Android終端及FPGA控制的智能家居系統

　　3 Android應用程序的開(kāi)發(fā)

　　Android終端的應用程序是基于Android2.3版本，在Eclipse平臺下用Java語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，其主要內容包括設計一個(gè)人機交流界面、獲取已配對的藍牙設備并建立連接、利用Socket進(jìn)行數據傳輸等。

　　3.1界面設計

　　該應用程序主要有兩個(gè)界面，開(kāi)啟時(shí)首先進(jìn)入主控界面，主要包括溫濕度的顯示、防盜系統的開(kāi)啟與關(guān)閉、電視遙控等功能，點(diǎn)擊電視遙控按鍵將進(jìn)入紅外遙控界面。界面通過(guò)AbsoluteLayout進(jìn)行布局設計，這是一種絕對布局，可以任意調整每個(gè)控件的橫坐標和縱坐標，界面上每個(gè)按鍵通過(guò)綁定一個(gè)地址和添加一個(gè)監聽(tīng)器，點(diǎn)擊按鍵后會(huì )觸發(fā)監聽(tīng)器并執行相應的操作。

　　3.2藍牙的獲取和連接

　　應用程序中需要建立一個(gè)藍牙通信通道，以便與FPGA端的藍牙模塊進(jìn)行數據傳輸，在建立藍牙通信之前先搜索出已配對的藍牙設備并用列表顯示，當點(diǎn)擊其中一個(gè)設備進(jìn)行連接時(shí)，其地址值會(huì )被記錄下來(lái)并通過(guò)Intent回傳給主Activity.當本機藍牙開(kāi)啟以及要連接設備的地址獲取后就可建立Socket連接，通過(guò)Thread創(chuàng )建的一個(gè)線(xiàn)程來(lái)進(jìn)行Socket連接，連接成功后界面上會(huì )顯示“連接成功”。

　　4功能模塊的開(kāi)發(fā)

　　4.1無(wú)線(xiàn)通信設計

　　系統中主要運用了藍牙、GSM這兩種無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議，其中藍牙是應用在手機和主控中心之間的通信，它的傳輸距離達10m左右，滿(mǎn)足室內使用要求。而GSM用于遠距離報警。

　　4.2學(xué)習型紅外遙控

　　現在大多數家庭中使用到紅外遙控器多達數個(gè)，如果將控制全部集中于手機則會(huì )十分便利，但不同遙控器的紅外編碼是不一致的，因此本系統設計的是學(xué)習型紅外遙控，它以STM8S105S4單片機作為主控芯片，包括了紅外發(fā)射和接收兩部分電路，能夠學(xué)習并存儲各種紅外編碼，工作流程如圖3所示。

　　圖3學(xué)習型紅外遙控工作流程

　　4.3溫度檢測

　　溫度檢測采用NTC(熱敏電阻)，它是隨溫度上升電阻呈指數關(guān)系減小、具有負溫度系數的材料，因此只要采樣出的電阻值然后與其溫度阻值變化列表進(jìn)行對應便可得出當前的溫度值。設計中用單片機內部的10位A/D轉換器采樣其電壓值，再根據分壓電阻求出NTC的阻值，最后通過(guò)取表得出溫度值。

　　4.4濕度檢測

　　濕度檢測采用HS1100濕度傳感器，它是一種基于電容原理的濕度傳感器，相對濕度的變化和電容值呈線(xiàn)性規律。在實(shí)際測試中，電容值隨著(zhù)空氣濕度的變化而變化，因此將電容值的變化轉換成電壓或頻率的變化，才能進(jìn)行有效地數據采集。設計中用NE555組成振蕩電路，HS1100濕度傳感器充當振蕩電容，從而完成濕度到頻率的轉換。

　　4.5振動(dòng)檢測

　　振動(dòng)檢測采用MMA7631三軸小量程加速度傳感器，它根據物體運動(dòng)和方向改變輸出信號的電壓值。各軸的信號在不運動(dòng)或不被重力作用的狀態(tài)下，其輸出為1.65V.采用STM8S105S4單片機內部的10位A/D轉換器采樣3個(gè)方向的電壓，根據采樣結果的變化來(lái)判斷門(mén)窗是否振動(dòng)，當變化范圍超過(guò)一定的限值時(shí)，則判斷門(mén)窗被開(kāi)啟，觸發(fā)報警信息。

　　本文設計并實(shí)現了一個(gè)基于A(yíng)ndroid智能終端及FPGA的智能家居系統，在3個(gè)平臺下完成開(kāi)發(fā)，分別是用Java語(yǔ)言在A(yíng)ndroid系統下進(jìn)行應用程序開(kāi)發(fā)，用Verilog語(yǔ)言對主控FPGA進(jìn)行設計以及基于STM8單片機的功能模塊設計。以FPGA作為主控中心，相比于A(yíng)MR11、STM32等串行處理器，它可實(shí)現視頻監控、人臉識別等高速復雜處理，而且無(wú)須后臺服務(wù)器，減低了成本。系統以Android設備作為遙控終端，與傳統控制方案比，它可以實(shí)現程序化控制，可存貯各種個(gè)性化的控制方案。本系統使用方便、操作簡(jiǎn)單，能滿(mǎn)足普通家庭的需求，具有較高的實(shí)用性和推廣價(jià)值。