严涵婷 杜选 孙添程 孙宇平 周瑜萱 金裕筠

摘要：利用ESP8266 NodeMCU和Android开发技术，结合各类传感器和继电器，设计开发了一个智慧家居系统。通过该系统，用户可以实时读取温度、湿度等家庭环境数据，同时系统利用语音识别技术实现语音控制家庭各种电器的开关。系统一共分为三层，分别是数据采集层、数据传输层和应用层。本系统的开发实现整合了嵌入式技术、程序编程等，为广大用户提供舒适智能生活的同时还为广大物联网开发者提供一定的参考价值。

关键词：物联网;智慧家居;ESP8266 NodeMCU;传感器

中图分类号：TP311    文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）27-0136-03

Abstract： Using ESP8266 Nodemcu and Android development technology， combined with various sensors and relays， this paper designed and developed a smart home system. Through this system， the user can read the temperature， humidity and other family environment data in real time， at the same time， the system uses the voice recognition technology to realize the voice control of the switch of various household appliances. The system is divided into three layers， which are data acquisition layer， data transmission layer and application layer. The development and realization of this system integrates embedded technology， programming， etc.， to provide comfortable and intelligent life for the majority of users， but also for the majority of Internet of Things developers to provide a certain reference value.

Key words： Internet of things; smart home; ESP8266 NodeMCU; sensor

1 概述

智慧家居雖然最先在国外兴起，但近些年来，国内的智慧家居正在快速发展，迎头追赶。政府在政策和标准方面的支持不断增加，这很好地引导了该行业的发展。我国各类品牌经过不断学习和借鉴，并发挥自己的特色，如今已经逐步形成了一些具有代表性的智能家居技术方案。

目前，我国智能家居产业中较为突出的是华为和小米。小米推行“1+4+X”战略，全力打造AIoT。小米智能家居以小米多功能网关为中心，与门窗传感器、人体传感器和无线开关结合使用，其智能家居设备是基于ARM微处理器来设计的嵌入式处理器。在通信方面，小米智能家居使用了以NXP为基础的一颗工业级ZigBee射频芯片—JN5168进行组网通信[1]。华为智能家居推行“1+8+N”战略，它的核心技术是依靠HiLink协议+华为IoT操作系统LiteOS+IoT芯片三合一运作[2]。HUAWEI HiLink是华为面向消费领域的智能硬件开放生态，开发者可以通过硬件和云等接入方式加入生态中来，成为华为1+8+N全场景生态的关键部分，被华为各种终端通过界面/语音方式查看和控制[3]。

这些智能家居解决方案可以满足不同类型的居民用户的需求，也意味着在智能家居技术领域，我国水平的持续提升与进步。虽然目前国内外关于智能家居的研究和技术日出不穷，但是综合各种技术的优缺点，我们选择了WIFI传输技术为系统开发的中心技术。

2 需求分析

物联网的发展使智能家居系统功能愈加完善，它实现了远程控制家电、远程监控等功能，为人们的日常生活提供便利、保驾护航提。所以，基于目前市场上存在的人们对智能家居的需求，为了让人们的生活变得更加智能，为了给广大物联网开发者提供更多的思路，本文设计开发了一个基于ESP8266 NodeMCU的智慧家居系统。系统的主要功能有：使用硬件采集并反馈室内环境数据;通过手动点击和人体语音开关家居电器;智慧保家功能[4]。智慧家居系统的功能如图1所示。

3 总体设计

3.1 系统总体架构

本系统分为硬件、软件、智云物联网平台和百度语音识别云平台四个部分。硬件主要包括负责提供数据源的传感器和汇集传感器、继电器的ESP8266 NodeMCU;软件则是由AndroidStudio和Web语言开发的客户端界面;智云物联网平台则是负责客户端和硬件之间互相沟通信息的工作;百度语音识别云平台则是为了实现系统语音控制的功能。

（1） 使用ESP8266 NodeMCU连接不同作用的传感器和继电器等硬件，硬件数据和客户端给硬件下达的指令都通过无线网传输。

（2） ESP8266 NodeMCU通过无线网将硬件数据传送给智云平台提供的服务器，当客户端想要获取环境数据，智云平台就会将数据传送给客户端。

（3） 当客户端下达控制指令时会通过智云平台将指令经由WIFI传达给由ESP8266 NodeMCU连接的对应硬件。