基于A(yíng)ndroid平臺的電熱水器遠程控制系統
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0 引言
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/201609/304012.htm近幾年來(lái)，人們的生活品質(zhì)不斷提高，傳統家電都在向安全、節能、多功能、智能化方向發(fā)展，電熱水器的功能也在隨之完善。傳統儲水式電熱水器儲水量大，加熱時(shí)間一般都比較長(cháng)，長(cháng)期供熱必然造成電能的浪費。為了節約用電，很多人對電熱水器進(jìn)行了改進(jìn)，文獻采用數字技術(shù)，在電熱水器中加入單片機定時(shí)裝置，配以外圍驅動(dòng)電路和繼電器，控制電熱水器電源通斷的時(shí)間。這種裝置雖然達到了節能的目的，但使用起來(lái)仍不方便，用戶(hù)外出時(shí)長(cháng)未知或臨時(shí)改變時(shí)無(wú)法更改加熱時(shí)間。為此，文獻在電熱水器中加入短信收發(fā)模塊，利用手機短信向電熱水器的MCU控制器發(fā)送指令，實(shí)現遠程遙控，此方法雖解決了靈活性問(wèn)題，但帶來(lái)額外的短信費用，不便于長(cháng)期使用，且無(wú)法隨時(shí)遠距離獲取水溫信息，因而未得到廣泛應用。
本文為滿(mǎn)足電熱水器控制的靈活性和水溫信息獲取方便性的要求，著(zhù)眼于已經(jīng)相當普及的Android手機，把智能手機作為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )終端，將其應用于傳統電熱水器，利用嵌入式開(kāi)發(fā)技術(shù)和GPRS遠程通信技術(shù)，設計了一套電熱水器遠程控制系統，本系統具有安裝方便、價(jià)格低廉、使用靈活、界面友好、實(shí)時(shí)監控等優(yōu)點(diǎn)，且由于使用了開(kāi)放的Android平臺，使得此系統的功能擴展和產(chǎn)品升級十分方便。
1 系統總體方案
電熱水器遠程控制系統采用已經(jīng)十分成熟的客戶(hù)/服務(wù)器模式，總體方案如圖1所示，系統從結構上分為三個(gè)部分：客戶(hù)端、服務(wù)器和控制器。
客戶(hù)端部署在A(yíng)ndroid手機上，接收來(lái)自用戶(hù)的各種控制命令，對獲取的指令加工處理后通過(guò)手機自帶的3G網(wǎng)絡(luò )將數據發(fā)送給服務(wù)器，并實(shí)時(shí)反饋命令執行情況，獲取并顯示水溫信息和電熱水器開(kāi)關(guān)狀態(tài);服務(wù)器由GPRS模塊及其控制器構成，利用大覆蓋、高可靠性、低成本的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現與客戶(hù)端握手和數據互傳;控制器與服務(wù)器端共用一個(gè)MCU，將接收到的用戶(hù)指令解碼后轉變?yōu)殚_(kāi)關(guān)控制命令，并利用高精度溫度傳感器提取實(shí)時(shí)水溫數值，再通過(guò)服務(wù)器下載到用戶(hù)手機，通過(guò)直觀(guān)、友好的人機界面顯示給用戶(hù)，并等待用戶(hù)的下一步指令，從而實(shí)現整個(gè)系統的實(shí)時(shí)監控。
2 Android平臺下的客戶(hù)端設計與實(shí)現
2.1 功能設計與操作流程
客戶(hù)端在A(yíng)ndroid手機上實(shí)現，利用Java語(yǔ)言開(kāi)發(fā)。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是：界面友好、使用方便;開(kāi)發(fā)成本低、不需增加硬件;支持覆蓋廣、不受地域限制;保證數據傳輸的實(shí)時(shí)性和可靠性。為實(shí)現對電熱水器的遠程控制，客戶(hù)端應具有以下功能：1)登錄服務(wù)器。獲取服務(wù)器IP地址，采用Socket方式，建立與服務(wù)器的連接。2)獲取用戶(hù)開(kāi)關(guān)指令并上傳。通過(guò)手機觸摸屏，獲取用戶(hù)開(kāi)關(guān)指令，編碼成字符串后上傳給服務(wù)器。3)實(shí)時(shí)提取并顯示水溫。向服務(wù)器發(fā)送請求，等待服務(wù)器向手機發(fā)送當前水溫數值字符串，獲取后解碼并在手機屏幕上顯示?？蛻?hù)端操作流程如圖2所示。
客戶(hù)端首先按照保存的IP地址連接服務(wù)器，如連接不成功，說(shuō)明服務(wù)器動(dòng)態(tài)IP己更改，則向服務(wù)器發(fā)送請求連接短信，等待服務(wù)器收到后將新IP地址通過(guò)字符串形式回發(fā)給客戶(hù)端，后者再次連接，實(shí)現Socket連接的建立;用戶(hù)的開(kāi)關(guān)指令編碼后由客戶(hù)端手機通過(guò)GPRS發(fā)送字符到服務(wù)器接收，“0”表示關(guān)閉熱水器，“1”表示加熱;指令發(fā)送后等待服務(wù)器回發(fā)的水溫值字符串，解碼后在手機屏幕上顯示;用戶(hù)可以通過(guò)手機設定水溫，服務(wù)器回發(fā)的水溫若達到設定值則停止加熱并發(fā)出聲音通知用戶(hù)。
2.2 Android Studio開(kāi)發(fā)平臺搭建
本系統的客戶(hù)端的編程采用Android Studio IDE開(kāi)發(fā)環(huán)境，它是Google于2013年發(fā)布的，與以往的Eclipse+ADT開(kāi)發(fā)環(huán)境相比，Android Studio提供了集成的Android開(kāi)發(fā)工具用于開(kāi)發(fā)和調試，安裝時(shí)不需手動(dòng)配置。該開(kāi)發(fā)環(huán)境對UI界面設計和編寫(xiě)代碼有更好地支持，具備功能強大的布局編輯器，支持拖拉UI控件并進(jìn)行效果預覽，并可以方便地調整設備上的多種分辨率。
該開(kāi)發(fā)平臺的搭建步驟十分簡(jiǎn)單：1)下載并安裝JDK，建立Java開(kāi)發(fā)環(huán)境;2)設置環(huán)境變量：JAVA HOME、CLASSPATH和PATH，指定到JDK安裝路徑;3)從Google官方網(wǎng)站或第三方網(wǎng)站下載并安裝android-studio-bundle-
2.3 軟件主要模塊及關(guān)鍵代碼
(1)界面布局。根據客戶(hù)端功能設計，客戶(hù)端UI包括TextView、Button、Switch等控件，布局代碼存放在Layout.XML文件中，采用相對布局方式RelativeLayout，該方式是Android中最常用的布局方式之一，在A(yíng)ndroid Studio中利用鼠標拖動(dòng)即可實(shí)現，不需編寫(xiě)代碼。本程序所用控件及其功能如表1所示。
(2)Switch監聽(tīng)器。利用可視化控件Switch來(lái)表示接受用戶(hù)指令并顯示電熱水器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，設置Switch監聽(tīng)器代碼如下：
mySwitch.setOnCheckedChangeListener(newOnCheckedChangeListener()。
其中mySwitch為新建的Switch類(lèi)對象。其監聽(tīng)器實(shí)例化方法為：
(3)Socket方式連接服務(wù)器。Socket通信則是在雙方建立起連接后就可以直接進(jìn)行數據的傳輸，在連接時(shí)可實(shí)現信息的主動(dòng)推送，而不需要每次由客戶(hù)端想服務(wù)器發(fā)送請求。本程序連接服務(wù)器通過(guò)響應Button監聽(tīng)器實(shí)現。調用OnclickListener()中的onClick()為登陸B(tài)utton控件設置按鍵監聽(tīng)器，在監聽(tīng)器中建立Intent對象，通過(guò)調用startActivity(intent)打開(kāi)與相應功能菜單相對應的Activity實(shí)現界面的跳轉。若鏈接超時(shí)，則回出現網(wǎng)絡(luò )鏈接超時(shí)的提示，后臺發(fā)送請求短信，獲取服務(wù)器最新動(dòng)態(tài)IP地址，并重新鏈接網(wǎng)絡(luò )。建立Socket連接核心代碼如下：
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