家电智能控制模块的设计与实现

戴修敏

[摘    要]随着人们生活水平的提高，人们对生活质量的要求也逐渐提高，在人工智能的发展下，人们也希望拥有更加智能化的家庭生活，从而能够帮助自己节约时间，保障家庭的安全和舒适。文章将对家电智能控制模块的设计进行分析，探索家电智能控制的实现，了解其制作的相关过程。

[关键词]家电智能;总体设计;控制模板;实现过程

[中图分类号]TP311.52;TP273;TM925.0 [文献标志码]A [文章编号]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

智能家居控制系统是一款以单片机STM32为控制平台，结合GSM模块、RFID射频模块、红外监测模块、报警模块与智能安防系统。

1 家电智能的相关概述

1.1 家电智能

随着科技的发展，家电智能概念不到被应用在人们家庭中，其是主要通过网络技术、信息技术等高科技对家电进行控制，并且设置相关的电路，控制居家电器，形成可操控的系统，通过网络技术进行监控和调整。目前，家居智能系统的家电较多，其中应用较广泛的有电视、洗衣机、空调、灯等家电，方便人们的生活，解放人们的双手。

1.2 家电智能的相关特点

家电智能有许多优点，相较于传统的普通家电更加智能化、网络化，能够让人们实时监控自己的家庭，并且能够对于家电进行操控，打破了传统的空间局限性。家电智能形成一个统一的系统，通过智能控制模块进行操控，帮助人们实现家电的智能操控。家电智能系统可控的家电其使用程序已经提前设置完善，在操作中按照之前设置程序进行工作，更加智能化。家电智能在发展中其局限性更小，目前对于家电智能电器的品牌涉及越来越广泛，家庭中的家电品牌即使与操控品牌不同，依然能够进行家电智能控制，其兼容性更加完备。

2 智能控制模塊的相关设计

2.1 硬件设计

智能控制模块的硬件设计包括许多项目，比如红外模块、射频模块以及主控模块。在模块设计中，每一个环节的模块设计都至关重要，关乎着智能控制系统的整体性能。

（1）关于红外模块的设计。红外模块在硬件设置和软件配置中都至关重要，红外模块系统主要包括两个方面，一方面是发射区域，另一方面是接受区域。在红外模块发射模块中，人们在设计中经常会使用发光二极管进行工作。但是在红外模块设置中的发光二极管比较特殊，其发射的是红外线，而不是可见光源，所以此具有一定的特殊性。在红外模块发射中，红外遥控更加稳定，不会轻易收到外界环境的影响，并且其传播速度更快，操控更加灵敏。发出不同频率的红外线就可以传输不同的信号。红外线传感器包括光学系统、检测元件和转换电路。根据光学系统的结构，对于红外模块进行划分，可以分为透射式和反射式。检测元件按工作原理可为热敏检测元件和光电检测元件。红外模块的测量是依据于其物理性，红外线也叫红外光，其具有反射、折射、散射以及干涉和吸收等特征。只要物质具有一定的温度，任何物质都可以发射红外辐射。红外传感器在测量过程中不会直接与被测物体接触，因此没有摩擦，且具有高灵敏度和快速响应的优点。

（2）关于射频模块的设计。射频模块工作原理主要应用于磁场，磁场中RFID技术接受解读器发出的信号，然后通过在磁场的感应电流，将信息转化成能量，再通过能量传送信息，通过转码解码，在中央信息系统进行统一的数据处理。射频模块设计中一定要保证其优点，在射频设计中非接触操控一直是其特殊的地方，在遇到特殊情况，比如恶劣天气，有雾的情况下或者条形码出现问题时，通过射频软件能够快速进行识别，从而为用户提供更好地服务。不仅如此，RFID承载的是电子信息，所有的内容数据都能设密码保护使内容不会轻易地被伪造作假。无线射频识别技术采用非接触的自动识别技术来进行身份确认。在过去几十年间，RFID技术在理论和应用领域都取得了巨大的进步。目前射频技术在交通，学校等民用领域有着广泛的应用。

（3）主控模块的设计。主控模块设计在智能控制模块中非常重要，通过芯片进行设计，STM32F103芯片更加合適，其功能更加稳定，主频率较低，并且其功耗小，能够使家电智能控制模块更加稳定，在系统控制中更加高效。

（4）在智能控制模块设计中，还有显示器的相关设计。LED显示器在智能家电中非常常见，应用较为广泛，能够表示电器运用的功能、时间等状态，让用户对电器状态有所了解，帮助用户更好完成工作。在显示器设计中主要运用控制模块产生扫描脉冲，在应用中显示电器状态，从而达到操作智能化。在操控过程中，如果用户设置提醒闹铃，则可以将时间信号作为闹铃提示标志，当显示器时间达到时响起闹铃提醒用户，保证电器工作的安全性。

2.2 软件设计

家电智能控制模块设计可以分为3大部分。包括红外模块、温度模块和时间模块。

2.2.1 红外模块设计

红外模块设计软件主要应用在网络技术环节，能够帮助设备交流输入设计，其中人工智能是非常重要的环节。在该环节的设置中，多是通过电磁继电模块进行设计，其中单片机就可以实现。通过红外模块设置，能够将编程转换成红外遥控器操作的信号源，从而控制各个频道之间的信号传输，能够控制遥控的频率，进行智能监控。网络通信的设计主要有大循环和小循环两方面。

（1）大循环通信。大循环通信通常指远程通信，在远程通信中需要建立一个终端，将远程信息服务器挂在云端上，从而搭建成熟系统。其主要可以分为4个环节。表现层、业务逻辑层、数据持久层和域模块层。4个环节分别负责不同的内容，从而进行远程通信。

（2）小循环通信。小循环通信通常距离较近，多是家庭操控，属于家庭网络设置。在进行通信管理中，设备需要连接家庭网络，保证在同一个信号区域内进行工作。用户可以通过手机App进行操控，控制家庭家电。该过程是客户端和服务端两者构建联系，客户端先发送控制请求，从而通过控制器进行传送，从而作用到服务端，对于操控要求做出及时反馈，从而实现家电智能控制。

2.2.2 温度模块设计

温度模块主要用于驱动温度传感器，对应于与带有小数点所获得的二进制数据变换环境监测数据的温度的输出信号，以促进和液晶显示模块的对接。

2.2.3 时间模块设计

当开机时，所有程序进入初始化，按下红外遥控，定时器产生中断，开始读取数据，被控制模块显示出相应的数值，并显示在屏幕上。

2.3 终端设计

家电智能控制模块都有一个终端操控平台，对于家电的控制多是手机终端App，目前应用较为广泛的是安卓系统平台，其系统由许多程序模块构成，彼此间建立联系。

3 智能控制模块的实现

3.1 智能控制模块的实现过程

家电智能系统控制，主要是设计相关的控制模块，然后利用计算机网络等技术将家庭家电进行统一管理，形成内部网络系统。智能终端会在App上进行状态显示，通过控制模块来控制各类家电，用户在需要时通过控制终端进行操控，使用智能家电系统。比如，用户进门想要开灯，只需语音即可开灯，或者通过手机端提前打开灯光。而灯光的开启和关闭的状态在终端都有显示，能够让用户更方便了解家电的状态，从而更好地进行家电保养和维修。家电智能控制模块会在一段时间进行刷新，保证实时状态，当用户在操控系统时，能及时给予用户反馈。智能控制模块采用了流式套接字编程，从而传递数据，保证数据传递的安全性和准确性，避免出现误差。

3.2 智能控制模块的实现方式

家电智能控制模块有许多的实现方式，其系统的操控通过单片机、无线通信系统和嵌入式程序进行控制的。智能控制模块的控制方式包括电话控制、手机控制、视频监控、语音控制等，多种控制模块保证家电控制的安全性和多样性，更能够满足不同的使用人群，并且当一种方式无法适用，或者出现故障时，可以用其他的方式进行弥补，保证家电智能的安全控制。

（1）通过电话、手机控制。电话和手机控制其实殊途同归，两者都是进行的远程操控，在操控过程中多是通过面部解锁或语音识别来控制智能家电。智能模块实现会更具便捷性，当用户离家外出时，家里的灯或者窗帘忘记关闭，可通过手机操作智能家电，将屋内的灯光关闭，从而使家电智能操控更加便捷和高效。传统普通家电对于家电的控制比较机械化，需要人们动手操控，随着信息化技术发展，人们对于居家的体验感提高，人们想要解放双手，带来更好的家居生活。因此，人们会越来越多选择智能家电。通过手机控制电视、空调、洗衣机等家电，已经成为越来越多人的选择，为人们带来未来科技生活，让人们享受智能家居。

（2）通过遥控器控制。在智能家电操控过程中，遥控器操控是非常常见的，如电视机遥控器、空调遥控器等，越来越多家电进入遥控智能时代，取暖器遥控器、电动窗帘遥控器等，许多家电都可以通过遥控来操控，更加便捷。许多家电在遥控过程中还带有显示屏，能够让人们更直观地观察其情况。比如，热水器遥控器。在遥控器上会显示温度，人们能够根据自己想要的温度进行调节，并且当达到温度时能够看到，从而方便人们生活。

（3）通过网络监控控制。网络监控很方便，许多家电都具有监控功能，在家庭网络系统中帮助主人监控家庭情况，能够让不在家的用户了解家庭情况，从而进行控制。

4 结束语

综上所述，家电智能控制模块设计在家电智能系统中非常关键，能够保证家电智能系统的稳定性。在进行家电智能控制模块设计时，要从多方面考虑，结合当前科技发展现状进行设计，从而保证设计符合当前社会需求，给用户带来更安全和多样的感受，从而提升家电智能使用感，促进家电智能的长久发展。

参考文献

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