家用智能豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)

家用智能豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)PAGE58PAGE570前言豆?jié){是很多人經(jīng)常和的非常健康又經(jīng)濟(jì)的食品，它已經(jīng)逐漸成為了大眾們相當(dāng)歡迎的食物。豆?jié){在制作的工程中大致可以分為兩個(gè)主要的流程將豆子打碎磨成漿和對(duì)豆?jié){進(jìn)行加熱。在以前制作豆?jié){的過(guò)程中大部分都是將這兩個(gè)過(guò)程相互分離的，首先是將豆子粉碎成漿接下來(lái)再對(duì)豆?jié){進(jìn)行加熱煮豆?jié){。在絕大部分情況下傳統(tǒng)的豆?jié){制作過(guò)程面臨著制造過(guò)程復(fù)雜、豆?jié){的產(chǎn)出率很低，而且在對(duì)豆?jié){進(jìn)行加熱煮漿的過(guò)程中容易出現(xiàn)溢出和加熱的時(shí)長(zhǎng)不容易控制等限制。智能型豆?jié){機(jī)一般情況下是由微機(jī)進(jìn)行模糊算法的控制，這些微機(jī)使用的控制算法主要是模仿人的操作工程，它能夠?qū)崿F(xiàn)豆?jié){的磨漿和加熱進(jìn)行煮漿。一般情況下絕大部分的智能豆?jié){機(jī)都是采取高速串勵(lì)電機(jī)、加熱管、網(wǎng)罩、感溫碳棒、防溢電極、單片機(jī)控制面板、控制按鈕以及聲光報(bào)警器件等一些組件所組成的。高速串勵(lì)電機(jī)的主要用處是粉碎豆子將其打成豆?jié){，加熱管對(duì)豆?jié){加熱，感溫碳棒用處是測(cè)量水溫，防溢電極的用處是避免豆?jié){在加熱的過(guò)程中發(fā)生溢出，蜂鳴器和雙色燈主要用處是進(jìn)行聲光報(bào)警，控制面板可實(shí)現(xiàn)智能豆?jié){機(jī)的可視化操作，模糊控制中各個(gè)組件按步驟就就可以完成豆?jié){的加工。另外智能豆?jié){機(jī)在很多情況下還會(huì)使用軟硬件進(jìn)行抗干擾的功能，用于進(jìn)一步提高和增強(qiáng)豆?jié){機(jī)系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。在硬件部分使用濾波電路實(shí)現(xiàn)抑制干擾源的需求，WDT監(jiān)控電路主要用處是防止干擾導(dǎo)致的程序運(yùn)行以及死機(jī)現(xiàn)象出現(xiàn)。軟件上一般情況下是使用填碼、指令冗余等有關(guān)的技術(shù)配合著硬件部分進(jìn)一步提高豆?jié){機(jī)整個(gè)系統(tǒng)的抗干擾能力。1概況本章主要描述了對(duì)在智能家居中占重要地位智能豆?jié){機(jī)，比較國(guó)內(nèi)外智能家居的發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)智能豆?jié){機(jī)這一中國(guó)企業(yè)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的家用小電器的發(fā)展進(jìn)行了細(xì)致的描述，進(jìn)而提出了家用智能豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)方案和預(yù)期目標(biāo)。1.1研究目的和意義國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得社會(huì)大眾的生活水平也得到了很大的提升，智能廚房電器也開(kāi)始在廣大家庭中普及并得到了廣泛的使用。與傳統(tǒng)的廚房電器相比智能廚房電器擁有安全、方便、快捷、智能化和個(gè)性化等比較明顯的優(yōu)勢(shì)，在提高大家的生活水平以及生活質(zhì)量等方面發(fā)揮著巨大的作用，在人們對(duì)健康的關(guān)注度越來(lái)越高，現(xiàn)在相當(dāng)一部分的家庭都選擇在家里自己制作豆?jié){，這也對(duì)帶動(dòng)整個(gè)豆?jié){機(jī)特別是智能豆?jié){機(jī)方向市場(chǎng)的發(fā)展起到了相當(dāng)大的推動(dòng)作用?，F(xiàn)在的豆?jié){機(jī)行業(yè)發(fā)展相當(dāng)快速，一大部分的消費(fèi)者已經(jīng)接受了自己制作豆?jié){的方式，豆?jié){機(jī)也隨著自己制作豆?jié){整個(gè)觀(guān)念的蔓延普及到了無(wú)數(shù)家庭的廚房。根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，豆?jié){機(jī)“家庭擁有率”在許多的房小家電中后來(lái)居上，已經(jīng)到了第四的位置。豆?jié){機(jī)的磨漿工藝技術(shù)也在發(fā)展的過(guò)程中歷經(jīng)了“網(wǎng)罩-無(wú)網(wǎng)”、“刀片結(jié)構(gòu)”、“智能”等等一系列不同的過(guò)渡階段。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀豆?jié){機(jī)是中國(guó)的企業(yè)開(kāi)發(fā)出來(lái)的，中國(guó)企業(yè)對(duì)豆?jié){機(jī)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，這在世界的家電發(fā)明歷史中是相當(dāng)少見(jiàn)的現(xiàn)象，并且豆?jié){機(jī)剛剛進(jìn)入市場(chǎng)便獲得了相當(dāng)大的發(fā)展，是一個(gè)非常具有潛力的家電方向。2010年5月21日，中國(guó)家用電器協(xié)會(huì)在北京公布的《2009年豆?jié){機(jī)行業(yè)發(fā)展報(bào)告》，中國(guó)家用電器協(xié)會(huì)發(fā)布這個(gè)報(bào)告的主要目的有3個(gè)：一是引導(dǎo)生產(chǎn)企業(yè)關(guān)注消費(fèi)者訴求，開(kāi)發(fā)出更適合消費(fèi)者市場(chǎng)的新產(chǎn)品；二是引導(dǎo)消費(fèi)者關(guān)注產(chǎn)品的主要使用價(jià)值，理性消費(fèi)，健康消費(fèi)；三是讓潛在的投資者了解行業(yè)基本情況，尋找進(jìn)入行業(yè)的產(chǎn)品和市場(chǎng)的機(jī)會(huì)。雖然許多中國(guó)人喜歡喝豆?jié){，雖然九陽(yáng)1994年就開(kāi)發(fā)出全球第一臺(tái)自動(dòng)豆?jié){機(jī)，但是直到二十年后的2006年的時(shí)候，豆?jié){機(jī)生產(chǎn)和制造行業(yè)的規(guī)?？傮w上來(lái)說(shuō)還是相對(duì)比較小的，不光規(guī)模比較小而且每年豆?jié){機(jī)行業(yè)的增長(zhǎng)速度也是十分的緩慢基本上也就是只有九陽(yáng)一家在“孤軍奮戰(zhàn)”。當(dāng)2008年的時(shí)候，“三聚氰胺”的事件爆發(fā)之后，豆?jié){機(jī)行業(yè)不管是生產(chǎn)制造還是消費(fèi)市場(chǎng)都得到了巨大的快速發(fā)展，很快很多的投資者便被這個(gè)行業(yè)所吸引。隨著有關(guān)智能相關(guān)的技術(shù)的不斷發(fā)展和快速進(jìn)步，智能家居和智能家電必然會(huì)越來(lái)越多的受到各界的關(guān)注。如今在市場(chǎng)上帶單片機(jī)控制的智能廚房小家電產(chǎn)品琳瑯滿(mǎn)目，智能豆?jié){機(jī)的更新速度快，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越激烈，作為設(shè)計(jì)者必須考慮采用盡可能少的硬件，縮短開(kāi)發(fā)周期，加入更多的智能化元素，以達(dá)到降低成本、提高智能化水平的要求，為人們的生活帶來(lái)更多的方便。1.3研究的主要任務(wù)和預(yù)期目標(biāo)本設(shè)計(jì)基于單片機(jī)開(kāi)發(fā)一款智能豆?jié){機(jī)，由單片機(jī)最小系統(tǒng)、WiFi模塊、步進(jìn)電機(jī)模塊、溫度檢測(cè)模塊和移動(dòng)控制端組成。移動(dòng)控制端可以嵌入手機(jī)微信，向WiFi模塊發(fā)送控制命令，單片機(jī)最小系統(tǒng)控制WiFi模塊和步進(jìn)電機(jī)模塊工作，當(dāng)單片機(jī)循環(huán)獲取到WiFi模塊接受的控制端發(fā)送的啟動(dòng)命令時(shí)，單片機(jī)即開(kāi)啟模擬豆?jié){機(jī)工作的電機(jī)開(kāi)始工作；當(dāng)單片機(jī)獲取到WiFi模塊接收到控制端的停止命令時(shí)，單片機(jī)即停止步進(jìn)電機(jī)的工作；如果豆?jié){機(jī)未接收到移動(dòng)端發(fā)送的停止指令，當(dāng)溫度檢測(cè)模塊檢測(cè)到豆?jié){溫度達(dá)到設(shè)定值后，即自動(dòng)停止豆?jié){機(jī)工作，防止溫度過(guò)高導(dǎo)致豆?jié){變焦或者長(zhǎng)時(shí)間加熱豆?jié){變干，這樣即使在用戶(hù)忘記停止步進(jìn)電機(jī)工作時(shí)，步進(jìn)電機(jī)也不會(huì)一直工作下去消耗過(guò)多的電能或者因豆?jié){機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作導(dǎo)致的危險(xiǎn)，從而達(dá)到更節(jié)能和更安全的效果。本設(shè)計(jì)擁有功能比較強(qiáng)大，功耗相對(duì)比較低，操作相對(duì)容易簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。用戶(hù)通過(guò)手機(jī)便可輕松進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，在程序中加入了溫度檢測(cè)部分，即使用戶(hù)在啟動(dòng)豆?jié){機(jī)工作后忘記關(guān)掉豆?jié){機(jī)，程序也會(huì)在溫度達(dá)到設(shè)定值后，自動(dòng)關(guān)掉豆?jié){機(jī)，達(dá)到比較好的節(jié)能和智能效果。2研究方式與思路關(guān)于家用智能豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)，要預(yù)先選擇合適的方案，本章主要介紹本設(shè)計(jì)的總體方案和思路，并對(duì)所采用方案的可行性進(jìn)行了論證。2.1主要設(shè)計(jì)思路近年來(lái)由于科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)和人們對(duì)更高的生活質(zhì)量的追求，智能家居開(kāi)始興起，智能廚房家電產(chǎn)品也已經(jīng)進(jìn)入了千家萬(wàn)戶(hù)。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的就是智能廚房家電中的家用智能豆?jié){機(jī)，為豆?jié){機(jī)配置一個(gè)核心控制器，在手機(jī)或者其他的移動(dòng)設(shè)備上安裝控制豆?jié){機(jī)的客戶(hù)端，移動(dòng)端通過(guò)客戶(hù)端向豆?jié){機(jī)發(fā)送控制信號(hào)，豆?jié){機(jī)接收客戶(hù)端發(fā)送的指令后，根據(jù)指令做出相應(yīng)的操作，用步進(jìn)電機(jī)模擬豆?jié){機(jī)的工作過(guò)程，并在豆?jié){機(jī)中加入溫度檢測(cè)模塊和濃度檢測(cè)模塊，如果豆?jié){機(jī)長(zhǎng)時(shí)間未接收到客戶(hù)端發(fā)送的停止指令，溫度檢測(cè)模塊檢測(cè)到豆?jié){的溫度已達(dá)到設(shè)定值或者豆?jié){的濃度值達(dá)到了設(shè)定的值后，將自動(dòng)停止豆?jié){機(jī)的工作，達(dá)到節(jié)能環(huán)保、降低危險(xiǎn)和智能化的效果。豆?jié){機(jī)的控制器作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，可以選擇使用比較普遍的單片機(jī)，通常情況下各種型號(hào)的單片機(jī)都可以完成控制工作，比如STC系列，STM32系列，DSP等。2.2主要設(shè)計(jì)方案依據(jù)家用智能豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)思路構(gòu)建基于單片機(jī)的智能豆?jié){機(jī)控制框架，如圖2-1所示。從圖2-1可以看出，設(shè)計(jì)方案完全按照設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)。手機(jī)上的客戶(hù)端通過(guò)微信綁定設(shè)備，首次聯(lián)網(wǎng)后可在云端保存網(wǎng)絡(luò)密碼不需要二次輸入，聯(lián)網(wǎng)后客戶(hù)端如果和豆?jié){機(jī)處于同一局域網(wǎng)下，可直接通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制豆?jié){機(jī)，如果不在同一局域網(wǎng)下，客戶(hù)端根據(jù)控制協(xié)議向云端發(fā)送控制指令，云端定位設(shè)備后，將指令發(fā)送給設(shè)備；WiFi模塊用于接收來(lái)自云端或者客戶(hù)端的指令協(xié)議，可選用集成的WiFi模塊，減少開(kāi)發(fā)的成本，提高穩(wěn)定性；單片機(jī)最小系統(tǒng)作為整個(gè)智能系統(tǒng)的控制核心，主要的作用是讀取WiFi模塊接受到的指令，并根據(jù)指令做出相應(yīng)的控制操作；步進(jìn)電機(jī)模塊作為模擬智能豆?jié){的工作工程，由單片機(jī)根據(jù)WiFi模塊接受到的指令控制啟動(dòng)和停止；溫度檢測(cè)模塊主要用于檢測(cè)豆?jié){的溫度，濃度檢測(cè)模塊主要用于檢測(cè)豆?jié){的濃度，如果智能豆?jié){機(jī)遠(yuǎn)程啟動(dòng)后長(zhǎng)時(shí)間未關(guān)閉，溫度檢測(cè)模塊檢測(cè)到豆?jié){的溫度達(dá)到了設(shè)定值或者濃度檢測(cè)模塊檢測(cè)到豆?jié){的濃度達(dá)到了設(shè)定值后即控制豆?jié){機(jī)電機(jī)關(guān)閉，既可以節(jié)約電能，又可以降低智能豆?jié){機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作過(guò)熱而引起的危險(xiǎn)，體現(xiàn)出家用智能豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)所在。圖2-1家用智能豆?jié){機(jī)控制框圖Fig.2-1Homeintelligentsoybeanmilkmachinecontrolblockdiagram3硬件電路的設(shè)計(jì)本章主要對(duì)家用智能豆?jié){機(jī)硬件電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹，包括豆?jié){機(jī)的核心控制器STC89C52單片機(jī)、接受客戶(hù)端控制指令的WiFi模塊、模擬豆?jié){機(jī)電機(jī)工作的步進(jìn)電機(jī)模塊以及用于豆?jié){溫度檢測(cè)的溫度檢測(cè)模塊和濃度檢測(cè)的濃度檢測(cè)模塊。3.1控制器的選擇本次課題研究所選擇的單片機(jī)型號(hào)為STC89C52，圖3-1所示為系統(tǒng)的硬件框圖，下面進(jìn)行具體介紹。圖3-1系統(tǒng)的硬件框圖Fig.3-1Hardwareblockdiagramofthesystem3.1.1STC89C52單片機(jī)介紹圖3-2為STC89C52單片機(jī)控制電路圖。圖3-2單片機(jī)控制電路圖Fig.3-2MCUcontrolcircuitdiagram時(shí)鐘電路：STC89C52用了一個(gè)具有高增益的反相放大器組成了一個(gè)振蕩器的結(jié)構(gòu)，這個(gè)具有高增益的反相放大器的輸入口與輸出口分別為RXD與TXD。時(shí)鐘的生成類(lèi)型有兩種，分別是內(nèi)部生成和外部生成兩種情況。內(nèi)部生成類(lèi)型的時(shí)鐘電路如圖3-3(左)所示，在RXD與TXD上連接了外面的定時(shí)元器件，內(nèi)部的振蕩器就可以生成自激振蕩。定時(shí)元件一般情況下是使用石英晶體和電容構(gòu)成的并聯(lián)諧振電路。晶體振蕩頻率可以在1.2~12MHz的范圍內(nèi)可以選擇，電容值在5~30Pf的范圍內(nèi)變化,電容的值的大小能夠起到對(duì)頻率的微調(diào)的效果。外部生成類(lèi)型的時(shí)鐘電路如圖3-3(右)所示，RXD和TXD上連接外面的振蕩器。使用的外部振蕩器生成的信號(hào)并沒(méi)有什么特殊的要求，僅僅需要確保他的脈沖寬度足以，絕大多數(shù)情況下是頻率低于12MHz的方波信號(hào)就可以。在單片機(jī)內(nèi)部的時(shí)鐘生成器能夠把產(chǎn)生的頻率進(jìn)行二分頻，產(chǎn)生一個(gè)二相時(shí)鐘P1和P2。圖3-3內(nèi)部方式(左)和外部方式(右)時(shí)鐘電路Fig.3-3Internalmode(left)andexternalmode(right)clockcircuits復(fù)位及復(fù)位電路：復(fù)位是對(duì)單片機(jī)進(jìn)行的初始化工作。進(jìn)行復(fù)位的工作后也會(huì)對(duì)另外的寄存器產(chǎn)生效果，這些寄存器的狀態(tài)如表3-1所示。表3-1寄存器復(fù)位狀態(tài)Tab.3-1Registerresetstate寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0-P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H這個(gè)操作的主要作用是把PC的狀態(tài)設(shè)置為0000H，這樣就可以使單片機(jī)從0000H地址處開(kāi)始運(yùn)行寫(xiě)入的程序。不僅僅是在單片機(jī)開(kāi)始運(yùn)行程序時(shí)系統(tǒng)需要進(jìn)行初始化工作，當(dāng)單片機(jī)的程序運(yùn)行出現(xiàn)錯(cuò)誤或由于人為的操作失誤導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入了死鎖狀態(tài)需進(jìn)行復(fù)位重啟。RST引腳是在單片機(jī)中作為了復(fù)位信號(hào)的輸入口。高電平可以使單片機(jī)產(chǎn)生復(fù)位的效果，條件是這個(gè)高電平需要保持24個(gè)振蕩周期(即兩個(gè)機(jī)器周期)以上。如果單片機(jī)采用了6MHz的晶振，根據(jù)計(jì)算要是單片機(jī)完成復(fù)位的效果高電平必須保持超過(guò)4us的時(shí)間才行，可以生成復(fù)位信號(hào)的邏輯電路如圖3-4所示。圖3-4復(fù)位信號(hào)邏輯電路Fig.3-4Resetsignallogiccircuit一個(gè)完整的復(fù)位電路往往要包含芯片內(nèi)、外這兩大部分。外部電路生成的復(fù)位信號(hào)(RST)被作為施密特觸發(fā)器的輸入，然后再經(jīng)過(guò)片內(nèi)的復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2時(shí)間點(diǎn)將施密特觸發(fā)器的輸出做采樣，最后才能獲取完成內(nèi)部復(fù)位工作所必要的輸入。圖3-5上電自動(dòng)復(fù)位(左)、按鍵電平復(fù)位(中)和按鍵脈沖復(fù)位(右)Fig.3-5Poweronautomaticreset(left),keylevelreset(middle)andkeypulsereset(right)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位的工作有上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種。上電自動(dòng)復(fù)位是依靠單片機(jī)外部的復(fù)位電路上面的電容的充電來(lái)完成的，其電路如圖3-5(左)所示。這樣的結(jié)構(gòu)在1ms之內(nèi)的Vcc的升高時(shí)長(zhǎng)就能夠完成自動(dòng)上電復(fù)位功能，也可以理解為在接通電源時(shí)就可以完成單片機(jī)的復(fù)位工作。按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是通過(guò)使復(fù)位端經(jīng)電阻與Vcc電源接通而實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖3-5(中)所示；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用RC微分電路產(chǎn)生的正脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖3-5(右)所示。STC89C52主要功能如表3-2所示。表3-2STC89C52主要功能Tab.3-2STC89C52mainfunction主要功能特性兼容MCS51指令系統(tǒng)8K可反復(fù)擦寫(xiě)FlashROM32個(gè)雙向I/O口256x8bit內(nèi)部RAM3個(gè)16位可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷時(shí)鐘頻率0-24MHz2個(gè)串行中斷可編程UART串行通道2個(gè)外部中斷源共6個(gè)中斷源2個(gè)讀寫(xiě)中斷口線(xiàn)3級(jí)加密位低功耗空閑和掉電模式軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能3.2WiFi模塊的選擇本設(shè)計(jì)所使用的WiFi模塊為ESP8266無(wú)線(xiàn)WiFi模塊，在下面的章節(jié)中對(duì)此模塊做詳細(xì)的描述。3.2.1WiFi模塊介紹ESP8266WiFi模塊是一款嵌入式的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)模塊擁有非常高的高性?xún)r(jià)比，能夠達(dá)到智能電網(wǎng)、樓宇自動(dòng)化、安防、智能家居、遠(yuǎn)程醫(yī)療等需要完成物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的需求。ESP8266提供了高集成度的WiFi解決方案，具有低功耗、設(shè)計(jì)緊湊、性能可靠等特點(diǎn)。它提供了一個(gè)獨(dú)立且完整的WiFi網(wǎng)絡(luò)連接的單獨(dú)的系統(tǒng)，可以單獨(dú)工作完成聯(lián)網(wǎng)的任務(wù)，也能夠作為一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接模塊接入到單片機(jī)上。當(dāng)此模塊載入了應(yīng)用并且在整個(gè)設(shè)備中擔(dān)任處理器的角色時(shí)，它可以從從flash中開(kāi)始工作。它內(nèi)部擁有可以提高系統(tǒng)工作性能，并且降低內(nèi)存用量的高速緩沖存儲(chǔ)器。如果ESP8266在系統(tǒng)中起到無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)的適配器的角色時(shí)，它能夠被連接到各種類(lèi)型的微型處理器中，并且它在接入微型處理器時(shí)連接非常簡(jiǎn)單，僅僅是將SPI/SDIO接口或者I2C/UART口接到單片機(jī)上就可以了。不但擁有WiFi連接的能力，ESP8266d的內(nèi)部還擁有TensilicaL106鉆石系列的32-bit處理器和一塊片上的SRAM，擁有非常高效的片上處理和相對(duì)來(lái)說(shuō)巨大的存儲(chǔ)容量。ESP8266能夠利用GPIO口連接各種傳感器和一些不同的設(shè)備，能夠在很大程度上減少開(kāi)發(fā)成本，并且其在運(yùn)行程序的過(guò)程中保證占用最少的系統(tǒng)資源。ESP8266具備了非常高的集成度，包括天線(xiàn)開(kāi)關(guān)，功率放大器，低噪聲接收放大器，濾波器和電源管理模塊。要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接功能僅僅需要非常少的外部電路，這也在很大程度降低了占用PCB板上的空間。利用了ESP8266模塊所組成的開(kāi)發(fā)體系擁有在睡眠和喚醒這兩種模式間迅速轉(zhuǎn)換的節(jié)能模式、配合低功率操縱的自適應(yīng)無(wú)線(xiàn)電偏置、前端信號(hào)的處理能力、快速故障排除和消除蜂窩/藍(lán)牙/DDR/LVDS/LCD干擾的無(wú)線(xiàn)電系統(tǒng)共存特性等明顯的優(yōu)勢(shì)。ESP8266的封裝方式是QFN32-pin，管腳的定義如圖3-6所示。圖3-6ESP8266管腳定義Fig.3-6ESP8266PindefinitionESP8266模組的所需要的器件僅僅是12個(gè)以?xún)?nèi)的電容電阻電感、1個(gè)無(wú)源的晶振以及1個(gè)SPIflash搭建而成。尤其是在射頻部分實(shí)現(xiàn)了完全的內(nèi)部集成不需要任何外部電路，并且在內(nèi)部還擁有自動(dòng)校準(zhǔn)的能力。因?yàn)镋SP8266擁有非常高的集成度的特點(diǎn)，這讓得設(shè)計(jì)它的外部電路變得相當(dāng)?shù)暮?jiǎn)單和容易。圖3-7為ESP8266的核心電路圖。ESP8266模組主要包括電源部分、上電時(shí)序和復(fù)位、flash、晶振、射頻、外置電阻和UART。Pin11和Pin17這兩個(gè)引腳被作為了數(shù)字電源的管腳。使用數(shù)字電源的供電方式就不需要在電路中使用濾波電容了。數(shù)字電源工作電壓范圍為：1.8~3.3V。ESP8266擁有5個(gè)模擬電源的管腳，在里面Pin1、Pin3、Pin4給內(nèi)部的PA和LNA提供電能，Pin29、Pin30給內(nèi)部的PLL提供電能。模擬電源管腳的工作電壓為2.5V~3.6V。在模擬電源部分尤其需要關(guān)注的是當(dāng)ESP8266在Tx工作時(shí)，產(chǎn)生非常大的瞬時(shí)電流，這經(jīng)常會(huì)非常容易的導(dǎo)致電源軌道塌陷，因此往往需要在模擬電源的電路中使用一個(gè)10uF的電容。此電容與0.1uF電容搭配使用。另外，Pin3、Pin4在靠近電源管腳還需要添加LC濾波電路，用于抑制高頻諧波，同時(shí)請(qǐng)注意該電感的額定電流最好在500mA及以上。復(fù)位：ESP8266的Pin32EXT_RSTB為復(fù)位管腳。當(dāng)這個(gè)管腳在低電平的時(shí)候工作時(shí)它內(nèi)部必須要具備一個(gè)上拉電阻。為防止外界干擾引起的重啟，建議EXT_RSTB的走線(xiàn)盡量短，并在EXT_RSTB管腳處增加一個(gè)RC電路。ESP8266的Pin7CHIP_EN為使能管腳，一旦這個(gè)管腳處于低電平狀態(tài)時(shí)，ESP8266會(huì)下電。這個(gè)管腳同樣可以當(dāng)做復(fù)位管腳使用，當(dāng)輸入電平低于0.6V并持續(xù)200us以上時(shí)，ESP8266會(huì)重啟。晶振：目前ESP8266固件可支持40MHz，26MHz及24MHz的晶振，使用時(shí)請(qǐng)注意在下載工具中選擇對(duì)應(yīng)晶振類(lèi)型。晶振外部輸入輸出所加的對(duì)地調(diào)節(jié)電容C1、C2可不設(shè)為固定值，該值范圍在6~22pF，具體值需要通過(guò)對(duì)系統(tǒng)測(cè)試后進(jìn)行調(diào)節(jié)確定。選用的晶振自身精度需要±10PPM。外置電阻：RES12K(Pin31)需外接12K對(duì)地電阻，該電阻作為芯片bias控制電流的電阻對(duì)精度的要求比較高，建議采用12K±1%精度的電阻。UART：U0TXD線(xiàn)上需串聯(lián)499R電阻用于抑制80MHz諧波。圖3-7ESP8266核心電路圖Fig.3-7ESP8266Corecircuitdiagram3.3步進(jìn)電機(jī)模塊的選擇3.3.1步進(jìn)電機(jī)模塊介紹步進(jìn)電機(jī)是通過(guò)將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移的一種裝置。對(duì)于步進(jìn)電機(jī)我們可以這樣理解：當(dāng)向步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器發(fā)送一個(gè)脈沖信號(hào)時(shí)，它即能夠驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按照預(yù)先設(shè)置好的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)設(shè)定好的角度。如果要實(shí)現(xiàn)角位移量的準(zhǔn)確控制可以通過(guò)控制發(fā)送的脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種方法可以實(shí)現(xiàn)的定位擁有比較高的精度；不僅如此還能夠利用脈沖信號(hào)的發(fā)送頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度和加速度的控制，這樣既可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速的效果。這本設(shè)計(jì)中所使用的步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)板，型號(hào)28BYJ-48減速步進(jìn)電機(jī)原理如3-8圖：它主要是由中間的轉(zhuǎn)子部分，一個(gè)永磁體以及在邊上的定子構(gòu)成。如果邊上的定子中的某個(gè)繞組接通電源后，它將生成一個(gè)特定方向的電磁場(chǎng)，假如定子通電后產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向和轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)方向不是在一條直線(xiàn)上，這樣定子和轉(zhuǎn)子就會(huì)在磁場(chǎng)的作用下產(chǎn)生使得定子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)扭力。按照一定的方式改變定子上繞組的磁場(chǎng)，就能夠?qū)崿F(xiàn)控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的目的(比如通電次序?yàn)锳->B->C->D正轉(zhuǎn)，反之則反轉(zhuǎn))。如果使邊上的定子的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換的時(shí)間間隔發(fā)生改變，就能夠?qū)崿F(xiàn)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速的效果了，這就是步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)過(guò)程，內(nèi)部構(gòu)造都是如此。圖3-828BYJ-48減速步進(jìn)電機(jī)原理Fig.3-828BYJ-48principleofdecelerationsteppingmotor1、相數(shù)：產(chǎn)生不同對(duì)極N、S磁場(chǎng)的激磁線(xiàn)圈對(duì)數(shù)。常用m表示。2、拍數(shù)：完成一個(gè)磁場(chǎng)周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式即AB-BC-CD-DA-AB，四相八拍運(yùn)行方式即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。3、步距角：對(duì)應(yīng)一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)的角位移用θ表示。θ=360度，以28BYJ-48四相五線(xiàn)步進(jìn)電機(jī)為例，步距角為5.625度圖3-9步進(jìn)電機(jī)參數(shù)Fig.3-9Stepmotorparameters3.3.2步進(jìn)電機(jī)模塊的控制圖3-10步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)Fig.3-10Steppermotordrivecircuitdesign步進(jìn)電機(jī)在工作的時(shí)候需要比較大的驅(qū)動(dòng)電流，僅僅依靠單片機(jī)輸出的電流是無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)其工作的，在絕大多數(shù)情況下都是利用ULN2003達(dá)林頓陣列來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作。3.4溫度檢測(cè)模塊的選擇本設(shè)計(jì)需要溫度檢測(cè)模塊用于檢測(cè)豆?jié){機(jī)中豆?jié){的實(shí)時(shí)溫度，溫度檢測(cè)模塊中最重要的部分便是DS18B20這個(gè)集溫度檢測(cè)和模數(shù)轉(zhuǎn)換的傳感器了，下面對(duì)DS18B20的使用方法和測(cè)溫原理進(jìn)行詳細(xì)的描述。3.4.1DS18B20溫度傳感器DS18B20是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)出的第一款可以實(shí)現(xiàn)“一線(xiàn)總線(xiàn)”接口的溫度傳感器，它具有微型化，低功耗，性能高，抗干擾能力強(qiáng)，易配微處理器等特點(diǎn)，它內(nèi)部擁有模數(shù)轉(zhuǎn)換的模塊可以將測(cè)量到的溫度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后進(jìn)行輸出。測(cè)量的溫度范圍是-15℃~125℃，測(cè)溫誤差0.5℃。可以達(dá)到的測(cè)量溫度的分辨率為0.5℃，0.25℃，0.125℃和0.0625℃。對(duì)熱電偶溫度傳感器來(lái)說(shuō)該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的過(guò)程為：靠光敏電阻檢測(cè)光照的大小，光的改變最終改變電阻大小，給電阻外加一個(gè)電壓，就改變了電壓的大小，再用PCF8951AD轉(zhuǎn)換器件檢測(cè)電壓的變化并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)進(jìn)行下一步的處理例如實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制任務(wù)或者數(shù)碼管等不同顯示模塊的顯示等。DS18B20實(shí)現(xiàn)測(cè)溫和模數(shù)轉(zhuǎn)換的過(guò)程相比較而言還是比較簡(jiǎn)單容易的，它將測(cè)溫和模數(shù)轉(zhuǎn)換都集成到了傳感器內(nèi)部也就是說(shuō)單片機(jī)能夠直接從DS18B20的數(shù)字信號(hào)輸出口直接獲取檢測(cè)到的溫度值，真正意義上實(shí)現(xiàn)了測(cè)溫的數(shù)字化。硬件電路圖如圖3-11所示。圖3-11DS18B20硬件原理圖Fig.3-11DS18B20hardwareschematicDS18B20的讀寫(xiě)時(shí)序和測(cè)溫原理與DS1820相同，唯一不同的地方是分辨率不同時(shí)讀取到的溫度值不同，溫度轉(zhuǎn)換的效率也有了很大的提高由之前的2s到現(xiàn)在750ms?？刂茰囟认禂?shù)的晶振在溫度發(fā)生改變時(shí)會(huì)產(chǎn)生比較明顯的波動(dòng)，溫度系數(shù)的晶振生成的脈沖信號(hào)輸入了計(jì)數(shù)器2。計(jì)數(shù)器1和溫度寄存器一開(kāi)始設(shè)置在-55℃所對(duì)應(yīng)的基數(shù)值。計(jì)數(shù)器1可以根據(jù)低溫系數(shù)晶振生成的脈沖信號(hào)執(zhí)行減法計(jì)數(shù)，一旦計(jì)數(shù)器1的設(shè)定好的被減到0的時(shí)候，溫度寄存器的值將進(jìn)行加1的操作，計(jì)數(shù)器1再一次被重新裝入設(shè)定好的預(yù)定值，重新執(zhí)行上述的操作，如此循環(huán)執(zhí)行一直等到計(jì)數(shù)器2的計(jì)數(shù)到0時(shí)，這個(gè)時(shí)候溫度寄存器中的值也就是測(cè)量出的溫度值。3.5濃度檢測(cè)模塊的選擇本設(shè)計(jì)不僅需要溫度檢測(cè)模塊用于檢測(cè)豆?jié){機(jī)中豆?jié){的實(shí)時(shí)溫度值，還需要濃度檢測(cè)模塊對(duì)豆?jié){機(jī)中的豆?jié){的濃度進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)豆?jié){的溫度和濃度這兩個(gè)參數(shù)判斷豆?jié){是否已經(jīng)磨好，因?yàn)橐后w的濃度傳感器一般都比較貴，由于本設(shè)計(jì)的成本有限，所以并沒(méi)有使用液體的濃度傳感器進(jìn)行測(cè)量豆?jié){的濃度，用了一個(gè)檢測(cè)煙霧濃度的傳感器來(lái)代替它，操作過(guò)程都是相同的，單片機(jī)循環(huán)讀取溫度傳感器和濃度傳感器的值，與設(shè)定好的值進(jìn)行比對(duì)，如果濃度或者溫度達(dá)到了預(yù)定值便可以停止豆?jié){機(jī)的工作。4系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件是按照系統(tǒng)硬件模塊來(lái)編制的，本系統(tǒng)的軟件編譯環(huán)境是KeiluVision4，KeiluVision4用來(lái)編寫(xiě)代碼和生成.hex文件。程序軟件方面是主程序以及一些功能子程序。主程序主要完成系統(tǒng)的初始化，并使單片機(jī)進(jìn)入循環(huán)掃描狀態(tài)；子程序主要是針對(duì)各模塊的功能對(duì)各模塊進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。4.1開(kāi)發(fā)環(huán)境4.1.1KeiluVision4開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹KeiluVision4IDE是基于Windows的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，包含一個(gè)高效的編譯器、一個(gè)項(xiàng)目管理器和一個(gè)MAKE工具。4.1.2KeiluVision4開(kāi)發(fā)環(huán)境使用在Windows操作系統(tǒng)的“開(kāi)始”菜單下的“所有程序”中找到“KeiluVision4”程序，然后點(diǎn)擊運(yùn)行后看到如圖4-1所示的KeiluVision4集成開(kāi)發(fā)環(huán)境主界面。點(diǎn)擊“Project”菜單下的“NewuVisionProject…”，啟動(dòng)一個(gè)新工程的建立。之后出現(xiàn)如圖4-2所示的新建工程窗口，為了便于工程管理，對(duì)于每個(gè)工程可以新建一個(gè)文件夾，比如本設(shè)計(jì)新建文件夾“Milk”，進(jìn)入該文件夾后再“文件夾(N)”后的文本框中輸入工程名稱(chēng)。之后點(diǎn)擊【保存(S)】按鍵，出現(xiàn)如圖4-3所示界面，選擇目標(biāo)單片機(jī)的型號(hào)。圖4-1KeiluVision4集成開(kāi)發(fā)環(huán)境主界面Fig.4-1KeiluVision4integrateddevelopmentenvironmentmaininterface圖4-2建立工程目錄及工程名Fig.4-2Establishprojectdirectoryandprojectname圖4-3選擇單片機(jī)型號(hào)Fig.4-3Choosethesingle-chipmodel在目錄樹(shù)中找到“ATMEL”公司產(chǎn)品項(xiàng)，點(diǎn)擊“ATMEL”之前的“+”號(hào)，展開(kāi)目錄樹(shù)，在其中找到并選擇“AT89C52”型號(hào)單片機(jī)，點(diǎn)擊【確定】按鍵。出現(xiàn)如圖4-4所示窗口提示是否加載啟動(dòng)代碼。圖4-4是否加載啟動(dòng)代碼Fig.4-4Whethertoloadstartupcode點(diǎn)擊【否(N)】按鍵。出現(xiàn)建立工程后的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境主界面。界面中左側(cè)的項(xiàng)目工作區(qū)出現(xiàn)了“Target1”文件夾。點(diǎn)擊“Target1”之前的“+”展開(kāi)“Target1”文件夾，出現(xiàn)下一級(jí)文件夾“SourceGroup1”。如圖4-5所示，點(diǎn)擊“File”菜單下的“New…”，建立工程所需的文件。圖4-5新建文件Fig.4-5Thenewfile在新建的文件中，編寫(xiě)程序后如圖所示，點(diǎn)擊“File”菜單下的“Save”，保存文件，也可以先保存文件，在編寫(xiě)程序，這樣可以使編寫(xiě)程序中的關(guān)鍵字或常熟等以特殊顏色顯示。4.2主程序及子程序設(shè)計(jì)流程本設(shè)計(jì)的硬件按照功能劃分了不同的模塊，軟件的設(shè)計(jì)也按硬件的模塊進(jìn)行，下面將分別介紹主程序的設(shè)計(jì)流程和個(gè)功能子程序的設(shè)計(jì)流程。4.2.1主程序設(shè)計(jì)流程本設(shè)計(jì)主程序的設(shè)計(jì)流程是：首先初始化整個(gè)系統(tǒng)(包括WiFi模塊、溫度檢測(cè)模塊、步進(jìn)電機(jī)模塊和系統(tǒng)時(shí)鐘等模塊的初始化)，然后STC89C52單片機(jī)輪詢(xún)WiFi模塊接受信息的標(biāo)志，如果WiFi模塊接收到信息判斷是啟動(dòng)還是停止命令，如果是啟動(dòng)命令，則啟動(dòng)電機(jī)，再判斷是否豆?jié){溫度達(dá)到了設(shè)定的閾值，如果大于或等于閾值則關(guān)閉電機(jī)，WiFi接收標(biāo)志置零并繼續(xù)輪詢(xún)WiFi模塊接收信息的標(biāo)志；如果小于閾值，則繼續(xù)輪詢(xún)WiFi接收信息的標(biāo)志，如果是關(guān)閉電機(jī)命令，則關(guān)閉電機(jī)，WiFi接受標(biāo)志置零并繼續(xù)輪詢(xún)WiFi模塊接收信息的標(biāo)志。圖4-6所示為本設(shè)計(jì)主函數(shù)的流程圖。圖4-6主函數(shù)流程圖Fig.4-6Masterfunctionflowchart4.2.2WiFi模塊程序設(shè)計(jì)流程本設(shè)計(jì)采用ESP8266WiFi模塊接收來(lái)自移動(dòng)端的命令，本設(shè)計(jì)的移動(dòng)控制端可以通過(guò)微信關(guān)注的方式嵌入到手機(jī)微信，按照WiFi模塊與微信云之間通信協(xié)議，$0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,100,4200#作為本設(shè)計(jì)中啟動(dòng)電機(jī)的命令，$0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,100,4200#作為本設(shè)計(jì)中關(guān)閉電機(jī)的命令。圖4-7所示為WiFi模塊的程序流程圖。圖4-7WiFi模塊程序設(shè)計(jì)流程Fig.4-7WiFimoduleprogrammingprocess4.2.3溫度檢測(cè)模塊程序設(shè)計(jì)流程圖4-8溫度檢測(cè)模塊程序設(shè)計(jì)流程Fig.4-8Temperaturedetectionmoduleprogramdesignprocess本設(shè)計(jì)的溫度檢測(cè)模塊主要是由DS18B20構(gòu)成，DS18B20模塊中包含A/D轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)可直接讀取數(shù)字化的溫度值，然后在單片機(jī)中進(jìn)行相應(yīng)的處理和顯示。在本設(shè)計(jì)中單片機(jī)中的處理為判斷當(dāng)前的溫度值和設(shè)定的步進(jìn)電機(jī)關(guān)閉的閾值進(jìn)行比較，如果溫度值小于設(shè)定的閾值，則函數(shù)返回，步進(jìn)電機(jī)繼續(xù)工作；如果溫度值大于或等于設(shè)定的閾值，則函數(shù)返回后，步進(jìn)電機(jī)停止工作。圖4-8所示為溫度檢測(cè)模塊的程序流程圖。4.2.4步進(jìn)電機(jī)模塊程序設(shè)計(jì)流程本設(shè)計(jì)利用步進(jìn)電機(jī)來(lái)模擬豆?jié){機(jī)磨漿過(guò)程，步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)為28BYJ-48，在本設(shè)計(jì)中步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行方式為四相八拍即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。圖4-9所示為步進(jìn)電機(jī)模塊的程序流程圖。圖4-9步進(jìn)電機(jī)模塊程序流程Fig.4-9Stepmotormoduleprogramflow4.2.5濃度檢測(cè)模塊程序設(shè)計(jì)流程圖4-10所示為濃度檢測(cè)模塊的程序流程圖。圖4-10濃度檢測(cè)模塊程序流程圖Fig.4-10Concentrationdetectionmoduleprogramflowchart4.2.6移動(dòng)端程序設(shè)計(jì)流程本設(shè)計(jì)利用的是在遙控小車(chē)?yán)锩嬉呀?jīng)開(kāi)發(fā)好移動(dòng)端控制界面，然后在這個(gè)移動(dòng)端的基礎(chǔ)上選擇了兩個(gè)自定義的按鈕作為控制智能豆?jié){機(jī)的移動(dòng)端。如圖4-11所示為移動(dòng)端控制界面。圖4-11移動(dòng)控制端界面Fig.4-11Mobilecontrolinterface5系統(tǒng)調(diào)試在本設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)的硬件和軟件的都是按模塊化的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)的，所以在調(diào)試時(shí)，也是按照模塊化的方式進(jìn)行。首先對(duì)各模塊進(jìn)行調(diào)試，各模塊調(diào)試完成后再進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，最后完成整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試。本章主要具體介紹了STC-ISP的使用和具體的調(diào)試過(guò)程。圖5-1所示為系統(tǒng)的整體實(shí)物圖。圖中為STC89C52單片機(jī)開(kāi)發(fā)板，上面連接了ESP8266WiFi模塊、28BYJ-48步進(jìn)電機(jī)模塊、DS18B20溫度檢測(cè)模塊和MQ-2煙霧傳感器。圖5-1系統(tǒng)整體實(shí)物圖Fig.5-1Theoverallphysicalpictureofthesystem5.1各功能模塊的調(diào)試在KeiluVision4IDE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中完成代碼的編寫(xiě)和編譯后，如果沒(méi)有錯(cuò)誤就會(huì)在工程目錄下生成.HEX二進(jìn)制文件。打開(kāi)STC-ISP燒錄軟件，將.HEX二進(jìn)制文件燒錄到單片機(jī)中便可以看效果。下面首先介紹一些STC-ISP燒錄軟件。在文件夾下找到“stc-isp-15xx-v6.85.exe”文件，雙加該文件運(yùn)行程序，出現(xiàn)如圖5-2所示的軟件界面。圖5-2STC-ISP軟件界面Fig.5-2STC-ISPsoftwareinterface在左上方的“單片機(jī)型號(hào)”的下拉菜單中選擇單片機(jī)型號(hào)STC89C52。在“COM：”表示后的下拉列表中選擇串口號(hào)，需要注意的是，這里選擇的串口號(hào)必須和計(jì)算機(jī)檢測(cè)到的串口號(hào)一致。點(diǎn)擊【打開(kāi)程序文件】按鍵，出現(xiàn)如圖5-3所示的打開(kāi)文件界面，打開(kāi)工程文件夾，可以看到之前生成的.HEX文件，選中該文件，點(diǎn)擊【打開(kāi)(O)】按鍵?；氐饺鐖D5-4所示軟件主界面。注意，如果在這一操作中，打開(kāi)工程文件夾后，沒(méi)有發(fā)現(xiàn).HEX文件，可以核對(duì)之前是否在“Output”選項(xiàng)卡下勾選了“CreateHEXFile”選項(xiàng)。圖5-3打開(kāi)軟件操作窗口Fig.5-3Openthesoftwareoperationwindow圖5-4裝載程序文件后的STC-ISP軟件界面Fig.5-4STC-ISPsoftwareinterfaceafterloadingprogramfiles裝載程序文件后，圖5-4軟件主界面的右上方，出現(xiàn)加載的十六進(jìn)制程序文件。這時(shí)，確定開(kāi)發(fā)板未通電，及電源燈未點(diǎn)亮。點(diǎn)擊【下載/編程】按鍵，可以看到在STC-ISP界面左下方顯示下載信息。5.1.1WiFi模塊程序調(diào)試在KeiluVision4IDE集成開(kāi)發(fā)環(huán)境完成WiFi模塊的程序編寫(xiě)和編譯無(wú)錯(cuò)通過(guò)后，生成.HEX二進(jìn)制文件，利用STC-ISP燒錄軟件將程序下載到單片機(jī)中進(jìn)行WiFi模塊接收信息的輪詢(xún)，因?yàn)閱纹瑱C(jī)讀取到的WiFi模塊接收的信息不容易觀(guān)察，所以在程序中設(shè)定，如果讀取到啟動(dòng)命令，單片機(jī)點(diǎn)亮開(kāi)發(fā)板上綠色LED燈；如果讀取到停止命令，單片機(jī)點(diǎn)亮開(kāi)發(fā)板上紅色LED燈。經(jīng)過(guò)調(diào)試，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象跟設(shè)定一致，表示完成WiFi模塊程序的調(diào)試。5.1.2溫度檢測(cè)模塊程序調(diào)試與WiFi模塊的調(diào)試類(lèi)似，完成程序的開(kāi)發(fā)后，利用STC-ISP軟件將程序下載到單片機(jī)中進(jìn)行溫度檢測(cè)模塊溫度值的輪詢(xún)，將讀取到的溫度值顯示在數(shù)碼管上，與標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)比較，如果顯示的溫度在誤差允許的范圍內(nèi)，表示完成了溫度檢測(cè)模塊的程序調(diào)試。經(jīng)過(guò)調(diào)試，溫度檢測(cè)模塊的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)想的一致，完成溫度檢測(cè)模塊程序的調(diào)試。5.1.3濃度檢測(cè)模塊程序調(diào)試與溫度檢測(cè)模塊的調(diào)試類(lèi)似，利用STC-ISP軟件將程序下載到單片機(jī)中進(jìn)行濃度檢測(cè)模塊溫度值的輪詢(xún)，將讀取到的濃度值顯示在數(shù)碼管上，如果顯示的濃度在誤差允許的范圍內(nèi)，表示完成了濃度檢測(cè)模塊的程序調(diào)試。經(jīng)過(guò)調(diào)試，濃度檢測(cè)模塊的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與預(yù)想的一致，完成濃度檢測(cè)模塊程序的調(diào)試。5.1.4步進(jìn)電機(jī)模塊程序調(diào)試對(duì)于步進(jìn)電機(jī)的調(diào)試實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象也表較容易觀(guān)察，將程序通過(guò)STC-ISP軟件下載到單片機(jī)后，步進(jìn)電機(jī)按照一定的轉(zhuǎn)速工作表示步進(jìn)電機(jī)模塊調(diào)試完成。經(jīng)過(guò)調(diào)試，單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)了開(kāi)啟和關(guān)閉的操作，完成步進(jìn)電機(jī)模塊程序的調(diào)試工作。5.2系統(tǒng)整體調(diào)試完成了WiFi模塊、溫度檢測(cè)模塊和步進(jìn)電機(jī)模塊的程序調(diào)試后，接下來(lái)便是系統(tǒng)的整體調(diào)試，將各模塊成程序以子函數(shù)的形式寫(xiě)到程序中，在主函數(shù)對(duì)子函數(shù)進(jìn)行調(diào)用，經(jīng)過(guò)多次修改，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)端發(fā)送開(kāi)啟命令后，WiFi模塊成功接收，單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)開(kāi)始工作；在移動(dòng)端按下停止按鍵，WiFi模塊接收到命令后，單片機(jī)停止了步進(jìn)電機(jī)的工作；在移動(dòng)端不發(fā)送停止命令時(shí)，當(dāng)溫度檢測(cè)模塊或者濃度檢測(cè)模塊顯示溫度或者濃度已達(dá)到程序的預(yù)定值，單片機(jī)也停止了步進(jìn)電機(jī)的工作，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)，完成系統(tǒng)的整體調(diào)試。圖5-5所示為移動(dòng)端未發(fā)送命令時(shí)，系統(tǒng)的狀態(tài)圖；圖5-6所示為移動(dòng)端未發(fā)送命令時(shí)，系統(tǒng)的狀態(tài)圖。圖5-5移動(dòng)端未發(fā)送命令時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)圖Fig.5-5Systemstatusdiagramwhencommandisnotsentbymobileterminal圖5-5移動(dòng)端發(fā)送命令時(shí)系統(tǒng)狀態(tài)圖Fig.5-5Systemstatusdiagramwhenmobileterminalsendscommands6技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析本文設(shè)計(jì)的是家用智能豆?jié){機(jī)，近些年來(lái)豆?jié){機(jī)的市場(chǎng)不斷的擴(kuò)大，豆?jié){機(jī)也開(kāi)始往智能化、信息化和自動(dòng)化的方向發(fā)展，一款智能化水平比較高的優(yōu)秀的家用豆?jié){機(jī)，不但會(huì)給家庭帶來(lái)每美味的豆?jié){，而且因?yàn)橹悄芏節(jié){機(jī)獨(dú)有的很多特性，也在相當(dāng)大的程度上提高了豆?jié){機(jī)的安全性、可操作性以及增加了相當(dāng)大的環(huán)保色彩，有著非常重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性意義。1)設(shè)計(jì)的控制器采用的是STC89C52這款性?xún)r(jià)比非常高的控制器，用這款控制器來(lái)搭建最小控制系統(tǒng)，僅僅需要非常少的外圍電路，外圍電路少也就意味著電路的集成度高，所以由這個(gè)控制器所搭建起來(lái)的最小控制系統(tǒng)不僅穩(wěn)定性高，而且性?xún)r(jià)比極，在非常大的程度上降低了設(shè)備的成本。2)家用智能豆?jié){機(jī)中用于接收遠(yuǎn)程終端發(fā)送的控制消息的WiFi模塊采用的是ESP8266，它具有非常高的性?xún)r(jià)比和優(yōu)秀的智能化操作，它能夠直接與單片機(jī)相連，不需要其他的外圍電路的設(shè)計(jì)，與最小控制系統(tǒng)一樣，集成度高意味著穩(wěn)定性高，性?xún)r(jià)比高，這又在很大程度上降低了設(shè)備的成本。3)家用智能豆?jié){機(jī)中采用的顯示模塊是LCD1602顯示模塊，此模塊不僅便于顯示一定數(shù)量的字符和數(shù)字信息，而且其與其他類(lèi)型的顯示模塊相比對(duì)最大的優(yōu)勢(shì)就是功耗非常低，所以它可以在很大程度上降低功耗的成本，降低使用成本。4)采用單片機(jī)作為控制器，利用C語(yǔ)言完成開(kāi)發(fā)，設(shè)備具有極高的集成度，所以像是改進(jìn)檢測(cè)算法等升級(jí)改進(jìn)時(shí)僅需要改進(jìn)程序即可不需要對(duì)硬件進(jìn)行更換，所以由極大地降低了設(shè)備的升級(jí)成本。7結(jié)論本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的論文，描述了對(duì)智能豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程，首先介紹了智能豆?jié){機(jī)的發(fā)展背景和意義以及目前國(guó)內(nèi)外智能豆?jié){機(jī)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，然后介紹了智能豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)過(guò)程，包括硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和程序調(diào)試三大部分，硬件設(shè)計(jì)主要是從節(jié)約成本、環(huán)保和低功耗的角度出發(fā)進(jìn)行選擇，軟件設(shè)計(jì)主要是按模塊開(kāi)發(fā)程序，程序調(diào)試的部分分別進(jìn)行了分模塊調(diào)試和系統(tǒng)的整體調(diào)試兩大項(xiàng)工作。此次所做的智能豆?jié){機(jī)還有很多可以改進(jìn)的地方。比如，如果時(shí)間充足，可以?xún)?yōu)化移動(dòng)端的設(shè)計(jì)，使界面UI不在生硬死板，真正開(kāi)發(fā)出一個(gè)移動(dòng)端的App，在移動(dòng)端上架可在多平臺(tái)安裝，真正體現(xiàn)出智能豆?jié){機(jī)的移動(dòng)端的智能化；在硬件部分還可以改進(jìn)一下系統(tǒng)的穩(wěn)定性和WiFi模塊聯(lián)網(wǎng)的穩(wěn)定性等，可增加一個(gè)觸控面板，在面板上實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)、控制等可視化操作，便于用戶(hù)使用；軟件方面可進(jìn)一步優(yōu)化程序，可嘗試多線(xiàn)程操作，有利于各模塊精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)控制。通過(guò)本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我自己對(duì)所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)有了更進(jìn)一步的了解。將自己大學(xué)四年期間所學(xué)的各方面的知識(shí)融會(huì)貫通，熟練掌握，讓自己知道本專(zhuān)業(yè)知識(shí)所應(yīng)用的領(lǐng)域，同時(shí)使得自己對(duì)即將面對(duì)的社會(huì)有了更加自信的底氣，相信在以后的工作生活中會(huì)以積極飽滿(mǎn)的熱情來(lái)迎接。致謝對(duì)于本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，首先要感謝知道我畢業(yè)設(shè)計(jì)的郭瑞老師，在他的悉心指導(dǎo)和監(jiān)督下，使我按時(shí)圓滿(mǎn)的完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。從最初的可以選擇，課題確定，再到開(kāi)題報(bào)告，外文翻譯的書(shū)寫(xiě)等給了我很大的幫助，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，也是悉心為我答疑解惑，在此表示感謝。在這里還要感謝同學(xué)在畢業(yè)設(shè)計(jì)中給與的極大幫助，解決諸多難題，正是有了他們的幫助，才讓我如此順利的完成本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，再次表示感謝。參考文獻(xiàn)[1]Jos.van.der.Loop.SmartPulse;DECT-basedTechnologyforSmartHomesApplications[Z].2013第三屆國(guó)際智能家居大會(huì)論壇文集,2013.[2]姜風(fēng)國(guó),劉鵬.基于A(yíng)T89C52單片機(jī)的全自動(dòng)豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)[J].煙臺(tái)大學(xué)學(xué)報(bào),2014,01:75～78.[3]楊永明.基于STC12C5A32AD的商用豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].湖北民族學(xué)院學(xué)報(bào),2012,01:91～93.[4]岳倩倩.基于嵌入式技術(shù)的智能豆?jié){機(jī)的開(kāi)發(fā)研究[J].青海師范大學(xué)學(xué)報(bào),2018,02:20～24.[5]戴澤淼,王勝,梁繼會(huì).基于ZigBee嵌入式智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào),2015,02:87～90.[6]朱小偉.淺析豆?jié){機(jī)穩(wěn)壓管降壓電路的設(shè)計(jì)方案[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā),2011,023:81～96.[7]張文靜.全自動(dòng)家用豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].數(shù)碼世界,2017,03:91～92.[8]龔勝鵬,馮麒運(yùn).一種智能研磨型豆?jié){、制糊機(jī)的設(shè)計(jì)[J].家電科技,2011,10:84～85.[9]凌志勇,方旭群.智能豆?jié){機(jī)的設(shè)計(jì)[J].電子世界,2003,07:29.[10]李勇,賈佳,余永海.智能豆?jié){機(jī)手機(jī)端應(yīng)用的情感體驗(yàn)研究[J].設(shè)計(jì),2016,01:130～131.[11]趙敏.智能家居遙控器:讓你的生活“一鍵輕松”[J].質(zhì)量與認(rèn)證,2016,07:88～90.[12]張向峰,張強(qiáng)軍,任宏濤.智能型豆?jié){機(jī)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)[J].洛陽(yáng)工學(xué)院學(xué)報(bào),2001,04:77～79.[13]張菁.智能型全自動(dòng)豆?jié){機(jī)的發(fā)展技術(shù)綜述[J].中國(guó)新通信,2016,17:161.[14]黃敏.中國(guó)家用電器協(xié)會(huì)發(fā)布2009年行業(yè)報(bào)告豆?jié){機(jī)行業(yè)高速發(fā)展[J].電器,2010,06:54～56.[15]Dan.Ding,Rory.A.CooperandPaul.F.Pasquina.Sensortechnologyforsmarthomes[J].Maturitas,2011,2(69):131-136.附錄A譯文智能家居傳感器技術(shù)DanDinga,b,?,RoryA.Coopera,b,PaulF.Pasquinac,LaviniaFici-Pasquinad摘要智能家居是一種能夠觀(guān)察居民并提供主動(dòng)服務(wù)的技術(shù)住宅。最近，它被作為一種潛在的解決方案引入，以支持殘疾人和老年人的獨(dú)立生活，并減輕家庭護(hù)理人員和衛(wèi)生提供者的工作量。智能家居的主要支持功能之一是能夠監(jiān)控居民的日常生活活動(dòng)和安全，以及檢測(cè)他們?nèi)粘Ｉ钪械淖兓?。由于廉價(jià)的低功耗傳感器、無(wú)線(xiàn)電和嵌入式處理器的可用性，目前的智能家居通常配備了大量的聯(lián)網(wǎng)傳感器，這些傳感器協(xié)同處理并根據(jù)所獲得的有關(guān)家庭狀態(tài)以及居民活動(dòng)和行為的數(shù)據(jù)進(jìn)行推斷。本文綜述了傳感器技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用，重點(diǎn)介紹了直接環(huán)境傳感和基礎(chǔ)設(shè)施介導(dǎo)傳感。文章還指出了不同傳感器技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和局限性，并從臨床、技術(shù)和倫理的角度討論了挑戰(zhàn)和機(jī)遇。我們建議，智能家居的感應(yīng)技術(shù)應(yīng)切合所有利害攸關(guān)者的實(shí)際需要，包括最終用戶(hù)、他們的家庭成員和照顧者，以及他們的醫(yī)生和治療師。在將傳感器廣泛應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)生活的住宅環(huán)境并成功集成到日常生活和醫(yī)療服務(wù)中之前，有必要對(duì)智能家居傳感器技術(shù)的適用性、實(shí)用性和成本效益分析提供更多的證據(jù)。介紹智能家居是指在住宅中增加傳感器，以觀(guān)察環(huán)境和設(shè)備/執(zhí)行器，提供主動(dòng)服務(wù)，以改善居住者的體驗(yàn)。智能家居的概念最初是為了提供方便、提高安全性和節(jié)約能源而開(kāi)發(fā)的。在過(guò)去的10年里，智能家居技術(shù)越來(lái)越多地針對(duì)因年齡增長(zhǎng)或殘疾導(dǎo)致能力下降的人群進(jìn)行針對(duì)性的使用[1-3]。這種興趣的增加與智能家居的潛力有關(guān)，智能家居可以支持老年人和殘疾人在自己的家中獨(dú)立生活的能力，并減少家庭或?qū)I(yè)護(hù)理人員有時(shí)相當(dāng)大的努力。今天，全世界有許多智能家居[1-12]。這些住宅大多是企業(yè)展廳或研究實(shí)驗(yàn)室，不被普通居民占用，主要集中于技術(shù)能力的展示[4,7,8,12]。這些住宅中有一小部分是住宅，包括裝有傳感器的群體住宅，用于監(jiān)視居民行為和檢測(cè)異常事件[5,13]。智能家居最重要的支援功能之一，是監(jiān)察居民日常生活活動(dòng)和安全的能力。與獲得的廉價(jià)低功耗傳感器、射頻芯片和嵌入式處理器,現(xiàn)有智能家居通常配備大量的網(wǎng)絡(luò)化傳感器協(xié)作過(guò)程和使扣除從獲得的數(shù)據(jù)在回家的狀態(tài)以及其居民的活動(dòng)和行為。本文綜述了智能家居中使用的傳感器技術(shù)，討論了不同傳感器技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)材料和方法三種類(lèi)型的傳感器技術(shù)演示了解決的挑戰(zhàn)的能力感知人類(lèi)活動(dòng)在智能家居中,包括可穿戴設(shè)備傳感器在哪里的居民,直接環(huán)境組件,傳感器分布式環(huán)境中,和基礎(chǔ)設(shè)施的系統(tǒng),傳感器安裝在現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施。居民佩戴的傳感器可以嵌入衣服、眼鏡、鞋子和手表中，也可以直接安裝在身體上[14,15]。它們監(jiān)測(cè)描述人的生理狀態(tài)或運(yùn)動(dòng)的特征。例如，可穿戴加速度計(jì)通常用于活動(dòng)識(shí)別，包括秋季探測(cè)[16]和可穿戴RFID(射頻識(shí)別)讀取器可用于檢測(cè)與標(biāo)記對(duì)象[17]的交互作用。直接環(huán)境組件通常由一組傳感器和相關(guān)聯(lián)的傳感器網(wǎng)絡(luò)(有線(xiàn)或非有線(xiàn))組成，用于將數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊斜O(jiān)控系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中進(jìn)行傳感器融合和活動(dòng)推斷。基礎(chǔ)設(shè)施介導(dǎo)的系統(tǒng)利用現(xiàn)有的家庭基礎(chǔ)設(shè)施，如管道或電氣系統(tǒng)，來(lái)介導(dǎo)事件[18]的轉(zhuǎn)導(dǎo)。本文主要關(guān)注直接環(huán)境組件和基礎(chǔ)設(shè)施介導(dǎo)的系統(tǒng)技術(shù)。本文獻(xiàn)綜述包括已發(fā)表的經(jīng)同行評(píng)審的作品。搜索范圍僅限于2000年至2010年間出版的英文期刊文章、期刊章節(jié)和會(huì)議記錄。關(guān)鍵字搜索在PubMed、IEEEXplore或谷歌搜索引擎中進(jìn)行。使用的關(guān)鍵詞是:“智能家居”、“智能環(huán)境”、“智能環(huán)境”、“傳感器技術(shù)”、“無(wú)處不在的傳感”、“無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)”、“基礎(chǔ)設(shè)施介導(dǎo)的傳感”、“RFID”、“活動(dòng)識(shí)別”、“上下文識(shí)別”、“智能設(shè)備”、“運(yùn)動(dòng)探測(cè)器”、“二進(jìn)制傳感器”、“接觸開(kāi)關(guān)”、“視頻傳感器”、“隱私”、“道德問(wèn)題”。這些關(guān)鍵字可以單獨(dú)使用，也可以組合使用。智能家庭使用的傳感器技術(shù)今天，許多智能家庭采用無(wú)處不在的傳感概念，其中傳感器網(wǎng)絡(luò)與處理設(shè)備網(wǎng)絡(luò)相集成，產(chǎn)生豐富的多模態(tài)數(shù)據(jù)流。對(duì)這些感官數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，識(shí)別和監(jiān)測(cè)居民日常生活中的基本活動(dòng)和儀器活動(dòng)，如洗澡、穿衣、做飯和服藥。這種方法有潛力讓智能家居捕捉可能反映身體和認(rèn)知健康狀況的模式，然后識(shí)別模式何時(shí)開(kāi)始偏離個(gè)性化規(guī)范，何時(shí)出現(xiàn)可能表明問(wèn)題或需要干預(yù)的非典型行為。直接環(huán)境遙感直接環(huán)境感知通常是基于許多簡(jiǎn)單的二進(jìn)制傳感器遍及整個(gè)家庭，攝像機(jī)和RFID技術(shù)。這種類(lèi)型的感知可能提供對(duì)實(shí)際活動(dòng)和上下文的有價(jià)值的洞察，但是伴隨著實(shí)際和復(fù)雜性的代價(jià)[18]。安裝和維護(hù)費(fèi)用高昂，特別是在現(xiàn)有住宅中安裝時(shí)。它也會(huì)引起隱私問(wèn)題，特別是使用攝像機(jī)[20]。最后，僅使用儀表化環(huán)境還不足以檢測(cè)存在多個(gè)居民時(shí)的活動(dòng)。3.1.1簡(jiǎn)單的二進(jìn)制傳感器智能家居中常用的一種特殊類(lèi)型的傳感器是二進(jìn)制傳感器，它只是用一個(gè)數(shù)字“1”或“0”檢測(cè)一個(gè)物體或運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。各種類(lèi)型的二進(jìn)制傳感器已被用于智能家居，包括運(yùn)動(dòng)探測(cè)器、壓力傳感器和接觸開(kāi)關(guān)。運(yùn)動(dòng)探測(cè)器和壓力傳感器通常用于檢測(cè)居住者的存在和整個(gè)房子[21]的位置。例如，阿爾伯塔省的智能共管公寓使用了13個(gè)無(wú)源紅外運(yùn)動(dòng)傳感器，這些傳感器分布在整個(gè)共管公寓中，用來(lái)在關(guān)鍵區(qū)域[12]定位居住者。TigerPlace是一個(gè)退休社區(qū)，幫助當(dāng)?shù)鼐用癜捕韧砟?。它在淋浴器上方的天花板上安裝了一個(gè)運(yùn)動(dòng)傳感器，檢測(cè)淋浴活動(dòng)[22]。日本無(wú)處不在的住宅在整個(gè)公寓地板上都安裝了18cm×18cm的二元壓力檢測(cè)裝置，以跟蹤住戶(hù)并檢測(cè)家具位置[6]。接觸開(kāi)關(guān)通常安裝在智能家居的門(mén)上，例如前門(mén)、柜門(mén)和電器門(mén)，以提供居住者與物體和電器進(jìn)行特定交互的信息。例如，無(wú)處不在的家庭安裝了131個(gè)接觸開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)門(mén)和抽屜[6]的打開(kāi)/關(guān)閉狀態(tài)。馬吉德和布朗通過(guò)模糊規(guī)則將接觸開(kāi)關(guān)和運(yùn)動(dòng)傳感器記錄下來(lái)的數(shù)據(jù)分類(lèi)為六大常規(guī)活動(dòng)之一，比如睡覺(jué)、準(zhǔn)備和吃飯，以及接待訪(fǎng)客[23]。簡(jiǎn)單二進(jìn)制傳感器的優(yōu)點(diǎn)包括低成本、易于安裝和低隱私問(wèn)題。然而，這些傳感器只提供抽象級(jí)別的信息，因此在推斷活動(dòng)[21]時(shí)受到限制。例如，僅僅知道內(nèi)閣的狀態(tài)是不可能推斷出從內(nèi)閣中刪除了什么項(xiàng)目的。3.1.2攝像機(jī)攝像機(jī)被認(rèn)為是高含量的傳感器，它為人類(lèi)的觀(guān)察和計(jì)算機(jī)的解釋提供了豐富的信息來(lái)源。然而，與簡(jiǎn)單的二進(jìn)制傳感器相比，它們通常會(huì)在存儲(chǔ)需求和信息提取方面帶來(lái)更多的技術(shù)挑戰(zhàn)，以及隱私方面的社會(huì)挑戰(zhàn)[20,24]。Tabar等人在一個(gè)房間里使用了一個(gè)由三個(gè)攝像頭組成的網(wǎng)絡(luò)，作為可穿戴加速計(jì)的補(bǔ)充，用于檢測(cè)跌倒。這些相機(jī)是根據(jù)加速度計(jì)信號(hào)檢測(cè)到墜落時(shí)觸發(fā)的，并使用實(shí)時(shí)圖像處理來(lái)分析數(shù)據(jù)和估計(jì)乘員的姿態(tài)。這種設(shè)置不僅在不需要傳輸視覺(jué)數(shù)據(jù)的情況下保護(hù)了居住者的隱私，而且有助于減少敏感的加速度計(jì)信號(hào)[25]引起的虛假警報(bào)。TigerPlace團(tuán)隊(duì)使用事件驅(qū)動(dòng)的視頻傳感器網(wǎng)絡(luò)跟蹤步態(tài)和運(yùn)動(dòng)范圍的相關(guān)數(shù)據(jù)，并檢測(cè)跌倒[5]。為了保護(hù)居民的隱私，他們開(kāi)發(fā)了算法來(lái)識(shí)別圖像中移動(dòng)的人并提取輪廓。PlaceLab是一個(gè)研究家庭中無(wú)處不在的計(jì)算技術(shù)的活體實(shí)驗(yàn)室，在他們的公寓中使用了9個(gè)紅外攝像機(jī)、9個(gè)彩色攝像機(jī)和18個(gè)麥克風(fēng)，它們都放在櫥柜中，以及辦公桌和廚房柜臺(tái)等工作臺(tái)面上方。圖像處理算法用于從四種視頻流和一種音頻流中選擇最能捕捉居住者行為的視頻流，該視頻流基于環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)和相機(jī)布局。這些數(shù)據(jù)流與其他傳感器數(shù)據(jù)同步，并保存到便攜式磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器[8]。3.1.3射頻識(shí)別(RFID)RFID是一種技術(shù)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波在閱讀器和電子標(biāo)簽之間交換數(shù)據(jù)。當(dāng)RFID閱讀器詢(xún)問(wèn)這些標(biāo)簽時(shí)，這些標(biāo)簽以唯一的標(biāo)識(shí)符和存儲(chǔ)在內(nèi)存中的信息進(jìn)行響應(yīng)。RFID標(biāo)簽通常有兩種類(lèi)型，即，沒(méi)有電源的被動(dòng)式標(biāo)簽，通常附在物件上，以偵測(cè)使用者與物件之間的互動(dòng);以及載有電池的有源RFID標(biāo)簽，可提供更大的范圍，并可由人攜帶，以作個(gè)人識(shí)別。RFID技術(shù)的主要限制之一是其可靠性和穩(wěn)定性，尤其是在讀取液體或金屬時(shí)。盡管如此，RFID標(biāo)簽?zāi)軌蚍胖迷谝暰€(xiàn)之外并跟蹤多人，這使得它們非常適合智能家居。本節(jié)提供兩個(gè)關(guān)于RFID標(biāo)簽和閱讀器以及標(biāo)簽如何嵌入到對(duì)象和環(huán)境中以檢測(cè)用戶(hù)-對(duì)象交互的例子。蓋特科技智能屋開(kāi)發(fā)了一個(gè)智能插頭系統(tǒng)和一個(gè)基于RFID技術(shù)的智能手表系統(tǒng)。在智能插頭系統(tǒng)中，房子里的每個(gè)電源插座都配備了一個(gè)RFID閱讀器，電燈或收音機(jī)等電器的插頭都附有RFID標(biāo)簽。每當(dāng)設(shè)備插入插座時(shí)，插座中的RFID閱讀器讀取標(biāo)簽并將數(shù)據(jù)發(fā)送到主計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)可以直接識(shí)別每個(gè)設(shè)備及其位置，并控制設(shè)備[26]。監(jiān)測(cè)家用電器的使用可以提供有關(guān)居住者生活方式的有價(jià)值的信息，并有助于發(fā)現(xiàn)可能與功能下降有關(guān)的日常生活中的偏差。smarttwave系統(tǒng)是一種基于微波的普及烹飪系統(tǒng)，將一個(gè)RFID閱讀器放置在工作臺(tái)面下，通過(guò)RFID閱讀器判斷正在掃描哪個(gè)食物包，從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取烹飪指令，并根據(jù)指令[27]對(duì)微波進(jìn)行自動(dòng)編程。3.1.3其他傳感器在智能家居中還可以部署多種其他傳感器，以幫助推斷活動(dòng)并觸發(fā)自動(dòng)服務(wù)[8,22,28-30]。這些傳感器通常比簡(jiǎn)單的二進(jìn)制傳感器提供更具體的信息，但提供的細(xì)節(jié)比攝像機(jī)少。PlaceLab使用了34個(gè)溫度傳感器、10個(gè)濕度傳感器、5個(gè)光傳感器和1個(gè)氣壓傳感器來(lái)捕捉和調(diào)整他們的公寓[8]的內(nèi)部條件。TigerPlace使用一個(gè)床上傳感器，一個(gè)安裝在床上床單下的氣動(dòng)條來(lái)檢測(cè)床上的存在、呼吸(正常/異常)、脈搏(低、正?；蚋?和運(yùn)動(dòng)，并向遠(yuǎn)程護(hù)理人員報(bào)告床上的四種不安程度。他們報(bào)道了一個(gè)96歲的獨(dú)居女性的案例研究，她患有嚴(yán)重的心臟病。當(dāng)檢查她在事件發(fā)生前收集的床上傳感器數(shù)據(jù)時(shí)，檢測(cè)到bardycardia的顯著增加(每分鐘1-30次的慢脈搏率)，并注意到在[22]的同一時(shí)間段內(nèi)，床上所有級(jí)別的躁動(dòng)都有所減少。Chen等人使用水槽附近的一個(gè)微型全方位麥克風(fēng)來(lái)檢測(cè)和分類(lèi)浴室內(nèi)發(fā)生的主要活動(dòng)，包括洗澡、刷牙、洗手、沖水和小便。初步結(jié)果令人鼓舞，大多數(shù)聲音類(lèi)別的準(zhǔn)確率都在84%以上。他們的目標(biāo)是為護(hù)理人員和老年臨床醫(yī)生自動(dòng)生成定制的個(gè)人衛(wèi)生行為報(bào)告。顯然，在像浴室這樣的空間里，使用視頻傳感器是不被社會(huì)接受的，聲音可以提供另一種信息來(lái)源[28]。3.2基礎(chǔ)設(shè)施的系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施中介系統(tǒng)作為一種不引人注目的、低成本的、實(shí)用的活動(dòng)分類(lèi)方法，最近在智能家居[31]中引起了相當(dāng)大的興趣。與在整個(gè)房子中安裝簡(jiǎn)單的二進(jìn)制傳感器相比，基礎(chǔ)設(shè)施中介系統(tǒng)需要在現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施上安裝一個(gè)或幾個(gè)傳感器，這大大降低了部署和維護(hù)[18]的成本和復(fù)雜性。但是，它可能沒(méi)有提供關(guān)于活動(dòng)及其上下文[32]的足夠細(xì)節(jié)。Patel等人利用現(xiàn)有的集中供暖、通風(fēng)和空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)的管道系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)檢測(cè)整個(gè)房屋的總體移動(dòng)和房間過(guò)渡。他們?cè)谂照{(diào)的空氣過(guò)濾器上安裝了五個(gè)壓力傳感器，每個(gè)壓力傳感器都在兩個(gè)方向上進(jìn)行感應(yīng)。所有傳感器的壓力變化幅度被用來(lái)識(shí)別人類(lèi)在房間間活動(dòng)(如一個(gè)人走過(guò)一個(gè)特定的門(mén)或打開(kāi)或關(guān)閉一個(gè)特定的門(mén))所導(dǎo)致的物理空間中氣流的獨(dú)特變化。初步結(jié)果表明，該方法可以對(duì)獨(dú)特的轉(zhuǎn)換事件進(jìn)行分類(lèi)，準(zhǔn)確率可達(dá)75-80%。Froehlich等人開(kāi)發(fā)了HydoSense，這是一種定制的壓力傳感器，可以安裝在家庭現(xiàn)有的水基礎(chǔ)設(shè)施的任何可接近的位置，比如室外水管龍頭和公用事業(yè)的水槽龍頭，用于活動(dòng)傳感。對(duì)壓力的連續(xù)分析使他們能夠確定正在使用水的個(gè)別固定裝置，以及對(duì)正在使用的水量的估計(jì)。初步結(jié)果顯示，他們能夠以97.9%的總準(zhǔn)確度識(shí)別固定裝置事件，并以與公用事業(yè)供水水表[33]相當(dāng)?shù)腻e(cuò)誤率估計(jì)用水量。帕特爾等人開(kāi)發(fā)了一種電力線(xiàn)噪聲分析儀，可以插入普通的墻壁插座，檢測(cè)整個(gè)家庭的各種電氣事件。該分析儀可檢測(cè)住宅電力線(xiàn)上因電氣設(shè)備突然切換而產(chǎn)生的電氣噪聲以及某些設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲。該系統(tǒng)在一個(gè)家庭中進(jìn)行了數(shù)周的測(cè)試，每個(gè)家庭在5個(gè)家庭中進(jìn)行了一周的測(cè)試，結(jié)果表明，他們可以學(xué)習(xí)和分類(lèi)各種電子事件，準(zhǔn)確度從85到90%不等。討論盡管在智能家居領(lǐng)域有越來(lái)越多的舉措，但智能家居傳感器技術(shù)的臨床、技術(shù)和倫理方面仍然存在挑戰(zhàn)。臨床考慮大多數(shù)已確定的關(guān)于智能家居傳感器技術(shù)的研究只表明了技術(shù)解決方案的潛力或可行性。初步評(píng)估還傾向于關(guān)注這些傳感器在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境或有限的基于社區(qū)的[24]環(huán)境中的技術(shù)性能。隨著技術(shù)進(jìn)步繼續(xù)使復(fù)雜的基于家庭的監(jiān)測(cè)解決方案成為可能，重要的是確保智能家居中傳感技術(shù)的設(shè)計(jì)和實(shí)施不僅取決于技術(shù)進(jìn)步，而且取決于利益攸關(guān)方包括最終用戶(hù)、護(hù)理人員和臨床專(zhuān)業(yè)人員的實(shí)際需求。目前，該領(lǐng)域缺乏關(guān)于智能家居傳感技術(shù)的適宜性、實(shí)用性、有效性或成本效益的廣泛證據(jù)[2,24,35]。TigerPlace在一定程度上展示了實(shí)際的居民、他們的家庭成員和醫(yī)療保健提供者如何參與智能家居開(kāi)發(fā)的所有階段，包括設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和測(cè)試。他們的評(píng)估模型包括觀(guān)察、焦點(diǎn)小組和與代表性涉眾的訪(fǎng)談。與居民舉行的焦點(diǎn)小組會(huì)議討論了許多問(wèn)題，例如居民如何操作他們的傳感器系統(tǒng)，如何特別方便地使用，如何適應(yīng)不斷變化的需求，以及如何進(jìn)行維護(hù);信息對(duì)生活方式的影響;心理因素;系統(tǒng)可靠性;對(duì)其準(zhǔn)確性和性能的信任;以及對(duì)侵犯隱私的控制和關(guān)注。他們還觀(guān)察了居民們?nèi)绾卧谒麄冄b有儀器的家中做飯，并確定安裝在廚房的傳感器是否干擾了日常活動(dòng)，或者是否被認(rèn)為是干擾[24]。Lee和Dey使用概念驗(yàn)證方法來(lái)確定嵌入式評(píng)估對(duì)老年人的潛在影響和有用性。他們向包括老年人、他們的照護(hù)者、醫(yī)生和治療師在內(nèi)的利益相關(guān)者展示了能夠監(jiān)測(cè)老年人日?；顒?dòng)(如服藥、做飯和使用電話(huà))執(zhí)行情況的傳感系統(tǒng)的場(chǎng)景。他們還提出了利益相關(guān)者與假設(shè),這些系統(tǒng)可以采集到的數(shù)據(jù)在過(guò)去的一年,問(wèn)如何將這些數(shù)據(jù)將有助于各種利益相關(guān)者實(shí)現(xiàn)各自的目標(biāo),例如,獲得的意識(shí)變化的能力,診斷疾病,或應(yīng)用解決方案解決問(wèn)題[36]。根據(jù)收到的反饋，他們開(kāi)發(fā)了三個(gè)傳感系統(tǒng)來(lái)跟蹤藥物消耗、電話(huà)使用和咖啡機(jī)使用，并將該系統(tǒng)部署到兩個(gè)老年人的家中，為期四個(gè)月。這篇綜述文章的作者目前正在參與為受傷的戰(zhàn)士設(shè)計(jì)一個(gè)概念住宅。為了了解受傷戰(zhàn)士的需求和偏好，我們進(jìn)行了大量的實(shí)地工作，包括焦點(diǎn)小組和對(duì)受傷戰(zhàn)士、他們的家庭成員以及與受傷戰(zhàn)士一起工作的臨床專(zhuān)業(yè)人員的采訪(fǎng)。收集到的信息被用來(lái)指導(dǎo)概念住宅的技術(shù)設(shè)計(jì)，在那里傳感器正在被選擇和測(cè)試。4.2技術(shù)因素從技術(shù)的角度來(lái)看，大多數(shù)已確定的研究集中于監(jiān)測(cè)家庭內(nèi)部發(fā)生的活動(dòng)或檢測(cè)日常生活中的變化。了解日常任務(wù)的執(zhí)行情況(如時(shí)間延遲、缺少步驟、可恢復(fù)或不可恢復(fù)錯(cuò)誤)的工作是有限的[36,39]。這項(xiàng)評(píng)估傳統(tǒng)上依賴(lài)于實(shí)驗(yàn)室或家庭環(huán)境中臨床醫(yī)生的觀(guān)察，所獲得的性能信息對(duì)早期發(fā)現(xiàn)和治療功能減退的[40]非常重要。Cook和Schmitter-Edgecombe[39]開(kāi)發(fā)了一個(gè)智能系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅可以識(shí)別那些活動(dòng)在他們的智能家居測(cè)試床上執(zhí)行，但也確定執(zhí)行活動(dòng)中的錯(cuò)誤和不一致。Lee和Dey跟蹤了兩個(gè)老年人服藥和使用電話(huà)的各個(gè)步驟，歷時(shí)四個(gè)月。為了追蹤服藥的步驟,他們使用現(xiàn)成的碉堡增強(qiáng)與接觸開(kāi)關(guān)知道哪個(gè)門(mén)都打開(kāi)了,多長(zhǎng)時(shí)間,和一個(gè)加速度計(jì)監(jiān)控個(gè)人如何處理碉堡,碉堡是否倒(一個(gè)常見(jiàn)的策略消除了藥丸,老年人,因?yàn)樗麄兊氖种附?jīng)常不舒服地裝進(jìn)盒子)[36]。另一個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)是，目前的工作大多局限于單住戶(hù)的情況下[41]。隨著智能家居技術(shù)進(jìn)入現(xiàn)實(shí)生活的住宅環(huán)境，特別是臨床環(huán)境，這一限制必須得到充分的解決。RFID技術(shù)可能是解決方案的一部分，但它要求人們攜帶標(biāo)簽。日本的AwareGroupHome專(zhuān)為多名癡呆癥患者設(shè)計(jì)，他們開(kāi)發(fā)了一套R(shí)FIDmat傳感器系統(tǒng)，可以為每個(gè)人檢測(cè)出群體家中特定位置的事件。他們將無(wú)源射頻識(shí)別標(biāo)簽嵌入居民的拖鞋中，并在地毯的特定位置(如衛(wèi)生間前和走廊沿線(xiàn))植入天線(xiàn)片。該系統(tǒng)能夠?yàn)槊總€(gè)住院醫(yī)生生成一個(gè)活動(dòng)日志，并將不典型行為告知護(hù)理人員[13]。坦帕退伍軍人醫(yī)院(TampaVAHospital)最近啟動(dòng)了一個(gè)項(xiàng)目，包括改造5套公寓，為10名患有創(chuàng)傷性腦損傷的退伍軍人提供先進(jìn)的患者跟蹤和定位系統(tǒng)、設(shè)備傳感器和屏幕，以提供視頻剩余物。為了跟蹤工作人員和病人，使用了一個(gè)商業(yè)實(shí)時(shí)定位系統(tǒng)(UbisenseLtd.，Cambridge,UK)，每個(gè)人都戴著一個(gè)腕帶，可以傳輸超寬帶無(wú)線(xiàn)電信號(hào)連接到嵌在墻上的固定傳感器網(wǎng)絡(luò)。標(biāo)簽的位置是根據(jù)信號(hào)的到達(dá)延遲和到達(dá)角來(lái)確定的。即使有RFID或類(lèi)似的技術(shù)來(lái)支持個(gè)人身份識(shí)別，當(dāng)前基于單住戶(hù)案例的活動(dòng)識(shí)別算法設(shè)計(jì)也不能簡(jiǎn)單地推廣到多個(gè)個(gè)體上，尤其是當(dāng)多個(gè)居民在場(chǎng)且活動(dòng)交織在[42]中時(shí)。Singla等人設(shè)計(jì)并評(píng)估了建立活動(dòng)概率模型的算法并使用它們來(lái)識(shí)別復(fù)雜情況下的活動(dòng)，即多個(gè)居民在相同的環(huán)境[42]中并行執(zhí)行活動(dòng)。還有其他技術(shù)問(wèn)題，如實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析、從大量感官數(shù)據(jù)生成突出摘要、傳感器不確定性管理以及長(zhǎng)期可靠性、魯棒性和維護(hù)問(wèn)題。在傳感器技術(shù)獲得成功之前，必須解決這些技術(shù)問(wèn)題部署到現(xiàn)實(shí)生活的住宅設(shè)置[43]。4.3道德的考慮傳感器技術(shù)能否成功地融入日常生活，在很大程度上取決于終端用戶(hù)對(duì)該技術(shù)的接受程度及其對(duì)日常生活的影響。隱私是智能家居中傳感器技術(shù)最常引起關(guān)注的問(wèn)題[20,44]。Demiris采訪(fǎng)了居住在社區(qū)的老年人及其家人非正式的照護(hù)者和家庭成員對(duì)他們感知的隱私和干擾的關(guān)注與直接環(huán)境感知和基礎(chǔ)設(shè)施感知技術(shù)有關(guān)。大多數(shù)老年人表達(dá)了他們對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施傳感技術(shù)的偏好，因?yàn)檫@對(duì)游客來(lái)說(shuō)似乎不那么明顯，而且作為一個(gè)人自身弱點(diǎn)的持續(xù)提醒，這種技術(shù)并不明顯。有幾位與會(huì)者認(rèn)為，直接環(huán)境系統(tǒng)可能能夠根據(jù)實(shí)際上下文提供更詳細(xì)的信息，如果它支持真正的需要[32]，則不會(huì)介意它們的可見(jiàn)性。TigerPlace團(tuán)隊(duì)采訪(fǎng)了一些年紀(jì)較大的成年志愿者，詢(xún)問(wèn)他們是否愿意接受攝像機(jī)的監(jiān)控。他們發(fā)現(xiàn)，盡管這些志愿者原則上不喜歡相機(jī)的概念，但他們更喜歡參與者在觀(guān)看自己的視頻[24]時(shí)，通過(guò)定制算法提取出來(lái)的不那么具有侵入性的模糊輪廓。訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)集是另一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題。Lee和Dey對(duì)兩名老年人進(jìn)行了為期四個(gè)月的案例研究，發(fā)現(xiàn)案例研究中的用戶(hù)愿意與他們的親屬分享收集到的數(shù)據(jù)。然而,他們擔(dān)心別人會(huì)誤解他們看似erroroneous但可辯解的行為不安全的[37]。結(jié)論隨著殘障人士數(shù)量的增加，以及不斷增長(zhǎng)的老年人口尋求適當(dāng)?shù)睦淆g化，智能家居技術(shù)可能會(huì)提供一個(gè)解決方案，以減輕家庭護(hù)理人員和衛(wèi)生保健提供者繁重的護(hù)理工作量，并支持獨(dú)立生活。然而，對(duì)目前智能家居傳感器技術(shù)的綜述表明，大多數(shù)已確定的研究只是證明了技術(shù)解決方案在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中的可行性。智能家居的傳感器技術(shù)必須滿(mǎn)足所有利益攸關(guān)方的實(shí)際需求，包括最終用戶(hù)、他們的家庭成員和護(hù)理人員，以及他們的醫(yī)生和治療師。我們還沒(méi)有足夠的證據(jù)表明，智能家居的傳感器技術(shù)能夠有效地檢測(cè)日常生活中與功能或認(rèn)知衰退相關(guān)的變化，并幫助檢測(cè)身體狀況的變化。我們也不知道哪種傳感器組合最適合特定的殘疾群體或個(gè)人，以及如何適當(dāng)?shù)乜刂?、總結(jié)和向不同的利害攸關(guān)者提供收集到的信息。在傳感器技術(shù)能夠成功地集成到人們的實(shí)際家庭或臨床環(huán)境之前，需要解決一系列的技術(shù)、臨床和倫理挑戰(zhàn)。附錄Ｂ外文文獻(xiàn)SensortechnologyforsmarthomesDanDinga,b,?,RoryA.Coopera,b,PaulF.Pasquinac,LaviniaFici-PasquinadAbstractAsmarthomeisaresidenceequippedwithtechnologythatobservestheresidentsandprovidesproactiveservices.Mostrecently,ithasbeenintroducedasapotentialsolutiontosupportindependentlivingofpeoplewithdisabilitiesandolderadults,aswellastorelievetheworkloadfromfamilycaregiversandhealthproviders.Oneofthekeysupportingfeaturesofasmarthomeisitsabilitytomonitortheactivitiesofdailylivingandsafetyofresidents,andindetectingchangesintheirdailyroutines.Withtheavailabilityofinexpensivelow-powersensors,radios,andembeddedprocessors,currentsmarthomesaretypicallyequippedwithalargeamountofnetworkedsensorswhichcollaborativelyprocessandmakedeductionsfromtheacquireddataonthestateofthehomeaswellastheactivitiesandbehaviorsofitsresidents.Thisarticlereviewssensortechnologyusedinsmarthomeswithafocusondirectenvironmentsensingandinfrastructuremediatedsensing.Thearticlealsopointsoutthestrengthsandlimitationsofdifferentsensortechnologies,aswellasdiscusseschallengesandopportunitiesfromclinical,technical,andethicalperspectives.Itisrecommendedthatsensortechnologiesforsmarthomesaddressactualneedsofallstakeholdersincludingendusers,theirfamilymembersandcaregivers,andtheirdoctorsandtherapists.Moreevidenceontheappropriateness,usefulness,andcostbenefitsanalysisofsensortechnologiesforsmarthomesisnecessarybeforethesesensorsshouldbewidelydeployedintoreal-worldresidentialsettingsandsuccessfullyintegratedintoeverydaylifeandhealthcareservices.IntroductionAsmarthomereferstoaresidenceaugmentedwithsensorstoobservetheenvironmentanddevices/actuatorstoprovideproactiveserviceswiththegoaltoimprovetheoccupant’sexperience.Thesmarthomeconceptwasoriginallydevelopedwiththeprimaryfocusonprovidingconvenience,improvingsecurity,andsavingenergy.Overthepastdecade,smarthometechnologyhasincreasinglytargetedusebypeoplewithreducedcapabilitiesduetoagingordisability[1–3].Thisincreaseininterestisrelatedtothepotentialforsmarthomestosupporttheabilityofolderadultsandpeoplewithdisabilitiesto