论文总字数：30010字

摘 要

随着信息技术和物联网技术的发展，家居环境和家用电器的发展呈现出智能化和互联化的趋势。本文主要针对耗电量较大的一种常用家电——电热水壶，基于节能智能电热水壶的结构和控制系统方案，设计一套支持通过移动互联网络进行远程访问和操作家庭电器的软硬件系统。

首先，在网络连接方式的设计上，根据使用移动设备远程访问家电的设计要求，结合HTTP协议、WiFi协议和Zigbee协议各自的优势设计联网方案，实现了手机通过4G网连接到服务器，再通过WiFi和Zigbee模块监控智能家电的功能。其次，在硬件平台的搭建上，选择STM32单片机作为硬件核心，使用keil开发软件为其编写嵌入式代码，以实现采集电水壶数据、控制Zigbee模块和WiFi模块的功能。再次，开发了远程监控软件，针对安卓手机使用APP Inventor安卓开发软件为远程控制端编写安卓软件，在软件中设置了注册、登录、监测和控制功能。最后在对远程监控系统进行了测试，使用中国移动IOT云服务器，将安卓手机和智能电热水壶端连接起来，进行网络测试，最终实现了安卓手机通过4G网络监测和控制电热水壶的功能。

实验验证结果表明论文中所设计的远程访问控制方案合理，可移植性较好，论文中构建远程监控系统的方法，可以推广到众多家电产品中，具有较好应用前景。

关键字：智能家居，远程监控，安卓开发，物联网，网络协议

ABSTRACT

With the development of information technology and Internet of things, the development of home environment and household electrical appliances presents the trend of intellectualization and interconnection. Based on the structure and control system scheme of the energy saving intelligent electric kettle, this paper designs a software and hardware system that supports remote access and operation of home appliances through mobile Internet.

First, in the design of network connection mode, according to the design requirements, combining the advantages of HTTP protocol, WiFi protocol and Zigbee protocol to design the network scheme, the mobile phone is connected to the server through the 4G network, and then with the WiFi and Zigbee modules, the functions of monitoring the intelligent household appliances are realized. Secondly, on the building of hardware equipment, STM32 MCU is selected as the core of hardware, and keil software is used to write embedded code to realize the function of collecting electric kettle data, controlling Zigbee module and WiFi module. Thirdly, the remote monitoring software is developed. For Android mobile phone, it uses APP Inventor Android development software to write Android software for remote control, and sets up the functions of registration, login, monitoring and control in the software. Finally, the remote monitoring system was tested. Using China Mobile IOT cloud server, the Android mobile phone and the intelligent electric kettle end were connected, and the network test was carried out. Finally, the function of the Android cell phone was monitored and controlled by the 4G network.

The experimental results show that the remote access control scheme designed in this paper is reasonable and portable. The method of constructing remote monitoring system in this paper can be popularized to many household appliances and has a good application prospect.

KEY WORDS: Smart Home, Remote monitoring, Android, Internet Of Things, Network Protoco

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 课题研究的背景和意义 1

1.1.1 课题研究的背景 1

1.1.2 课题研究的意义 1

1.2 物联网国内外发展现状 2

1.2.1 国外发展和研究现状 2

1.2.2 国内发展和研究现状 2

1.2.3 当前问题及解决方案 3

1.3 目前电热水壶控制方案 3

1.4 本课题的研究内容及目的 3

1.5 本课题的关键问题及难点 3

1.6 论文研究结构与安排 4

第二章 电水壶远程监控系统总体设计 5

2.1 系统的结构设计 5

2.2 系统的基本功能 7

2.3 系统的工作流程 7

2.4 本章小结 8

第三章 电热水壶远程监控的硬件系统设计 9

3.1 嵌入式硬件stm32单片机 9

3.1.1 程序设计及编写 9

3.2 ESP8266 WiFi模块 10

3.2.1 ESP8266简介 10

3.2.2 ESP8266的应用 10

3.2.3 AT指令集 10

3.3 Zigbee模块 11

3.3.1 Zigbee协议 11

3.3.2 CC2530模块介绍 11

3.4 远程通信程序设计 12

3.5 本章小结 13

第四章 电热水壶远程监控的软件系统设计 14

4.1 安卓系统简介及开发环境搭建 14

4.1.1 安卓系统简介 14

4.1.2 使用Android studio编程 14

4.1.3 使用APP Inventor编程 15

4.2 安卓软件设计 16

4.2.1 界面设计 17

4.2.2 功能实现设计 18

4.2.3 设计说明 18

4.3 HTTP协议简介 20

4.4 网络请求方法 21

4.4.1 PUT方式 21

4.4.2 GET方式 21

4.4.3 POST方式 22

4.5 数据传输程序设计 23

4.6 本章小结 25

第五章 监控系统调试和验证 26

5.1 硬件搭建 26

5.2 网络测试 27

5.3 本章小结 28

第六章 结论 29

6.1 总结 29

6.2 不足和展望 29

6.2.1 不足之处 29

6.2.2 未来展望 29

致谢 31

参考文献 32

绪论

课题研究的背景和意义

课题研究的背景

随着信息技术和物联网技术的发展，家居环境和家用电器的发展呈现出智能化和互联化的趋势。近年来，出现了一个名词——智能家居，智能家居起源于欧美，一般被称为SmartHome，也被称为智能化住宅。20世纪80年代，随着家用电器中大量使用微电子化技术，住宅电子化（Homen Electronics）概念最先被提出^[1]。现在的人们越来越向往轻松高效的生活，也更加注重家居生活的智能化和便利性，因此智能家居的概念也逐渐为人所重视，基于物联网技术的智能家居产品也悄悄进入我们的生活中^[2]。

如今人人都有智能手机，手机已经不再只是打电话发短信的工具，它已经和我们现在的生活紧密地连在一起了，我们可以用手机订机票、点外卖、上淘宝买东西等等，相信在不久的将来，以智能手机作为智能家居物联网的监测控制端的方案将会成为主流。

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