基于Android反饋控制的智能窗簾

隨著人們生活質量的提高以及科技的快速發(fā)展，傳統(tǒng)窗簾已經(jīng)不能滿足人們對于智能生活的需求。本設計通過安卓操作系統(tǒng)手機和Arduino的通訊連接，在手機上就能實現(xiàn)控制窗簾的狀態(tài)等功能。Arduino端接收室內外獲取的天氣、溫度、濕度、亮度等參數(shù)以及Android發(fā)出的指令，通過藍牙傳送信息，達到手機與窗簾的信息交互。用戶通過手機可實現(xiàn)對窗簾的實時調控，還可以選擇多種模式。本智能窗簾還具備自主學習、記錄用戶喜好等功能，具備較大市場潛力。

【關鍵詞】智能窗簾 手機應用 自動控制系統(tǒng)

信息化社會在改變人們生活方式與工作習慣的同時，也對傳統(tǒng)的住宅提出挑戰(zhàn)，社會、技術以及經(jīng)濟的進步更使人們的觀念隨之改變。本設計制作的智能窗簾，針對傳統(tǒng)窗簾存在的問題，形成人為操控、信息傳遞、電路控制、機械運作一體化。用戶通過Android手機，不僅能夠實現(xiàn)對窗簾的狀態(tài)進行操作，而且可以選擇多種模式，可以方便、快捷地使用智能窗簾。本項設計功能強大、實用性較好，克服了傳統(tǒng)窗簾功能單一、操作繁瑣、智能化程度低等缺點，擁有較好的前景。

1 系統(tǒng)總體設計和工作原理

該系統(tǒng)結合傳感器、Arduino和Android APP實現(xiàn)對窗簾的智能控制。既能夠根據(jù)光照和溫度自動開關，也能夠通過手機APP人為操控。系統(tǒng)一共有六個模塊：溫度傳感器、光照傳感器、Arduino控制板、驅動電機、Android模塊和藍牙通訊模塊。溫度傳感器與光照傳感器作為系統(tǒng)感知端來采集窗外的光照和溫度信息。Arduino控制模塊對傳感器采集來的信息進行處理。電機根據(jù)Arduino控制模塊處理后的結果相應改變窗簾狀態(tài)。Android模塊主要提供一個人機交互界面，方便人工查看和改變窗簾狀態(tài)。Arduino和Android兩個模塊之間的通信則借助藍牙通訊模塊完成，其要完成搜索藍牙設備，與藍牙設備配對，以及消息的發(fā)送接受處理，如圖1所示。

2 硬件電路設計

Arduino UNO是Arduino USB接口系列的最新版本，為Arduino平臺的參考標準模板。Arduino UNO的處理器核心是ATmega328，同時具有14路數(shù)字輸入/輸出口（其中6路可作為PWM輸出），6路模擬輸入，一個16MHz晶體振蕩器，一個USB口，一個電源插座，一個ICSP header和一個復位按鈕。

系統(tǒng)選擇ArduinoUNO作為主控芯片，通過便捷的引腳設置，連接光敏電阻、濕度傳感器、溫度傳感器等感應裝置，使Arduino端接收到參數(shù)，進行相應處理。

在ArduinoUNO主控芯片上，6路模擬輸入A0到A5：每一路具有10位的分辨率（即輸入有1024個不同值），默認輸入信號范圍為0到5V，可以通過AREF調整輸入上限。A0、A2、A5接口分別連接光敏電阻、濕度傳感器、溫度傳感器，以便更好地感應外部環(huán)境。

Arduino UNO脈沖寬度調制PWM（3、5、6、9、10、11）可提供6路8位PWM輸出，系統(tǒng)將窗簾的左右電機分別接在9、10兩個引腳上，電機運行穩(wěn)定。當硬件電路上的感應裝置滿足不同條件時，與電路所連接的電機開始進行相應的轉動，如圖2所示。

3 系統(tǒng)軟件設計

3.1 Android模塊

見圖3。

該程序中名為initapp的Activity為程序的入口，判斷哪個Activity是入口，只需看哪個Activity包含initapp中的標簽即可，其中的內容確定了它是程序的入口。

MainActivity是程序的主界面，幾乎所有的工作都在它里面執(zhí)行及顯示，它是與用戶交互的窗口。

在MainActivity中我們啟動了mainService，它集合了所有藍牙通訊的操作，在Fragment的onCreateView中執(zhí)行了大量的界面組件組件初始化以及點擊事件監(jiān)聽工作，用戶在點擊組件時，例如按鈕，在未設置監(jiān)聽的情況下，不能按需求響應指定的動作，所以我們要為組件設置監(jiān)聽，對相應的指令做出反應。

3.2 Arduino模塊

首先在頭文件中調用Servo.h文件，以便于對舵機的操作。將溫度、濕度、光強等參數(shù)初始化，同時為了更好地操控窗簾，將窗簾狀態(tài)置為固定狀態(tài)。之后通過對各種傳感器參數(shù)、手機發(fā)送的指令的判定，使窗簾處于不同狀態(tài)，電機進行相應的轉動。見圖4。

程序的主函數(shù)通過不斷檢測緩沖池的數(shù)據(jù)量的變化，讀取手機發(fā)送過來的字符，并存儲，通過判斷所接收的數(shù)據(jù)的長度和內容，若對應的數(shù)據(jù)長度為設置工作模式，則調整至相對應的模式。當窗簾調整為自動模式時，系統(tǒng)自動讀取各傳感器對外界的數(shù)值變化做出相應的反應；當窗簾調整為手動模式時，系統(tǒng)通過讀取手機發(fā)送過來的數(shù)據(jù)用函數(shù)進行處理并做出相應的反應。

4 系統(tǒng)演示

Android界面具有藍牙開關按鈕，用戶打開藍牙按鈕后，可以檢測手機附近的藍牙設備，搜索到窗簾的設備與其相連。界面有兩種控制模式，用戶可以根據(jù)自己的喜好來選擇手動、自動兩種模式。同時，用戶可以選擇臨界溫度來更好地操控窗簾，見圖5。

5 結論

智能化是人們生活發(fā)展的一個趨勢，本文基于Android操作平臺，設計出一個智能窗簾系統(tǒng)。系統(tǒng)針對傳統(tǒng)窗簾的弊端，通過對外界環(huán)境的監(jiān)測與處理以及用戶的喜好，實現(xiàn)了窗簾的智能化。通過實驗，系統(tǒng)具備智能化程度高、操作簡單、應用前景廣等特點，達到了預期要求，相信此系統(tǒng)對于人們的生活會提供一些便利。

參考文獻

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作者簡介

吳昌健（1996-），男，南京工程學院自動化學院。

崔莉（1980-），女，實驗師，指導教師。

作者單位

南京工程學院自動化學院 江蘇省南京市 211167