智能家用电器开关控制系统设计

智能应用

随着家用电器的大量普及，给人们的生活带来了极大便利的同时，也增添了许多安全隐患。因此，在家中无人时，应及时切断电源，这不仅节省电力，还能预防火灾的发生。人们对便捷安全的家居生活的需求正促使了智能家居的出现。智能家居是指将家中的通讯设备、家用电器等借助一定的通讯媒介相连起来以完成监控和控制等。智能家居在中国发展迅速，据估测，到 2020年时，大中型城市中60%的住宅将会应用智能家居控制系统。

然而，现有的智能家居控制系统基本局限为内网控制的方式，即设备与控制终端处于同一局域网内。虽然实现了无线远程控制，但是这种“远程”却十分有限，这种意义下的智能家居控制并非完全智能。因此，本设计是采用互联网通信技术，将家用电器、各类传感器和用户的手机等通过新的方式联接在一起，实现外网终端访问内网设备，让人们在任何有网络信号（包括移动通信和WIFI）的地方可以随心所欲地操控家用电器，让智能家居真正走出家门。

1 系统组成

基于APP的智能家用电器开关控制系统主要由家用电器、嵌入式控制电路、WIFI路由器、服务器端及手机APP 客户端五部分组成。其基本结构图如图1所示：其中，（a）图为智能家用电器开关控制系统的原理图。嵌入式控制电路通过与家用电器相连实时检测家用电器的工作状态，用户通过手机APP客户端发送控制指令，指令经由服务器和WIFI 路由器下达，嵌入式控制电路执行相应控制动作，完成对家用电器的远程控制。（b）图为嵌入式控制电路的具体结构，嵌入式控制电路的核心为单片机控制电路，外围电路为各类检测电路和开关控制电路。整个嵌入式控制电路主要完成对家用电器运行状态的实时检测以及执行服务器发送的指令。■1.1 嵌入式控制电路

嵌入式控制电路，主要包括整流滤波和稳压电路[1]，单片机控制电路和监测电路等。通过嵌入式控制电路，将完成对家用电器运行状态的实时检测并上报至服务器。同时，执行从服务器下传的操作指令，完成对不同家用电器的开关控制。

（a）系统原理图

（b）嵌入式控制电路结构图

图1 智能开关控制系统结构图

1.1.1 整流滤波和稳压电路

在正常的情况下，220V的交流输入电压经过整流、滤波，DC\DC变换[2]、稳压电路后可得到一个稳定的5V直流输出电压，可直接作为手机等设备的充电端口，也可作为继电器的控制电源。

1.1.2 单片机控制电路

单片机控制电路主要功能是完成对过电压的瞬时值和峰值的检测、过电压次数的检测、电源输出电压和电流及温度的检测，并通过在远端显示出各个电压值的大小；同时通过接口和远端实现通讯，在有过电压的时候通过控制回路断开电源，实现对用电设备的智能保护。

1.1.3 监测电路

① 过电压监测电路

过电压监测电路：过电压保护的基本原理是在瞬态过电

智能家用电器开关控制系统设计

李丽秀1，陈生畅2，肖世雄3，王佳兴2，卢振宇2，刘锋墅2（1.华南理工大学物理与光电学院，广东广州，510641；2.华南理工大学电子与信息学院，广东广州，510641；3.华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州，510641）

资助项目：2018国家级大学生创新创业项目（201810561035）；华南理工大学校级教改项目（j2jw-Y9160780、x2wl-Y1171560)）；华南理工大学探索性实验项目（x2wl-Y1160420）；华南理工大学2018本科教育产学研合作项目（x2wl-Y9180770）。

摘要：本文在智能家居以及智能手机广泛普及的大背景下，以时下相当流行的智能家居作为切入点，提出一种基于安卓智能手机的具有远程监视和远程控制功能的智能家用电器开关控制系统，以实现使用安卓智能手机作为控制终端，远程监视和远程控制家用电器开关的功能。该控制系统利用互联网通信技术，通过接入服务器实现外网终端对内网设备的远程访问，从而实现真正意义的远程开关控制。

关键词：智能家居；家用电器开关；远程控制

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