基于Arduino的智能家居遠程控制系統設計

內蒙古電子信息職業技術學院 董圣華 馬麗潔

近年來隨著現代互聯網技術的發展，智能生活的理念深入人心，物聯網和智能家居正開始走向人們的視野。但“智能家居”自問世以來因其不菲的造價和較高水準的技術，主要應用于高檔社區和富人私宅，一直是“不入平常百姓家”。為此，設計出穩定安全、可靠實用、低成本低功耗的智能家居控制系統，讓更多的普通家庭也能享受到科技進步帶來的福利成為目前需要迫切解決的問題。

因此我們設計了一款基于Arduino的智能家居控制系統，本系統以Arduino為核心，通過結合WIFI轉串口模塊搭建本地TCP/IP服務器，使用Arduino進行數據采集、發送、接受和處理數據。然后通過WIFI轉串口模塊和遠程安卓客戶端完成數據通信，實現家居環境信息的智能采集和控制。

1 系統設計

1.1 系統組成

系統由Arduino控制板、溫濕度探測模塊、火焰模塊、wifi模塊、超聲波測距模塊、紅外對射模塊、光敏模塊、人體感應模塊、lcd模塊、氣體檢測模塊、舵機、直流電機、路由器等組成，Arduino控制板負責處理溫濕度探測模塊、火焰模塊、wifi模塊、超聲波測距模塊、紅外對射模塊、光敏模塊、人體感應模塊、氣體檢測模塊收集到的數據，并將結果反饋給手機客戶端進行分析，最終實現所需功能。

1.2 模擬家居環境

采用市面流行的DIY小房子搭建小型家居環境模擬實際家居環境，可將模擬家居環境大致分為臥室、客廳、大門、院子四個部分。因為它是迷你模型，所以硬件控制系統以及供電系統安裝在房子中是沒有安裝位置的，所以在小房子的地基中開辟出的一片空間。

1.3 系統的控制思路與流程

APP客戶端使用TCP/IP協議，遠程無線連接上工作在服務器模式的wifi模塊，wifi模塊連接上家庭路由器（以連接公網），在APP客戶端發送控制命令，wifi模塊接受命令轉換成串口數據輸出Arduino讀取串口數據實現手動LED的亮滅、排風系統的開啟與關閉、閘門系統的開啟與關閉，同時Arduino控制板讀取溫濕度傳感器數值并顯示到LCD模塊；Arduino控制板還讀取火焰傳感器、氣體檢測器、紅外對射器數據，并根據數值自動判斷是否開啟警報、排風系統并向客戶端傳值顯示到安卓手機。

2 軟件開發

用安卓智能手機作為命令發送和接受端，通過無線局域網傳輸數據，實現智能家居的遠程監控和遠程操控，操作簡單，使用方便。安卓客戶端采用Android Studio集成開發環境編寫。以下為部分代碼：

這種基于Arduino的智能家居控制系統具有可擴展性高、運行穩定設計簡單，成本較低，實時性好，等優點,在模擬家居環境中取得了預期實驗結果，完成了智能家居防火防盜等基本功能，可廣泛應用于智能家居等領域，市場前景廣闊，具有很大經濟效益。同時，由于Arduino的電路原理圖和PCB設計圖都是開源的，使用者可以自行刻板，從而極大程度降低成本，有利于智能家居的普及。最后，在構造基于Arduino的智能家居控制系統的具體應用過程中，由于本系統靈活性非常高，可以大幅度降低價格。因此，基于Arduino的智能家居控制系統具有低成本，進一步普及的現實意義。