基于Arduino的智能家居远程控制功能实现

孙 昕 顾 勇

(1.河北衡水中学 河北 衡水 053000；2.河北建筑工程学院 河北 张家口 075000)

基于Arduino的智能家居远程控制功能实现

孙 昕1顾 勇2

(1.河北衡水中学 河北 衡水 053000；2.河北建筑工程学院 河北 张家口 075000)

Arduino是基于单片机系统开发，具有使用简单、功能多样、价格低廉等优点，运用Arduino开源平台和传感器模块设计一种具有远程控制的智能家居系统，实现具有智能安防监控与家庭环境监控功能的智能家居系统.

智能家居；远程控制；Arduino

0 引 言

智能家居系统是未来家庭的发展趋势,目前智能家居系统的控制方案与实现的功能都很多，但一般过于复杂，通用扩展性和和创新不强.随着Arduino开源平台、以及大量配套传感器模块的出现.由于智能手机、ipad等智能化手持设备的广泛普及应用.很容易搭建一个基于Arduino的平台、具有个性化的智能家居平台，本文设计一种利用智能手机远程控制的智能家居系统，以实现智能安防监控与家庭环境监控等功能.

1 系统总体设计

该系统中利用气体传感器对室内空气进行实时监测，通过红外传感器、温湿度传感器的检测来控制相应的装置来达到室内空气调节，报警显示等功能，系统由数据采集子系统、控制与远程通信子系统、声光报警子系统组成.数据采集子系统包括烟感、温度、湿度等传感器及接口电路；控制与远程通信子系统，用Arduino控制板实现各传感器的数据读取并与智能终端完成数据处理，在智能终端的上位机程序上设定控制条件，当温度、红外线波长情况满足所设定的条件时，会自动启动住宅内的声光报警装置并将信号传至控制器.系统结构框图如图1所示.

图1 系统结构框图

2 系统硬件设计

2.1 数据采集模块

(1)DHT11是一款温湿度复合传感器，采用数字采集和温湿度传感技术，具有极高的可靠性和稳定性，供电电压为3.3～5V，湿度测量范围为20%～90%RH，精度为±5%RH；温度测量范围为0 ℃～50 ℃精度为±2 ℃.DHT11输出单总线数字信号,通过温湿度传感器记录室内环境数据，并将数据写入SD卡.

(2)红外传感器采用热释点红外传感器，其波长灵敏度特性在0.2—20 μm范围，人体中辐射出的红外光线波长为9～10 μm.因此可用热释点红外传感器进行安全检查、防盗防窃.热释点红外传感器输出为数字量，当感应到人体活动时输出高电平，通过中断信号触发相应的报警装置，并将相应的警报形式发送到智能终端的上位机.

(3)气体传感系统采用MQ-2气体传感模块，MQ-2是一种气体电阻控制型的气敏元件，其阻值随被测气体的浓度、成分变化而变化，此传感器的气敏元件可以灵敏地检测到空气中的甲烷气体以及烟雾.结合继电器模块与压电扬声器模块，实现烟雾报警、煤气泄露报警和自动烟雾排风等功能.

2.2 Arduino报警模块

声光报警模块由压电扬声器和LED灯组成.系统正常工作时，保持LED灯不亮且压电扬声器不发声的状态；当有警情发生时，LED不断的闪烁，同时压电扬声器发出报警声音.当接到报警信号时，需要设计一个解除按钮，报警按钮输入端口通过一个10 kΩ的上拉电阻连接，起到限流作用，保护输入引脚.

2.3 数据处理与远程通讯子系统

把收集到数据通过网络平台发送到云平台上，监控并管理用户的所有设备Arduino控制器通过W5100网络模块接受并判断命令.采集和传输温度、煤气浓度、红外传感器上的数据，并通过W5100网络模块上传给智能终端的上位机软件.并通过W5100接受并判断命令、控制继电器模块的断与开，可以通过网络控制家电设备.家用电器的供电为交流220 V，Arduino控制器的电压范围为直流0～5 V，不能直接用于驱动家用电器，需通过继电器来实现.

3 系统软件设计

Arduino控制器负责读取上位机发来的指令并及时处理.利用气体传感模块、温湿度传感模块对室内环境进行检测，将采集到的数据和预设定的的值进行比较，并将数值比较结果反馈到Arduino控制器，进而启动室内风扇、排气扇等家电设备，实现对室内环境、温度的自动调节；利用上位机对Arduino控制器发送命令，实现对家电的远程控制；通过以上系统之间的联系与通信，实现整套家居的智能控制系统.

图2 主程序流程图

软件部分采用模块化设计思想，程序设计主要有setup()函数和loop()函数组成，初始化以及一次性的操作主要由setup函数完成，Arduino控制器的软件程序需要完成以下功能：接收和判断命令，采集和传输传感器以及按钮所连接的输入引脚的输入值和状态.通过串口接收上位机的命令，分析处理并作出判断.

包括气体监测子程序、数据处理子程序、数据控制欲处理子程序.系统软件采用Arduino IDE开发环境进行设计，调试完成后下载到Arduino控制器中运行.系统程序运用C语言编写，结合一些主要函数来实现各个模块对应的功能.

主流程图如图2所示

4 总 结

针对家庭安防措施中存在的问题，设计了一款基于Arduino的智能远程控制系统，通过对数据的采集和实时处理，并对相关警报装置进行控制，在住宅门口、窗户、厨房放置相应传感器，采用远程监控软件，两者实现网络互通，达到智能监控的目的.设计中采用模块化的思想，该设计方案原理简单、硬件稳定性可靠及价格低的特点，具有一定的实用价值.

[1]Arduino[EB/OL].http://en.wikipedia.org/wiki/Arduino

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[3]周力，吴康雄.基于Internet和浏览器的远程监控系统[J].装备制造技术，2010(6)：101～103

[4]张丽，黄国青.基于Arduino/Android的智能防火防盗报警系统设计[J].天津理工大学学报，2015,8

[5]沈金鑫.Arduino与LabVIEW开发实战.北京:机械工业出版社[M]，2014,3

On the Control System of Intelligent Home Remote Based on Arduino

SUNXin1，GUYong2

(1.Hengshui High school,Hengshui,Hebei 053000； 2.Hebei Institute of Architecture and Civil Engineering,Zhangjiakou,Hebei 075000)

The Arduino,based on the system development of single chip microcomputer,has the advantages of simple use,multiple functions,and low price.An intelligent home system with the function of remote control is designed in this paper by using Arduino open-source platform and sensor module a,so as to realize the intelligent home system with the functions of intelligent security monitoring and family environment supervision.

intelligent home;remote control;Arduino

2015-02-16

孙昕(1998-)，男.

TP 2

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