国际电气、电子和仪器工程高级研究杂志
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m . MallikarjunaRao1， g .龙树雷迪2
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| 有关文章载于Pubmed，谷歌学者 |
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现在，很多自动化技术都是为残疾人引进的。在本文中，我们提出了一个利用无线技术的智能手机的家用电器的网络国家。它主要是为残疾人控制家庭局域网而开发的。本文介绍了一种可与电灯、风扇、加热器、灌溉系统和太阳能耗电系统等家电进行无障碍通信的智能显示屏设计。这些通信已经在智能手机上实现，智能手机通过无线控制器监控家用设备。为了将用户界面与家庭自动化集成，使用了嵌入式微控制器开发板，android和自动化系统之间的通信使用目前大多数android中可用的蓝牙连接。在这里，将商用蓝牙模块连接到开发板上，以执行实验。
关键字 |
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| 智能手机，微控制器，蓝牙，智能家居，安全灌溉系统。 | ||||||||
介绍 |
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| Cybernation of Home是一个用来描述所有家用电器和设施一起工作的术语，例如中央控制的液晶显示器可以控制从安全系统、空调、供暖、视频系统、音频系统照明到厨房电器的一切。家庭系统的网络化示意图如下所示 | ||||||||
| 家用电器的发展使家庭活动自动化，例如可开/关的热水器和自动洗衣机，以减少体力劳动。家里的电源、电话、门铃和电视插座都是有线的。当一个人进入房间时，灯会打开/关闭，即将到来的科技房间可以感知这个人和这个人是谁。考虑到这一天，不同的可控设备之间相互连接和通信是至关重要的。家庭网络国家的基本目标是控制或监控来自基本服务和不同设备的信号。智能手机可以用来监控家庭系统的网络状态。随着预先包装食品的移动，诸如食品保存和准备等家庭活动都自动化了。自动处理食品的制备只有标准化的产品才有可能。电的使用促进了供暖的自动化，减少了使用燃料加热器和煤气炉的体力劳动。在恒温器的发展中，可以在后期自动控制加热和冷却。 Other automated activity includes the air conditioner set to an energy saving setting when the house is vacant and get back to the normal setting when the resident is about back to home. The automation system preserves a list of product records, usage through the RFID tag and bar codes or replaces the order automatically Computers, touch screens controls, tablets wireless transmitters and cell phones different features of cybernation of home. | ||||||||
文献综述 |
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| 回顾了近二十年来与该研究主题相关的文献，以找出各种研究人员所进行的工作，发现许多用于远程监控的系统被设计为商业产品或实验平台。大家注意到，所进行的大多数研究属于以下几类。 | ||||||||
| a.基于互联网的监控，使用GPRS调制解调器，服务器等不同的方法。 | ||||||||
| 该系统在洪水和其他形式的气体泄漏时效率更高，该系统也为安全公司和麻烦一些地方。 | ||||||||
| b.单独或结合互联网技术使用GSM模块的SMS协议。 | ||||||||
| 它给出了基于信令的TDM传递的映射消息。 | ||||||||
| c.使用无线传感器网络进行监控。 | ||||||||
| 它分布在非常巨大的传感器中，用于监测声音、温度、压力等。它更多地用于军事目的。 | ||||||||
| d.应用范围广泛，如家庭自动化、农业、安全系统、生物医学应用、健康监测、环境和水库等。 | ||||||||
控制国内网络国家的区域 |
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| 1.安全——随着家庭的网络化，汽车灯可以打开，以帮助你在夜间行走，并且可以通过系统发送到你的手机的消息提醒当局。 | ||||||||
| 2.恒温器-这是编程运行中央加热和冷却系统，根据我们所需的设置。例如，空调(A/C)在房屋空置时设置为节能设置，在居民即将回家时设置为正常设置。 | ||||||||
| 3.窗帘-借助家电控制系统的cybernation，可以在夜间打开和关闭房间的窗帘。 | ||||||||
| 4.照明-这可以根据我们自己的要求设置昏暗和明亮的光线。 | ||||||||
| 5.音频/视频-这个自动化系统可以打开立体声和播放音乐，也可以打开电视。 | ||||||||
| 6.灌溉/草坪洒水系统-洒水/灌溉系统可以根据计划设置激活。 | ||||||||
| 7.吸尘-机器人吸尘器会自动在地毯上滑动，帮助你保持房间整洁。 | ||||||||
| 8.太阳能-在白天，根据我们的要求，电力消耗切换到太阳能。 | ||||||||
无线技术 |
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| 使用无线传感器网络(WSN)，蓝牙，妻子，Zigbee技术的远程监控许多无线技术是射频，蓝牙，Wi-Fi和Zigbee已经被开发出来，使用这些技术的远程监控系统由于灵活性，低运行费用等而很受欢迎，所以在我们的项目中使用蓝牙技术。如今，无线传感器类型的网络被越来越多的应用于实现控制系统和分布式监控的解决方案，在大量不同的应用领域。它是一种通用控制模块，具有同时控制和传感5个设备的能力。远程服务器与控制模块之间的通信采用蓝牙技术。蓝牙服务器可以同时与许多此类模块通信。该控制器基于单片机和蓝牙通信TDK Blu2i (Class 1)模块，提供串行接口进行数据通信。控制器部署在家庭应用程序的网络国家中，用于选定的一组电气设备。家电控制系统通过蓝牙与智能手机进行操作，通过手机上的Java应用程序对家电进行远程控制、故障诊断和软件更新。该系统由家庭自动化智能手机和蓝牙适配器组成，用于与家电进行通信。蓝牙由20MHz, SRAM和16位CPU组成。 The adapter of communication board is connected to the home appliance and to the cellular phone through serial ports. The home appliances can communicate with the cellular phone control terminal via Bluetooth SPP. On the contrary, the communications between TM and CC occurs in once a day for data-logging purposes, while alarms are communicated asynchronously, by means of Short Message Service (SMS). Prototypes have been realized to interface with temperature (T, AD590), humidity (RH, HumirelHM1500), and carbon monoxide (CO, Figaro TGS2442) sensors. DECT Siemens GSM module MC35 and module MD32 were used. It was based on Microchip's PIC18F452 microcontroller and TM was designed using 32-bit ARM based microcontroller from Samsung (S3F441FX). It described details of the design and instrumentation of variable rate irrigation sensor network and software for real-time infield sensing and control of a site-specific precision linear-move irrigation system. Field conditions were site-specifically monitored by six in-field sensor stations distributed across the field based on a soil property map and periodically sampled wirelessly transmitted to a base station. An irrigation system machine was converted to be electronically controlled by a programming logic controller(PLC) (Siemens S7-226 with three relay expansion modules activated electric over air solenoids to control 30 banks of sprinklers) that updates geo-referenced location of sprinklers from differential Global Positioning System (GPS) and wirelessly communicates with a computer at the base station. The communication signals of sensor network and irrigation controller to the base station were successfully interfaced using low-cost Bluetooth wireless radio communication through Bluetooth RS-232 serial adaptor (SD202, Initium Company). The major strengths and weaknesses drawn from the conclusions laid by various researchers are as under Major strengths. | ||||||||
| 1.对基于Internet的监控方案进行了详尽的研究，采用各种协议和系统向授权用户提供远程进程状态的详细描述。 | ||||||||
| 2.许多远程监控系统都是使用GSM- sms进行设计和实验的，这些系统通常涉及使用GSM调制解调器，由具有蜂窝网络覆盖的用户携带传感和控制系统中的设备。它因其无与伦比的可用性和适中的安全性而受欢迎。 | ||||||||
| 3.许多系统已经使用无线传感器网络开发，该网络由几个临近的传感器节点组成，在节点和中央基站之间具有数据传输和接收能力，用于广泛的应用。 | ||||||||
研究目标 |
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| 设计基于低成本智能嵌入式系统的平板/智能手机远程监控系统。 | ||||||||
| 提供使用任何手机/平板电脑/笔记本进行远程监控的灵活性。 | ||||||||
| 当消息传递失败时，采用替代机制进行通信。 | ||||||||
| 实现一个简单的嵌入式系统作为概念的证明。 | ||||||||
| 1.主要着眼于目前远程监控的研究现状，主要推动系统应用在工业自动化、医疗保健系统、家庭自动化和国防领域的发展。 | ||||||||
| 2.随着印度蜂窝网络的爆炸式增长，手机成本和话费的大幅降低，覆盖了70%的地区，即使在农村地区，手机也为远程控制提供了独特的机会。 | ||||||||
| 3.本文的研究工作是通过设计和实现嵌入式系统，实现手机远程监控系统。 | ||||||||
| 4.它的目标是提供便利，使用任何过时的移动模型，具有简单的消息和呼叫功能，使远程系统负担得起的所有类别的用户。 | ||||||||
| 5.研究的主要方面是制定策略，使系统的操作成本最小化，以强调其在具有远程监控功能的简单系统自动化方面的效用。 | ||||||||
该方法 |
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| 近年来，保障残疾人自主的社会包容和技术援助受到世界各国的广泛关注。本工作展示了一种可在家庭网络上进行可访问交互的智能显示器。在对可访问界面进行研究的基础上，提出了可访问界面设计的现状。该接口是在平板电脑上实现的，该平板电脑通过家庭网络控制器原型控制家庭设备。为了进行一项研究;评估和采访印度的残疾人。 | ||||||||
| 本研究整合了一个可行的可访问接口来控制家用电器和家庭网络，指出考虑到各种各样的损伤组的主要需求。本项目主要依靠电力线通信。平板电脑/智能手机和自动化系统之间的连接使用蓝牙连接，目前大多数安卓机型都可以使用。利用蓝牙模块连接到开发板上进行实验。以下组件用于构建整个系统: | ||||||||
A.智能手机 |
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| 谷歌最常见的是安装在各种智能手机和平板电脑上，这些手机和平板电脑的制造商为用户提供谷歌自己的服务，如搜索、YouTube、地图、Gmail等。操作系统在过去10年里有了很大的发展。从旧的键盘手机到最近的智能手机，小型机，移动操作系统已经走了很远。尤其是对于智能手机来说，如今使用最广泛的移动操作系统之一就是ANDROID。 | ||||||||
b .蓝牙 |
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| 蓝牙是一种专有的开放无线技术标准，用于在固定和移动设备之间短距离交换数据，创建具有高度安全性的个人区域网络(pan)。电子设备通过蓝牙技术进行无线通信。本文档主要介绍蓝牙串行模块。HC-06的命名规则为:当HC-03和HC-05出厂时，为激活装置设置一部分参数。 | ||||||||
C. LPC2148单片机 |
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| LPC2148微控制器基于32位ARM7TDMI-S CPU，具有实时仿真和嵌入式跟踪支持，它将微控制器与32 kB到512 kB的嵌入式高速闪存结合在一起。128位内存接口和独特的加速器架构使32位代码以最大时钟速率执行。对于关键的代码大小，可选的16位Thumb模式以最小的性能损失减少了30%以上的代码。由于其尺寸和低功耗，LPC2141/44/42/46/48非常适合需要小型化的应用程序，如销售点和访问控制。串行通信接口范围从USB 2.0全速设备，多个SPI, uart, SSP到i2c总线和8 kB至40 kB的片上SRAM。这些设备非常适合于通信网关、软调制解调器、协议转换器、语音识别、低端成像，提供高处理能力和大缓冲区大小。各种32位定时器，单或双10位dac, 10位ADC, PWM通道和45条快速GPIO线，多达9个边缘或电平敏感外部中断引脚，使这些微控制器适用于工业控制和医疗系统。 | ||||||||
| LPC2148微控制器基于32位ARM7TDMI-S CPU，具有实时仿真和嵌入式跟踪支持，microcontrollers有嵌入式高速闪存从32 kB到512 kB和128位内存接口，具有独特的加速器架构。串行通信接口范围从USB 2.0高速设备SSP，多个uart, SPI，到i2c总线和8 kB至40 kB的片上SRAM，使这些设备非常适合通信网关，协议转换器，语音识别，软调制解调器，提供大缓冲区大小，低端成像，高处理能力，各种32位定时器，双10位DAC,10位adc，ULQ28xxA/LW和ULN28xxA/LW系列大电流、高压达林顿阵列非常适合低级逻辑电路和多个外围电源负载之间的接口，每个驱动器具有连续负载电流额定500 mA。所有器件都具有开路集电极输出与整体箝位二极管。 | ||||||||
e .继电器 |
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| 继电器是一种电气开关，它使用电磁螺线管来控制机械电源接触器的位置。雷竞技网页版大多数继电器都装在塑料或金属外壳中，以使活动部件免受外界干扰和灰尘。接力有两部分。继电器内部的螺线管有一个带有磁性柱塞的电子线圈，提供翻转接触器开关ON和OFF所需的运动。雷竞技网页版继电器中雷竞技网页版的接触器是大功率信号开关的地方。接触器开雷竞技网页版关也有一个电压和电流额定值，告诉你在触点失效之前你可以期望继电器传导多少功率。 | ||||||||
f . L293D |
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| 四路半h桥双向电机驱动IC，驱动电流可达600mA，电压范围4.5 ~ 36伏。还可以利用单片机产生的PWM信号控制转速。在本教程结束时，读者应该能够在他的项目中使用L293D电机驱动器来控制至少2个直流电机。 | ||||||||
G.控制装置 |
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| 在这个家庭中，使用两个交流灯泡(230v)用于开关，两个直流电机(60&300rpm,12v)用于门的打开/关闭和风扇转速变化，一个直流风扇(12v)用于风扇的打开/关闭状态，一个电源led(12v)用于强度变化。 | ||||||||
基于Android的家庭网络国家 |
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| Android是美国公司生产的移动操作系统的名字;谷歌最常见的安装在各种智能手机和平板电脑上，这些手机和平板电脑的制造商为用户提供谷歌自己的服务，如搜索、YouTube、地图、Gmail等。目前使用最广泛的移动操作系统之一是ANDROID。Android软件群不仅包括操作系统，还包括中间件和关键应用程序。Android公司是由Richminer安迪·鲁宾、尼克·西尔斯和克里斯·怀特于2003年在美国加州帕洛阿尔托创立的。后来安卓公司被谷歌收购。在最初的版本发布之后，Android版本进行了多次更新。 | ||||||||
| 在Android中，重用其他应用程序组件是一个被称为任务的概念。android应用程序可以访问其他组件来完成任务。例如，你的应用程序中的一个组件可以触发Android系统中另一个管理照片的组件，即使这个组件不是你的Android应用程序的一部分。在这里，选择一张照片并返回应用程序使用所选照片。这样的事件流在下图中 | ||||||||
| 在我的项目中，我使用安卓手机的家庭图标应用程序的cybernation。这个android应用程序有五个活动，在这一个主活动和四个子活动(即主框架和客厅，卧室，厨房，浴室)。当我们启动应用程序Cybernation的家图标出现在手机上，点击图标打开主活动，其中依次显示子图标列表进行选择。在选择连接选项时，它会打开一个蓝牙设备并验证连接的开/关。如果它在上面，它会显示所有连接的设备，现在点击搜索找到一个新设备，并接受HC -05，这是我的设备，并询问默认提到的密码“1234”。现在显示hc-05已连接的消息。 | ||||||||
| 点击家庭的cybernation图标，打开一个主活动，其中包括四个子活动(即客厅，卧室，厨房，浴室)，如下图所示。每个子活动都有不同的颜色，也有不同的房间OK图标，在中心我们有声音图标，显示为麦克风符号。HC系列蓝牙产品由蓝牙串口模块和蓝牙适配器组成，蓝牙串口模块用于将串口转换为蓝牙。有两个mcu要相互通信，蓝牙主设备连接，然后另一个连接到从设备。一旦配对成功，他们的联系就可以建立起来。这种连接相当于通过蓝牙，类似于串口线连接，包括RXD、TXD信号。蓝牙串行模块用于相互通信。当单片机上有蓝牙插件模块时，可以与计算机、蓝牙适配器和智能手机进行通信。单片机与计算机或智能手机之间有一条虚拟的可通讯串口线。目前市场上的蓝牙设备多为辅助设备，如蓝牙GPS、蓝牙打印机等。 So, master module we need to make communicate. Bluetooth Serial module’s operation doesn’t need drive and it can communicate with other Bluetooth device has the serial, but the communication between two Bluetooth modules required at least two conditions, the communication must be between slave and master, The password must be correct. However, the two conditions are not sufficient. There are some other conditions based on different device model. In the following chapters, we will repeatedly refer to Liver’s (Formerly known as Guangzhou HC Information Technology Co., Ltd.) material and photos. HC��05 module is an easy to use Bluetooth SPP (Serial Port Protocol) module, designed for the transparent wireless serial connection setup. Serial port type of Bluetooth module is fully qualified. The Bluetooth V2.0+EDR (Enhanced Data Rate) with 3Mbps Modulation, complete baseband and radio transceiver. It uses CSR Blue core 04��External single chip Bluetooth system with CMOS technology and with AFH (Adaptive Frequency Hopping Feature). | ||||||||
应用程序 |
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| 控制精确安全。 | ||||||||
| 火灾、煤气泄漏、漏水检测。 | ||||||||
| 烟雾探测器可以探测到火灾或烟雾状况，并在房子里闪烁的灯，提醒房子里的任何人可能的紧急情况。 | ||||||||
| 在照明控制方面，在所有主要城市办公楼的夜间自动开/关灯可以节省住宅和商业应用中浪费的能源。 | ||||||||
| 安全系统包括运动传感器，可以检测到任何未经授权的移动，并通过安全系统或手机通知用户。 | ||||||||
未来的范围 |
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| 这个项目可以进一步发展，将它与互联网集成，当你坐在偏远地区时，可以监控你的家。在这种情况下，人们可以通过连接到移动电话或个人电脑或笔记本电脑的互联网来监视自己的家。这不仅可以提高您的家庭安全，在这个现代世界，而且还将有助于节约能源，如如果您错误地打开任何家用电器，那么我们可以在您的移动设备上的图形界面上检查电器状态，并可以使用互联网连接将其关闭。 | ||||||||
| 蓝牙的功能完全可以实现本设计。而且，目前大多数笔记本电脑/笔记本电脑或手机都带有内置的蓝牙适配器。这降低了蓝牙的成本。 | ||||||||
结论 |
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| 该家庭自动化系统已被实验证明工作令人满意，通过将样品电器连接到其上，并成功地从无线移动设备控制家电。蓝牙客户端成功地在来自不同制造商的大量不同手机上进行了测试，从而证明了其广泛的兼容性和可移植性。这项工程不仅为普通人提供便利，而且对老年人和残疾人也是一种福利。 | ||||||||
数字一览 |
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参考文献 |
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