家電智能控制模塊的設計與實現

戴修敏

[摘? ? 要]隨著人們生活水平的提高，人們對生活質量的要求也逐漸提高，在人工智能的發展下，人們也希望擁有更加智能化的家庭生活，從而能夠幫助自己節約時間，保障家庭的安全和舒適。文章將對家電智能控制模塊的設計進行分析，探索家電智能控制的實現，了解其制作的相關過程。

[關鍵詞]家電智能;總體設計;控制模板;實現過程

[中圖分類號]TP311.52;TP273;TM925.0 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）01–00–02

Design and Implementation of Intelligent Control Module for Household Appliances

Dai Xiu-min

[Abstract]With the improvement of people's living standards， people's requirements for the quality of life are also gradually improved. With the development of artificial intelligence， people also hope to have a more intelligent family life， so as to help themselves save time for living and learning. More and more families begin to live with smart appliances， which can provide more convenient services for people and ensure the safety and comfort of families. This paper will analyze the design of intelligent control module of household appliances， explore how to realize the intelligent control of household appliances， and understand the relevant process of its production.

[Keywords]home appliance intelligence; overall design; control template; implementation process

智能家居控制系統是一款以單片機STM32為控制平臺，結合GSM模塊、RFID射頻模塊、紅外監測模塊、報警模塊與智能安防系統。

1 家電智能的相關概述

1.1 家電智能

隨著科技的發展，家電智能概念不到被應用在人們家庭中，其是主要通過網絡技術、信息技術等高科技對家電進行控制，并且設置相關的電路，控制居家電器，形成可操控的系統，通過網絡技術進行監控和調整。目前，家居智能系統的家電較多，其中應用較廣泛的有電視、洗衣機、空調、燈等家電，方便人們的生活，解放人們的雙手。

1.2 家電智能的相關特點

家電智能有許多優點，相較于傳統的普通家電更加智能化、網絡化，能夠讓人們實時監控自己的家庭，并且能夠對于家電進行操控，打破了傳統的空間局限性。家電智能形成一個統一的系統，通過智能控制模塊進行操控，幫助人們實現家電的智能操控。家電智能系統可控的家電其使用程序已經提前設置完善，在操作中按照之前設置程序進行工作，更加智能化。家電智能在發展中其局限性更小，目前對于家電智能電器的品牌涉及越來越廣泛，家庭中的家電品牌即使與操控品牌不同，依然能夠進行家電智能控制，其兼容性更加完備。

2 智能控制模塊的相關設計

2.1 硬件設計

智能控制模塊的硬件設計包括許多項目，比如紅外模塊、射頻模塊以及主控模塊。在模塊設計中，每一個環節的模塊設計都至關重要，關乎著智能控制系統的整體性能。

（1）關于紅外模塊的設計。紅外模塊在硬件設置和軟件配置中都至關重要，紅外模塊系統主要包括兩個方面，一方面是發射區域，另一方面是接受區域。在紅外模塊發射模塊中，人們在設計中經常會使用發光二極管進行工作。但是在紅外模塊設置中的發光二極管比較特殊，其發射的是紅外線，而不是可見光源，所以此具有一定的特殊性。在紅外模塊發射中，紅外遙控更加穩定，不會輕易收到外界環境的影響，并且其傳播速度更快，操控更加靈敏。發出不同頻率的紅外線就可以傳輸不同的信號。紅外線傳感器包括光學系統、檢測元件和轉換電路。根據光學系統的結構，對于紅外模塊進行劃分，可以分為透射式和反射式。檢測元件按工作原理可為熱敏檢測元件和光電檢測元件。紅外模塊的測量是依據于其物理性，紅外線也叫紅外光，其具有反射、折射、散射以及干涉和吸收等特征。只要物質具有一定的溫度，任何物質都可以發射紅外輻射。紅外傳感器在測量過程中不會直接與被測物體接觸，因此沒有摩擦，且具有高靈敏度和快速響應的優點。

（2）關于射頻模塊的設計。射頻模塊工作原理主要應用于磁場，磁場中RFID技術接受解讀器發出的信號，然后通過在磁場的感應電流，將信息轉化成能量，再通過能量傳送信息，通過轉碼解碼，在中央信息系統進行統一的數據處理。射頻模塊設計中一定要保證其優點，在射頻設計中非接觸操控一直是其特殊的地方，在遇到特殊情況，比如惡劣天氣，有霧的情況下或者條形碼出現問題時，通過射頻軟件能夠快速進行識別，從而為用戶提供更好地服務。不僅如此，RFID承載的是電子信息，所有的內容數據都能設密碼保護使內容不會輕易地被偽造作假。無線射頻識別技術采用非接觸的自動識別技術來進行身份確認。在過去幾十年間，RFID技術在理論和應用領域都取得了巨大的進步。目前射頻技術在交通，學校等民用領域有著廣泛的應用。

（3）主控模塊的設計。主控模塊設計在智能控制模塊中非常重要，通過芯片進行設計，STM32F103芯片更加合適，其功能更加穩定，主頻率較低，并且其功耗小，能夠使家電智能控制模塊更加穩定，在系統控制中更加高效。

（4）在智能控制模塊設計中，還有顯示器的相關設計。LED顯示器在智能家電中非常常見，應用較為廣泛，能夠表示電器運用的功能、時間等狀態，讓用戶對電器狀態有所了解，幫助用戶更好完成工作。在顯示器設計中主要運用控制模塊產生掃描脈沖，在應用中顯示電器狀態，從而達到操作智能化。在操控過程中，如果用戶設置提醒鬧鈴，則可以將時間信號作為鬧鈴提示標志，當顯示器時間達到時響起鬧鈴提醒用戶，保證電器工作的安全性。

2.2 軟件設計

家電智能控制模塊設計可以分為3大部分。包括紅外模塊、溫度模塊和時間模塊。

2.2.1 紅外模塊設計

紅外模塊設計軟件主要應用在網絡技術環節，能夠幫助設備交流輸入設計，其中人工智能是非常重要的環節。在該環節的設置中，多是通過電磁繼電模塊進行設計，其中單片機就可以實現。通過紅外模塊設置，能夠將編程轉換成紅外遙控器操作的信號源，從而控制各個頻道之間的信號傳輸，能夠控制遙控的頻率，進行智能監控。網絡通信的設計主要有大循環和小循環兩方面。

（1）大循環通信。大循環通信通常指遠程通信，在遠程通信中需要建立一個終端，將遠程信息服務器掛在云端上，從而搭建成熟系統。其主要可以分為4個環節。表現層、業務邏輯層、數據持久層和域模塊層。4個環節分別負責不同的內容，從而進行遠程通信。

（2）小循環通信。小循環通信通常距離較近，多是家庭操控，屬于家庭網絡設置。在進行通信管理中，設備需要連接家庭網絡，保證在同一個信號區域內進行工作。用戶可以通過手機App進行操控，控制家庭家電。該過程是客戶端和服務端兩者構建聯系，客戶端先發送控制請求，從而通過控制器進行傳送，從而作用到服務端，對于操控要求做出及時反饋，從而實現家電智能控制。

2.2.2 溫度模塊設計

溫度模塊主要用于驅動溫度傳感器，對應于與帶有小數點所獲得的二進制數據變換環境監測數據的溫度的輸出信號，以促進和液晶顯示模塊的對接。

2.2.3 時間模塊設計

當開機時，所有程序進入初始化，按下紅外遙控，定時器產生中斷，開始讀取數據，被控制模塊顯示出相應的數值，并顯示在屏幕上。

2.3 終端設計

家電智能控制模塊都有一個終端操控平臺，對于家電的控制多是手機終端App，目前應用較為廣泛的是安卓系統平臺，其系統由許多程序模塊構成，彼此間建立聯系。

3 智能控制模塊的實現

3.1 智能控制模塊的實現過程

家電智能系統控制，主要是設計相關的控制模塊，然后利用計算機網絡等技術將家庭家電進行統一管理，形成內部網絡系統。智能終端會在App上進行狀態顯示，通過控制模塊來控制各類家電，用戶在需要時通過控制終端進行操控，使用智能家電系統。比如，用戶進門想要開燈，只需語音即可開燈，或者通過手機端提前打開燈光。而燈光的開啟和關閉的狀態在終端都有顯示，能夠讓用戶更方便了解家電的狀態，從而更好地進行家電保養和維修。家電智能控制模塊會在一段時間進行刷新，保證實時狀態，當用戶在操控系統時，能及時給予用戶反饋。智能控制模塊采用了流式套接字編程，從而傳遞數據，保證數據傳遞的安全性和準確性，避免出現誤差。

3.2 智能控制模塊的實現方式

家電智能控制模塊有許多的實現方式，其系統的操控通過單片機、無線通信系統和嵌入式程序進行控制的。智能控制模塊的控制方式包括電話控制、手機控制、視頻監控、語音控制等，多種控制模塊保證家電控制的安全性和多樣性，更能夠滿足不同的使用人群，并且當一種方式無法適用，或者出現故障時，可以用其他的方式進行彌補，保證家電智能的安全控制。

（1）通過電話、手機控制。電話和手機控制其實殊途同歸，兩者都是進行的遠程操控，在操控過程中多是通過面部解鎖或語音識別來控制智能家電。智能模塊實現會更具便捷性，當用戶離家外出時，家里的燈或者窗簾忘記關閉，可通過手機操作智能家電，將屋內的燈光關閉，從而使家電智能操控更加便捷和高效。傳統普通家電對于家電的控制比較機械化，需要人們動手操控，隨著信息化技術發展，人們對于居家的體驗感提高，人們想要解放雙手，帶來更好的家居生活。因此，人們會越來越多選擇智能家電。通過手機控制電視、空調、洗衣機等家電，已經成為越來越多人的選擇，為人們帶來未來科技生活，讓人們享受智能家居。

（2）通過遙控器控制。在智能家電操控過程中，遙控器操控是非常常見的，如電視機遙控器、空調遙控器等，越來越多家電進入遙控智能時代，取暖器遙控器、電動窗簾遙控器等，許多家電都可以通過遙控來操控，更加便捷。許多家電在遙控過程中還帶有顯示屏，能夠讓人們更直觀地觀察其情況。比如，熱水器遙控器。在遙控器上會顯示溫度，人們能夠根據自己想要的溫度進行調節，并且當達到溫度時能夠看到，從而方便人們生活。

（3）通過網絡監控控制。網絡監控很方便，許多家電都具有監控功能，在家庭網絡系統中幫助主人監控家庭情況，能夠讓不在家的用戶了解家庭情況，從而進行控制。

4 結束語

綜上所述，家電智能控制模塊設計在家電智能系統中非常關鍵，能夠保證家電智能系統的穩定性。在進行家電智能控制模塊設計時，要從多方面考慮，結合當前科技發展現狀進行設計，從而保證設計符合當前社會需求，給用戶帶來更安全和多樣的感受，從而提升家電智能使用感，促進家電智能的長久發展。

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