1、基于 WiFi 和 Android 家居环境监测与实现摘 要 为了人们生活环境健康安全，实现家居环境检测，利用现在手持智能设备，设计出一种基于 Android 的家居检测系统。本文采用了具有 Android 操作系统的智能手机或平板电脑作为家居设备终端，以STM32F103 ARM 处理器和 USR-WiFi232-T WiFi 模块的家居检测器，通过热点直连或无线路由器，搭建整个家居系统平台。结果表明，该系统采集数据准确，智能手机或平板电脑实现了对家居中家居环境监测。 【关键词】家居环境 Android STM32F103 WiFi 随着无线通讯技术、计算机科技技术和嵌入式技术的进步与发展，
2、使得家居智能越来越贴近你我的生活。如今对于家居系统国内外早已提出了许多解决方案，大体上可分为：基于键盘、红外遥控器的家居控制终端硬件方案；家庭网关和家庭网络控制节点组成的家居控制系统发展迅速；采用 Android 手持智能端作为终端，通过蓝牙、WiFi、GSM 等方式实现对家居环境系统的进行控制。 本文基于分析了已有的家居系统发展模式上，以 Android 手机作为家居监测终端的开发平台，利用 WiFi 模块、STM32 处理器作为底层通用板设计等设备，通过 WiFi 无线通信方式来实现系统的连接和数据的传输，最终实现家居系统的本地监测。 1 系统结构和工作流程 家居环境监测系统主要由终端设备
3、、传输设备、智能通用监测器组成，其中手持移动终端设备是手机或平板电脑；通用监测器主要由 WiFi模块、CPU 主控模块、电源模块、传感器和可控硅开关模块组成；传感器可以随用户自己选择，在此紧紧是用温湿度为传感进行监测。 移动终端设备主要使用的是 Android 操作系统，WiFi 模块以有人科技的 USR-WiFi232-T 模块，用于接收通用板传送的数据，通用底板采用主要包含 32 位的 STM32F103 的 ARM 处理器，通过串行外部接口与 WiFi模块连接，进行对 WiFi 模块数据读取。 2 系统硬件平台设计 家居系统硬件电路主要由 WiFi 模块、ARM 处理器、电源模块、SWD
4、仿真调试接口、外围传感器等组成。 2.1 节点通用硬件结构设计 节点通用硬件平台板采用 STM32F103 为主控芯片，搭载部分传感器、OLED、显示屏、WiFi 模块、按键、LED 发光二极管等外围设备，同时外扩 UART、SPI、PWM 输出、GPIO 以及 AD 采集等接口等。 2.2 WiFi 模块 WiFi 模块采用 USR-WiFi232-T 模块实现数据的无线传输，其主要特性：采用 802.11b/g/n 无线访问 Internet 标准；支持 UART/PWM/GPIO 数据通讯接口；支持 STA/AP/STA+AP 共存工作模式；支持 WPS 联网配置；支持多路 TCP Cl
5、ient 连接；可选内置天线；3.3v 供电，WiFi 网络是TCP/IP 数据包。 2.3 核心芯片处理器 ARM 处理器是主要以 STM32F103 为核心的芯片，STM32F103 属于中低端的 32 位 ARM 微控制器，工作频率为 72MHz，有丰富的 I/O 端口和连接到两条 APB 总线的外设。 2.4 电源模块 电源采用两种供电模式一种是用来用 usb 通用数据线供电，一种是电池供电。电源供电电路采用 TPS79333 和 MIC5205_3.3V 固定电压输出，当突然断电时，采用锂电池供电。 2.5 外围传感器 传感器模块使用 GPIO 口与对应传感器连接进行数据采集，主要是
6、对于温湿度的数据采集。 3 软件设计 该系统选择具有 Android 手机或平板电脑作为移动终端平台。通用板主要任务是测量当前环境的数据并通过串口给 WiFi 数据，WiFi 模块通过 GPIO 接口得到各个传感器数据，WiFi 模块通过广播与手机终端进行连接，最后得到串口送来的数据。还可以通过家庭里的路由器连接，手机与通用平台都通过路由进行数据的传输。 本系统应用程序是基于 android 系统设计，开发工具使用 Eclipse，运行在 Android 4.2 版本上，而且适配可以在 2.3-4.4 版均可正常运行。4 实验结果验证与分析 将设计好的硬件电路在 pcb 板上进行设计，搭好家居
7、系统实验平台进行测试。系统所采用的手机是具有 Android 4.2 小米手机。首先，WiFi 模块可以和手机进行简单的数据透传，手机与 WiFi 模块进行匹配，WiFi 另一端连接 PC 机打开串口调试助手进行与手机通信；其次，通用模块进行数据采集 stm32 进行处理后在显示屏上显示时时得到的该节点传感器的数据，这样便于用户在家里时直接可以看到家庭环境该节点的数据，对于上传到手机的数据进行时时的验证并且利于改善后期的 APP；最后，通过底层各个节点的数据采集，通过 WiFi 模块传到手机终端，手机得到数据进行处理后，其中包括对数据的存储。 5 结语 本文主要是基于 Android 操作系统
8、提出的智能手持设备和无线通信方式的家居检测系统的设计与现，方案运行稳定，实现了对家居环境的采集和检测，可以移植到更多其他场合。该系统主要顺应科技发展，采用 WiFi 无线传输数据，布线不再烦琐，更加具有很好的可扩展性和移植性，节约了成本，也具有广阔的应用前景。为了使得家居环境更加方便智能化，将致力于对操作系统和检测器进行设计，并且探索与物联网技术相结合，打造更加安全家居环境。 参考文献 1贾阳静.基于 Android 和 WiFi 通信的智能家居系统设计J.大连工业大学学报，2016，1（1）：68-71. 2张保增，陈新春，胡东方等.一种基于 WiFi 和 ZigBee 通信的家庭用电管理系统J.微型机与应用，2015，34（14）：30-32. 3张逢雪，王香婷，王通生等.基于 STM32 单片机的无线智能家居控制系统J.造化技术与应用，2011，30：98-101. 作者简介 翟维枫（1985-） ，男，硕士研究生学历。现为北方工业大学现场总线及自动化北京市重点实验室讲师，主要研究方向为物联网技术及应用。李栓（1988-） ，男，硕士研究生学历。现供职于北方工业大学现场总线及自动化北京市重点实验室。主要研究方向为物联网技术及应用。 作者单位 北方工业大学现场总线及自动化北京市重点实验室 北京市 100144
