智能家居设计论文3篇

2023-10-21 16:05:28

在学习和工作的日常里，大家都经常接触到论文吧，论文的类型很多，包括学年论文、毕业论文、学位论文、科技论文、成果论文等。你知道论文怎样写才规范吗？它山之石可以攻玉，下面虎知道为您精心整理了3篇《智能家居设计论文》，希望能够对困扰您的问题有一定的启迪作用。

智能家居设计论文篇一

【关键词】智能家电交互设计情感化设计信息交互

1 交互设计在智能家电中的应用特性

1.1 以用户为中心的设计

交互设计以其人性化的设计与高科技理念相结合，越来越受到人们的欢迎。将交互设计应用到智能家电产品之中，能够让用户操作家电变得更加简便、更加快捷，从而给用户带来完美的技术体验。交互设计应用到智能家电中，保证操作界面的空间能够实现完整设计，完善功能模块，以用户为中心，保持界面与交互功能的统一性。例如智能家电产品跟以往的大型家电相比较，优点体现在功能层面在于其丰富性及完善性，如果将智能家电产品中单调的、传统的、机械的功能按钮用人机交互设计去重构，融合语音识别、指纹识别与简单的人机交互的方式，构建能够与用户直观互动的界面，将更利于用户在家居产品中的人性化操控。所以，针对智能家电来说，需要利用有限的空间来设计相应的互动界面，将软件与硬件智能的粘结，从而强化以人为核心的用户体验。

1.2 易用性是设计导向性

智能家电的交互设计界面需要能够被用户识别，要求设计相对简单，这就能让用户在实际使用过程中一目了然，如果设计的界面不合理，就容易使用户无法理解界面的实际内容，也无法明确使用意义，这就容易使用户对产品失去兴趣。设计的界面比较新颖、易用、易操作，用户自然而然会对这类产品产生浓厚的兴趣。跟传统的家电相比较，智能家电产品的功能按钮较少，在界面设计上就不会显得较为复杂。所以，我们在设计智能家居产品时，需要利用简单的声音与图形带给用户直观的美感享受，改善产品质量体验。

1.3 设计需要遵循有效有序性

交互设计在智能家电产品中的应用中，在设置好相应的功能之后，并不能马上体现交互设计的优点。主要是因为还没有进行合理科学的功能排序，这就会使得功能设置的性能无法完全体现，不能让用户感受到相应的使用效果。所以，有序的智能家电操作界面，便显得尤为重要。小型的智能家电不能像那些大型的家电产品一样，在可视的具体生效界面上设置功能。设计智能家电产品的界面，需要在能够产生强烈直观效果的非LED液晶上设计界面，在保证用户操作简便的同时，实现时效性。较为直观的界面设计手段，在交互设计之中，更加注重有效有序性，让产品具备简捷、简易性的同时，能够最大程度上拉近产品与用户之间的距离，培养和遵循用户的良好习惯，提升交互的沉浸感，体现交互情感化设计特性。

1.4 产品操作的快捷性

将交互设计应用到智能家电产品之中，能够有效体现设计的高效性与快捷性。在设计智能家居产品界面时，操作系统的快捷简便、功能的优化组合，都可以给用户带来更完美的体验。交互设计的基本目标是要使智能家居产品在实际使用过程中能够体现高效性，高效性主要是在用户的实际操作过程中实现。因此，我们在进行交互设计时，需要优化操作程序，让用户能够更加快捷高效地使用。使用户能够进行快捷简便的操作，就需要在设计智能家电产品的过程中，使用简单快捷的程序设置，在最短的时间内设计最完善的功能设置，从而提高用户的使用效率。

2 以用户为中心的智能家电设计的交互设计准则

随着交互设计理念的日益成熟，从人机交互在智能家电的应用中，单纯追求用户的审美体验逐渐向人性化需求过渡。设计中不仅仅考虑用户的背景、使用经验以及操作过程中的感受，还要设计符合用户心理需求的产品，即：“设计用于支持人们日常工作生活的交互式产品”。

智能家电的交互设计准则：首先是界面设计要去适配用户身体特征和操作习惯；然后是针对目标用户的使用场景进行设计；再次是减少产品功能信息层级；除此以外还有对用户行为的纠错和容错性，对用户操作及时有效的反馈等。

交互设计在满足用户方便快捷的使用需求前提下，向快捷方便的方向发展，让用户在实际使用智能家电产品的过程中，能够凸显互动性与参与性，这也是智能家居产品的设计原则。例如，剃须刀的界面设计就是一个简单交互设计，它利用小型的LED界面，内置相关制作好的动画与功能，用户可以通过输入关键字来观看相应的动画。用户虽然只能输入智能家电产品功能范围内的词汇，却能从更高的层面上带给用户全新的产品体验。以往的智能家电产品具有功能较为单一的缺陷，飞利普有效创新了剃须刀的设计界面，将触摸式的界面设计跟LED设计技术有机融合在一起。当剃须刀中的残留物过多的话，剃须刀就会提醒用户及时清理。这种剃须刀在进行充电的过程中，会出现相关提示图形，在不使用时，也能够自动切换到相应的保护模式之中。在如今绿色环保理念逐渐兴起的时代，越来越多的智能家电产品开始应用到交互设计之中，而且逐步实现了一物多用以及重复使用。就像是当前的手电筒可以通过充电来实现重复使用，如果在设计中增加了充电完成以及剩余电量的提醒，将会更加方便用户的使用。例如电吹风，将交互设计应用到电吹风中，可以在界面设置中预设好相应的造型与时间，让产品在使用过程中更加体现智能化。

3 结语

在物联网技术发展的冲击下，用户的行为习惯、思维方式都发生了巨大的转变，而对于智能家电产品的设计趋势将更倾向于安全、便捷、舒适、健康、环保，人机交互关系日益主动化、人性化、从而给用户带来更完美的产品体验。

参考文献

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作者简介

张爽，现为北京大学研究生。研究方向为交互媒体设计。

智能家居设计论文篇二

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基于ZigBee的智能家居控制系统的设计

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基于Cortex—A9的智能家居控制系统的硬件设计与实现

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智能家居实训室在高校的建设与实践

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基于Cortex—M3的智能家居监控系统的设计

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智能家居设计论文篇三

论文关键词：ZigBee，智能家居系统，远程监控，GPRS

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1 引言

智能家居网络系统是将家庭中各种与信息有关的通讯设备、家用电器、家用保安装置等设备通过家庭总线技术联网，进行有效控制和信息交换，同时将家庭网络与互联网相连，利用远程监控系统，实现对家居的远程控制。目前应用于智能家居系统的无线连接技术有红外方式的IrDA，无线局域网方式的IEEE802.11系列，家庭射频技术的HomeRF，蓝牙技术的IEEE802.15.1，ZigBee技术的IEEE802.15.4，由802.15.3a标准制定的UWB技术等。家庭中墙壁等障碍物会阻碍电磁波的传输，导致红外，无线局域网传输方式网络性能下降；HomeRF技术标准与802.11b不兼容并占据与802.11b和Bluetooth相同的2.4GHz频率段，在应用范围上有很大局限性；蓝牙和UWB技术传输距离短不可能大规模应用于家居控制网络中；ZigBee作为一种新兴的短距离无线通信技术，其低成本，低功耗，低速率等特性很适合应用于智能家居网络系统中。

2 ZigBee技术应用于智能家居现状分析

ZigBee是一种新兴的基于IEEE 802.15.4标准的近距离、低成本、低功耗、低速率无线通信技术。它主要工作在无须注册的2．4GISM频段，传输范围在10～75m远程监控，典型距离为30m。ZigBee联盟成立于2002年8月，由英国Invensys公司、日本三菱电气公司、美国摩托罗拉公司及荷兰飞利浦半导体公司组成，如今已吸引了上百家芯片公司、无线设备公司和开发商的加入。ZigBee联盟负责制定网络层及以上层协议。[1]

国际上对智能家居网络的研究起源于20世纪70年代，主要集中在发达国家，如美国、日本以及欧洲的德国、英国和法国等。我国对智能家居的研究比较晚，从智能家居开始兴起到现在也才经历了六七年的时间。

当前市场上有已经成型的基于ZigBee的智能家居产品，如采用ZigBee无线通信技术先驱者的美国智慧宅智能家居-control4、支持多种通讯协议的中讯威易智能家居、全球首款ZigBee智能家居系统生产商波创科技等。他们的产品主要是利用ZigBee无线传输技术实现。

3 ZigBee应用于智能家居系统网络架构

考虑到家庭网络中设备比较多，需要可以容纳很多节点的网络，ZigBee网络的大容量特性可以满足；而且家中电器设备等不需要很快的速度而且要求成本低，ZigBee低功耗和低成本的特性可以满足这种需求；家庭安全性方面非常重要，ZigBee网络提供的三级安全模式很好的做到了这一点论文服务。基于以上特点，ZigBee技术非常适合应用于智能家居系统中。

按数据传递的范围，智能家居系统可划分为外网，网关和内网三个部分。网关负责不同网络间数据的传输，而外网一般是远程控制家居电器设备的网络，大体分为三种模式，分别是通过Internet网络访问控制，通过手机终端访问控制和通过电话线远程访问控制。内网一般使用有线或无线网络，但由于有线布线的不方便，现在一般家庭内网都使用无线接入方式。智能家居整个系统结构图如下：

图一：智能家居系统结构图

从左到右依次为外网，网关和内网。

3.1 外网远程控制系统

智能家居远程控制系统主要有三种方式，如上所述，分别是Internet网络访问控制，手机终端访问控制和电话线远程访问控制。目前市场上主要是以手机和Internet控制为主，随着手机逐渐代替了家用电话，使用电话线远程访问逐渐被其他两种方式所取代。

3.1.1 手机远程网络控制

手机远程网络控制使用GSM，GPRS以及UMTS(3G)三种协议类型，GPRS是2G向3G过渡的中间产品即2.5G，有可能被发展迅速的3G所取代，但目前GPRS网络手机用户还是占大多数，取代的过程必定会很长，而GSM网络属于第二代(2G)移动电话系统，因此现阶段通过手机远程控制可以选择GPRS和UMTS两种协议类型。

3.1.2 Internet远程网络控制

Internet网络远程控制使用有线和无线两种控制方式，有线方式有光纤通信，双绞线通信等，在家居系统中要考虑成本的问题远程监控，一般都倾向双绞线通信，无线方式有无线局域网(WLAN),WiFi等，目前使用WiFi无线通信偏多[4], 由于WiFi技术的不受布线约束等的优势，因此很适合智能家居系统的需求，它使智能家居系统的内网与Internet连接更便捷。[3]

3.2 家庭网关控制系统

家庭网关主要负责外网与内网的通信，网关提供多种不同接口，如对内网的无线接口，对外网的模块接口等，主要有RS232,RS485，UART等多种接口形式。家庭网关通过这些接口可以很好的和内网、外网进行通信，从而为外网的远程控制家中电器提供了一个很好的平台。

3.3 ZigBee家庭内网控制系统

ZigBee网络有三种拓扑结构，星型网络，网状网络和树型网络，星型网络适合小规模，低复杂度的家居应用系统，网状网络有很高的适应性和容错率，但是比较复杂，树型网络特点在星型网络和网状网络之间，家居网络一般使用星型拓扑结构比较多。

家居电器等终端设备通过相应的传感器设备与主机系统进行通信，比如说烟雾传感器，若感测到得烟雾浓度超过了设定的上限，也就是有火灾，则会将信息发送到控制主机，告诉主机烟雾超标，主机系统则将相应的信息发送到相应的ZigBee模块终端，再由该终端执行相应的操作。

若有的家居设备不能通过传感器的感测来操作，如窗帘的开关，那就将该设备与能通过传感器感测来操作的设备绑定，比如说窗帘和灯光传感器，窗帘没有相应的传感器，而灯光可以通过感知光线的强度来决定是变暗还是关闭，此时将窗帘和灯光传感器绑定，灯光暗则关窗帘，灯光强则打开窗帘。窗帘由于没有相应的传感器，可以通过智能开关和灯光传感器通信。

ZigBee网络中有两种节点远程监控，全功能节点(FFD)和精简功能节点(RFD)，FFD相当于网络的中心协调器，可以与任何终端节点或相邻FFD节点进行通信，但RFD只能与FFD通信，终端节点间不能通信。

4 智能家居控制系统

基于以上对智能家居系统结构的分析，现提出如下智能家居系统控制图：

图二：智能家居系统控制图

该系统控制图主要结合目前使用最多的两种方式，手机和电脑远程控制方式。系统提供与小区物业管理系统的接口，可以使整个系统的管理，控制更加方便，便捷，远程使用手机和电脑终端监控家居设备的使用情况及控制设备的使用，如窗帘的开关，灯的变暗、亮等。室内使用智能遥控器控制家用设备的布防撤防等工作。如通过遥控器拉开窗帘的同时使灯变暗或关闭，遥控器发送打开窗帘的命令，通过智能家居系统的处理，并通过ZigBee协调器转换成家电设备可以识别的协议类型数据，经过ZigBee无线网络通知家电设备执行相应的操作。

硬件平台主要是控制器，是实现家庭监控的主要控制中心，例如以ARM9(S3C2440)芯片为主要平台，硬件图如下：

图三：智能家居硬件示例图

ZigBee模块选CC2480作为网络的协调器，由于其低功耗，低成本等特性完全满足家庭无线网络低功耗的要求。GPRS模块由主机模块，SIM卡接口，音频和射频电路构成，采用SIM300芯片实现。通过AT命令完成对该模块的操作，实现短消息的收发。S3C2440借助TTL接口与CC2480芯片通信，借助UART接口与SIM300芯片通信论文服务。SIM300通过GPRS网络与手机进行双向短信收发。S3C2440芯片通过RS485接口与小区网络相连，通过以太网与PC相连。控制器有以太网接口，配合控制器上的Web程序，用户可通过Internet实现家庭住宅监控。

该控制器的设计提供了多种接口的接入，使家居更具智能化，同时通过手机收发短信进行通信，即方便又实用。

5 ZigBee在智能家居中的应用前景

智能家居的应用领域主要包括：家庭安防系统、自动空调系统的自动温控、照明和窗帘之类的远程控制等。到目前为止，ZigBee还存在着一些问题阻碍着它的推广，首先是ZigBee 芯片的价格还比较高，其次是在功耗方面，市场上ZigBee 模块使用电池供电远未达到协议中设计的理想年限。但是，ZigBee 技术有效地解决了蓝牙技术的高成本和高能耗缺点，这使得它在智能家居系统中的应用前景无疑将非常广泛。正如一家市场调研机构ABI Reserch对ZigBee技术持有非常乐观的态度的一样。该公司的一份预测数据显示，2005年到2012年，ZigBee市场的年均复合增长率为63%远程监控，而到2012年ZigBee市场份额将达3.5亿。目前国际上智能家居领域专家们的共识是，ZigBee技术在智能家居中的应用将不可阻挡，但是多种无线技术并存的局面将会持续比较长的时间，能否完全取代其它技术，成为智能家居领域的首选，还要多方面的共同努力，进一步完善技术，加快标准化的脚步。

6 结束语

随着社会的快速发展，人们生活水平不断的提高，以后家庭朝着智能化的趋势将势不可挡，相信随着无线通信技术标准化和家庭网络国际标准的统一，智能家居产品必将走进千家万户。本文主要通过分析智能家居的系统组成，提出了基于ARM9芯片的控制器，可以实现多种模块的接入，使家居更具智能化，同时通过手机收发短信进行通信，即方便又实用。

相信在不远的将来，因为这种技术的强应用性，会有越来越多由ZigBee技术延伸的设备投入应用，必将极大的改善我们的生活。

导师简介：黄晓霞副教授计算机网络，嵌入式

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以上就是虎知道为大家整理的3篇《智能家居设计论文》，能够帮助到您，是虎知道最开心的事情。

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