基于IOS系统的智能家居系统解决方案

梁剑烽

（钦州学院，钦州 535000）

1 国内外研究现状

智能家居系统早在90年代末期就开始引入国内，经历了将近20年的慢速发展，究其原因在于企业资金投入不够，业内没有统一的技术规范、行业标准；核心技术缺乏，没有完善的产业链，企业间合作困难，市场推动力不够，但是这并没有阻碍其在国内的发展，近几年的发展也是有目共睹的如安防监控系统、火警系统、家电控制系统等都纷纷出现在我们身边，由于人们生活水平的不断提高，人们对于智能家居环境的要求也越来越高，从而促使各个相关领域的商业巨头也相继加入智能家居的行列中，相关产品也相继投放市场如Wi-Fi洗衣机、空调、抽油烟机等无线智能化控制产品，所以国内智能家居市场存在巨大的潜在商机。

相对于智能家居在国内还在探索发展的阶段，国外已经进入了相对成熟的阶段，如新加坡30个社区中就有将近5000个家庭使用智能家居系统，美国更是拥有近40000个家庭安装了智能家居系统，所以国外智能家居系统无论从技术、产业链、市场需求上都是比较成熟了

2 系统概述

本文设计一个通过iOS系统的手机对智能家居进行控制的嵌入式系统，本系统主要分为两个部分，首先是以STM系列单机STM8为核心的中央控制器（下文简称为中控）的中控系统，该部分主要负责对红外模块和无线Wi-Fi模块信号发送接收和处理。依靠红外接收器0038M-FE对所要控制的电视、空调等红外控制电器所发出的控制信号进行接收，传输到中控进行数据处理，经过学习处理后的数据由红外发射管VS1838发送出去，对目标电器执行控制，而无线Wi-Fi模块CC3000主要负责手机与中控的连接与通信，与其他Wi-Fi设备连接通信。第二部分则是我们的带有iOS系统的智能手机，主要负责与用户交互并对经中控处理后的红外信号进行学习匹配找到对应的控制指令，发出控制指令。

3 系统各模块电路及接口协议

3.1 红外接收模块0038M-FE及发射模块VS1838

红外遥控器被广泛的应用于各类家电产品控制中，比较常见的如：电视、空调、音响等家电，我们的红外设备通常由红外接收和发射两个模块组成，红外信号都是脉冲串信号进行通信，通常是用PWM和PPM这两种方式把基带二进信号调制成脉冲串信号。同一个遥控器的不同按键功能，不同的设备之间的红外脉冲串信号编码的是不同的，但是红外信号都是按一定的编码规则传输的，一般而言，红外遥控器厂商对同一种产品的遥控器都是采用同一编码的，经过统计，所有的红外编码都是由起始码、用户码、数据码以及停止位组成的，只要传输过程中数据不丢失，就可以使用对应的编码对设备进行控制。

本设计中要对红外设备进行控制就需要对信号进行接收学习，需选用抗干扰强，接收距离远，精度高的红外接收模块，因此选用0038M-FE红外接收模块，这对系统的稳定性起到关键性的作用，由红外接收模块0038M-FE对要控制的设备所发射的红外信号进行接收，传输到STM8中进行数据处理，再把数据传输到手机由手机App对数据进行数据配对找到相对应的控制编码，用户通过手机App对红外控制设备发出控制指令，经无线Wi-Fi模块传送至中控，再通过红外发射模块VS1838发送出去，从而达到控制红外设备的目的。

3.2 无线Wi-Fi通信模块及通信协议

无线Wi-Fi模块主要负责手机与中央控制器之间的数据通信和接入互联网以及与其他Wi-Fi设备的通信任务，本设计采用的CC3000支持IEEE802.11b/g和IPV4 TCP/IP协议的处理器，可以简化接入互联网的过程，减少开发时间，节约成本。Wi-Fi通信模块与MCU之间的通信主要通过RS232串口通信，串口通信：具备抗干扰强，传输数据单位固定，传输距离远，同时支持半工、全双工通信，可以提供稳定的信号传输数据。

4 手机APP的设计

本设计手机端App，采用iOS经典界面Navigation+Tabbar的模式，Navigation为每个页面的导航栏，Tabbar为界面下部的分页栏，包括主页和设置，当没添加任何遥控设备的时候，主页只显示添加按钮，点击按钮可以进入遥控设备添加界面，界面内会显示Wi-Fi设备和红外设备两种选择，选择Wi-Fi设备时软件会搜索所在同一局域网内的设备，搜索到后以列表的形式显示在界面上供用户选择。

如果用户需要添加的是红外设备，如电视，可以选着电视机遥控器模板，选着好对对应的模板后，App会自动搜索数据库，如果数据库中储存有相应的遥控器的编码，则提示用户尝试使用所选遥控器模板进行控制电视，如果用户还是无法控制电视或者数据库中没有对应的编码，则App会提示用户是否进行按键学习，选择是，软件会提示用户使用原电视的遥控器对着设备，按下相应的按键，这时软件会获取遥控器该按键的红外编码，并储存到数据库中，从而达到学习按键的目的，该App还设置了模板删除、数据分享、手机按键震动和声音等功能来挺高用户的体验。

5 结束语

本设计以单片机为核心，采用红外，无线通信的方式实现iOS系统手机对家用电器控制，采用STM8单片机，CC3000无线通信模块和红外接收模块0038M-FE及发射模块VS1838模块的设计，整体设计简单精致，电路简单，成本低廉，性能较稳定且符合时下节能的主流概念。

[1] 王文川.基于ARM的嵌入式智能家居系统的研究[D].合肥工业大学硕士学位论文，2013.

[2] 陈国照.STM8系类单片机的开发与应用[J].西北矿冶研究院，2011.

[3] 吴思楠.基于物联网的智能家居控制系统设计与实现[J].扬州大学，2016.

[4] 郝颖婕，郁舒兰.基于iOS系统手机APP界面设计研究[J].南京林业大学家具与工业设计学院，2016.