以Arduino平台为基础的智能硬件设计探讨

2018-12-25昝道广梁肖裕刘忠青徐西彤李晨辉山东科技大学电气信息系

数码世界 2018年6期

昝道广梁肖裕刘忠青徐西彤李晨辉山东科技大学电气信息系

随着科技的不断进步，更多的技术人员将目光转向了智能硬件产品，并将其运用到生活中的各个领域。因此我们有必要以智能硬件为研究对象，探讨在以Arduino平台为基础的智能硬件设计的过程中存在的技术问题以及应对方法，以求智能硬件设计工作更好地开展。

1.智能硬件的相关概念解读

1.1 智能硬件的概念模型

智能硬件模型与我们所说的传统意义上的工业产品最主要的区别在于是否能够自主并且智能地完成人类所需完成的工作任务。传统的工业产品虽然能够依照人类的需求出色的完成各种工作，但是毕竟其还是人类使用的工具，在行动上依旧是被动的地位，需要人工来发号施令，它们在其中只扮演一个操作者。而我们现在所说的智能硬件就改变了这一局面，通过计算机和传感等技术的综合应用，智能硬件产品已经可以做到和人类进行系统的交流，并且能够根据需要自己来安排各项工作，减轻工作人员的负担。

1.2 智能硬件的交互方式

在以往的屏幕操作当中，计算机虽然能够通过程序员的指令来准确的完成工作任务，实现计算机与人的互动，但是人们却也只能通过屏幕和计算机进行沟通，我们需要的是一种非屏幕媒介，真正的让操作更智能。于是智能硬件便应运而生，智能硬件的一大特点是软件与硬件相辅相成，通过软件来控制硬件，真正达到智能的效果，根据用户的不同操作习惯和需求，智能硬件也可以自由的转化，从根本上满足人类的需要，实现人机的智能互动。

2.Arduino平台相关概念解读

2.1 Arduino的平台构成

Arduino是一个开放源代码的单芯片微电脑，它包括一个硬件平台和一个开发工具，而这种开发工具中有方便程序员调用的类库，程序员只需要在这种类库中寻找并且编写合适的程序代码，并将其上传到Arduino电路板中，程序就可以执行所需的操作，完成工作任务。

2.2 Arduino的平台特点

2.2.1 节约成本

开发一种新的产品，往往需要投入更多的人力和物力，但是Arduino平台的建成却真正实现了物美价廉。不仅仅是它所需的设备价格更加低廉，Arduino平台的各种控制器和传感器的接口都已经实现了标准化，因此开发者可以选择不同价位的产品来与之配合，有更多选择的可能。

2.2.2 编程方式简单易行

Arduino平台相对来说操作起来简单易行，原理也并不复杂，所以有更多不同领域的设计者开始学习并运用Arduino平台，这不再是电子工程师或者编程人员的专利，一些美术设计者和DIY爱好者都从这一平台中受益，越来越多的人愿意去尝试这一技术。

2.2.3 开源的软件和硬件

Arduino平台的硬件原理图、电路图及其软件和类库文件都是经过开源的，所以在此范围内，设计者可以根据设计的需求任意寻找和修改相应的程序及代码，操作起来更加方便快捷。不仅如此，Arduino平台被开发出来以后，受到了很多设计者的支持和青睐，所以越来越多的开发者不断地为类库做着补充，开源之后的资源也就越来越多。

3.智能硬件的交互特征与设计原则

3.1 交互特征

智能产品之所以智能是因为它能够连接互联网实现远程控制。以智能家电为例，如果家里的电视、冰箱等需要进行远程操控，就必须集成网络模块，通过卫星或互联网与终端进行连接，这样客户就可以通过移动终端来对家中的电气设备进行远程操控，调整工作状态。

传统的智能家电确实如此，但是我们依然看到了这一操作的弊端，也就是必须需要人工来调整，还不能实现完全的智能，那么智能硬件产品的诞生，就解决了这一问题，它能够根据环境的变化，调节自身的功能输出。通过传感器收集外界环境和自身需求的变化数据，然后将这些数据传入微型电脑后，对相应的设备进行操作。但是即使是这样的智能操作，前提也是由设计师将可能出现的数据提前输入到产品当中去的，然而在实际生活当中，不同的用户所使用家电的实际情况也不尽相同，这也就使得智能家电并不能满足每一个客户的需要。因此未来智能硬件的设计目标和重点要放在数据的处理上，将产品感应端收集到的数据通过服务器进行处理，为用户提供最佳的解决方案。