基于单片机控制的家用智能制氧机系统研究

孙旭锋

【摘  要】近年来人们生活水平的提高，对居住品质的要求也在提高。人类所居住环境得以提升与改善前提下，对于家居环境同样向往智能化与人性化，智能家居就此诞生。智能家居包含安保、家用设备控制、家庭综合布线、信息化以及小区管理等功能。智能家居控制方式同样多种多样，包含有固定电话控制，短信控制，集中控制，网络控制，感应控制，遥控控制以及本地控制等。实际生活当中，智能家居各类系统功能能依据人类生活习性所需，用智能化家居产品形式出现于人们眼前，对人类生活形成极大改善。本文就基于单片机控制的家用智能制氧机系统展开探讨。

【关键词】单片机;智能家居;控制;系统

引言

我们的生命离不开氧气，在某些特殊情况下会因人体缺氧或补氧不及时而威胁到健康。家用制氧机可以制取出高浓度的氧气，然而目前的家用制氧机存在着供氧过甚和不够智能化等问题，使用者很难获得很好的氧疗及用户体验。为了让人们更加便捷地使用，家用智能制氧机系统通过特定接口连接血压计，单片机中间控制系统和制氧机，建立三者智能化系统，以改善上述问题。

1智能家居控制系统及其功能

智能家居分为本地控制和远程控制两种类型。就地控制是通过网络交换机直接对灯具等电器进行智能控制。遥控器是利用遥控器、定时控制器、中央控制器或电话、计算机等实现各种遥控。智能家居系统的使用群体将要求产品功能更加强大、智能化、易用化，设计更加人性化、合理化，同时还要考虑设备本身能否升级等诸多因素。在智能化发展趋向“以人为本”的同时，各种家具产品也随之应运而生。比如从淋浴房到多功能蒸汽房，以及按摩浴缸装载的各种人性化设计和辅助娱乐装置，都充分体现了现代智能家居以人为本的理念。未来，智能家居市场将进入行业整合阶段，从产品的角度来看，智能家居产品将朝着实用化、易操作、模塊化的方向发展。

2单片机智能家居控制系统的硬件设计

2.1振铃检测

振铃检测的硬件设计是用来检测电话铃声的次数，并将铃流信号发送到单片机上去。智能家居控制系统与固话共同使用一路电话线，当固话铃响时，就会产生铃流信号，系统在接收到铃流信号时会进行延时，当确认家中无人时，才会对其进行自动模拟摘机。

2.2传感设备

由计算机控制的设备不断监测电子设备的运行状况。在传感器的帮助下，有关家居环境的信息可以发送到控制器，以便根据居住者的需要或者系统设定值进行调整。智能家居控制系统下实现的调控，比任何机械系统更快、更准确。温度、压力、速度和位置等物理因素通过传感器转换成数字或模拟电信号，进而被转换成数据，最终通过显示设备显示。居住者则可以根据数据信息做出居家环境方面诸如温湿度、照明度、通风量等方面的调节，或设置调整参数，由系统在一定时间内根据预设值自动完成调节。

2.3语音电路

语音电路能够使人机交互的变得更加方便，语音电路能够对用户进行语音提示，使用户更能根据语音提示来完成操作功能。并且，在家中发现险情时，还能通过语音电路进行报警，语音电路中的语音提示是事先录入进去的，并且存储在其中。当用户拨打固话时，单片机能够对用户发出的操作指令作出判断，通过双音频信号的解码功能，将DTMF信号在语音电路中查找，然后播放正确的语音提示，使用户根据语音提示逐步完成控制操作。另外，在语音电路中还有音频放大电路，将信号强度进行放大。

3单片机智能家居控制系统的软件设计

3.1Socket通信技术

网络编程上，单片机服务支持是非常好的。结合TCP传输方式，单片机提供Socket类与ServerSocket类。结合UDP传输，单片机提供DatagramSocket类与DatagramPackage类。Socket编程方式比较底层，可以将其作为其它应用协议基础。凭借Socket对象的创建，就能够以打开输出输入流的方式进行自由通信了。客户端与服务器间一般是按照下面几个步骤实现的：（1）构建Serversocket对象，进行服务器初始化操作，静候客户端链接请求发出;（2）构建Socket对象，客户端初始化操作，对服务器发送链接请求;（3）服务器收到客户端信号做出反应并相互链接;（4）客户端对服务器发送指令与数据;（5）服务端对客户端请求做出响应;（6）服务器对客户端收到结果予以处理;（7）客户端收到服务器的返回结果;（8）对第四步和第七步进行重复操作，一直到与客户端对话结束终止;（9）中断链接，通信结束。

3.2家庭环境安全性检测软件设计

智能家居控制系统在对家庭环境安全性检测时，家中一旦发生险情，控制系统就会先对险情进行相应识别，从而判断险情的种类，将险情种类判断完毕后，就会根据事先设置好的程序进行操作，首先智能控制系统会通过自动模拟摘机功能进行摘机，然后找到事先设置好的报警电话，并通过拨号模块进行自动拨号，电话接通以后，会将设置好的语音提示播放给报警单位执班人员。而且，智能家居系统为了防止电话占线，会预先设置多个报警电话，进行轮流播放的方式，直到电话被接通为止。

4基于单片机控制的家用智能制氧机系统设计

（一）结构设计。本部分主要由制氧机、单片机中间控制系统和血压手环三个部分组成。（1）制氧机设计。制氧机的前侧设有控制面板和出气口，出气口连接有供氧连接软管，其中供氧连接软管的外表对称一体注塑成型有两个橡胶套管，且橡胶套管的内侧嵌入设有弹性支撑钢丝，左侧设置有继电器，继电器的输出端与制氧机的输入端电性连接。（2）单片机控制系统设计。单片机控制系统设有控制按键、显示屏和智能语音播放器，内侧设有上位机（ARM或者x86）、单片机（型号为STM32）、WIFI模块、无线接收器、存储器和定时控制器;WIFI模块、无线接收器和存储器均内置在该系统的内侧，并且WIFI模块、无线接收器和存储器均通过连接线与上位机连接;上位机的输入端与定时控制器的输出端电性以及无线接收器的输出端电性连接;上位机的输出端与继显示屏的输入端、智能语音播放器的输入端电性、WIFI模块的输入端电性以及存储器的输入端电性连接;单片机与电器的输入端电性连接，单片机只负责控制制氧机电路。（3）血压手环设计。血压手环使用现有心电监测血压手环，对其结构进行改变，使其通过WIFI模块与单片机控制系统进行无线连接。（二）智能嵌入设计。上位机是具有完整功能的片上系统（SoC），兼具硬件与操作系统，可以随时追加功能。应用程序有多种权限，灵活度很高，硬件上也具有可扩展性，可以通过相关接口追加功能。上位机本身有自主的计算功能，可以实现一些简单的自动方案，较复杂的方案则通过网络询问服务端应该怎么做。以这种线下线上相结合的方式实现相对比较自动化的方案。

结语

智能家居作为已经成为社会生产生活智能化、信息化发展的重要组成部分，舒适、时尚的家居生活是社会进步的标志，单片机在智能家居控制系统中的应用可见一斑。智能家居控制系统集成多种家电功能，使家居电器的轻松操控变为现实，让人们享受高科技带来的简约时尚的现代生活。家用智能制氧机结构上设计严谨、合理巧妙，功能上实用多元，操作便捷，既有效地保证了使用者的氧需求，也让使用者能够更智能更便捷地使用，极大地提升了使用者氧疗以及用户体验。

参考文献：

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[3]周传运，李汉挺.基于单片机的家用制氧机电控系统优化设计[J].机电工程，2018，30（8）：974-977.

（作者单位：宁波米迪电器有限公司）