家居系统设计进行深入的研究。

1 系统总体框架的设计

在基于安卓的智能家居系统设计中，其共由四个部分所组成，分别是Web 服务器、ZigBee 智能网关、安卓系统客户端以及ZigBee 传感节点。在ZigBee 智能网关中，其由板座、Wifi 模块和ZigBee 协调器三个部分组成，ZigBee协议栈的转换枢纽是网关板模块，其能够对协调器中的数据进行解析，ZigBee智能网关所解析的数据则可通过Wi-Fi 模块来进行封装，从而使无线网关能够进行双模转换。在对基于安卓的智能家居系统设计中，所采用的芯片为8051 射频芯片，Wi-Fi 模块则采用ESP8266 模块，数据可从Wi-Fi 模块中的ZigBee传感节点传输至安卓系统客户端之中，从而实现数据传输与控制指令下达等功能。在智能家居系统中，其网关控制器为安卓系统的智能手机，智能手机可利用安卓系统来对智能家居系统中的ZigBee 网关板进行Wi-Fi 连接，无线通信命令则可利用ZigBee 协调器向终端节点进行传输，从而使智能手机能够对智能家电进行无线控制。

2 系统软硬件的设计

2.1 系统硬件设计

在基于安卓的智能家居系统设计中，其硬件包括ZigBee 终端节点与网关板两个组成部分，通过模块化设计思路来对电路板进行设计。其中，网关板由核心板与底板组成，底板是由CH341A芯片与ESP8266Wi-Fi芯片所组成的，CH341A 芯片具有串口通信功能，ESP8266Wi-Fi 芯片则具有Wi-Fi 功能。ZigBee 终端节点包括核心板与网关底板两个部分，FT232 串口芯片位于其底板之上。在智能网关电路中，无线数据会通过Wi-Fi 模块接收，然后利用串口将其进行转换，使其成为UART 数据，而ZigBee模块则会将接收的数据进行解析处理，然后通过ZigBee 协调器利用网络进行数据传送，进而使指令被传输至ZigBee 终端节点中进行执行。Wi-Fi 模块可利用ZigBee 协调器进行操作，串口数据则会通过ZigBee 芯片进行Wi-Fi 信号转换与传输，然后通过与ZigBee 芯片相连接的智能网关将转换后的Wi-Fi 信号在安卓客户端中进行展示。

2.2 系统软件设计

在基于安卓的智能家居系统中，其协调器软件除了能够对不同终端的无线数据进行收发以外，还能实现Wi-Fi 模块间的串口收发。在ZigBee 网络创建中，可利用ZigBee 协调器来对相应的网络号段与信道进行选择，然后通过ZigBee 节点进行入网。安卓手机所发送的TCP 数据包会由智能家居系统中的Wi-Fi 模块所接收，然后通过串口将TCP 数据包中的价值数据传输至协调器中，在此过程中，需要设计人员对协调器的接收串口的函数进行设置。

3 系统客户端及服务器的设计

3.1 客户端

在基于安卓的智能家居系统客户端中，其要包括情景模式、智能控制以及用户控制三个组成部分，客户端利用http 请求服务来进行用户登陆与模块注册，并借助于状态码来反馈状态。用户在利用智能手机连接智能家居系统时，需要通过ZigBee-Wi-Fi 智能网关来建立连接，智能手机和智能家居系统的数据通信方式采用socket，用户可在智能手机的显示界面中，选择不同的情景模式来实现对智能家电的运行状态进行快速设置，也可通过定时管理的方式来对智能家电的运行时间进行远程控制。

3.2 服务器

基于安卓的智能家居系统在服务器设计中，是以安卓APP 平台为基础进行设计的，用户可利用智能手机来登陆APP服务器平台，以此根据用户实际需求来远程控制各种智能家电。在智能家居的安卓APP 服务器平台中，其主要由基本信息管理模块、情景模式模块、智能控制模块等三大模块组成，在基本信息管理模块中则包括用户信息与数据采集信息两个子模块，在情景模式中又包括外出模式、起床模式与就寝模式三个子模块。用户可利用智能手机向智能家居系统的安卓服务器平台发送http 请求，服务器在收到http 请求后，会自动将http 请求进行转换，使其成为SQL 语句，然后在数据库中对其进行处理，待数据库处理完毕后，会自动将处理结果反馈给安卓服务器平台，由安卓服务器对处理结果进行接收，然后将其转换成json 格式的数据，并利用http协议将其发送给安卓客户端，安卓客户端在接收到数据后会自动进行解析，然后在UI 界面中显示数据的解析结果。