颐养智慧屋-老人的智能守护伴侣

制作背景

根据调查，我国现有2.18亿独生子女，2亿左右的老人，每个独生子女要赡养老人同时又要兼顾工作，压力很大。守护老人将是我国面临的最大问题。为此，我们创作了颐养智慧屋——颐养智慧屋针对老人群体设计，利用手机蓝牙通讯，用一部手机就能手动或语音控制家里所有电器，让老人的生活更加方便，舒适。颐养智慧屋还能够检测老人的心率，子女可以通过系统实时了解家里情况和老人的身体状况，所以，它不仅是一个智能、便捷的控制系统，也是每个老人的智能守护伴侣。

各类守护产品、设备众多，而我们身边一些老人在无法得到亲人的照顾或亲人们又想了解老人情况。我们将单一设备思维转换一个守护空间，通过蓝牙与手机蓝牙互联，结合我们自己开发的APP软件中电话、短信或在APP中嵌入微信功能，将这种守护空间扩展到地球每一个角落。

目标功能

颐养智慧屋利用Arduino开发板、蓝牙通信模块、心率传感器、光线传感器、温度传感器、舵机、电机等电子元件，数字风扇、LED灯等设备，结合3D打印、激光切割等技术，加上我们自己设计的手机APP，颐养智慧屋可以实现以下6项功能：

• 在手机APP上手动或语音控制开关窗户，让老人可以根据自己的需要随时拿起手机控制开关窗户。
• 手机APP还可语音控制电器装置。
• 手机APP语音控制 数字风扇装置（实际运用中可以控制空调等）。其实家里所有的电器都可以设计在手机APP控制。
• 以上功能我们是利用手机APP，通过蓝牙向Arduino发送信号执行指令。我们还可以借助蓝牙接收到Arduino信号，并通过我们的手机端APP发送远程信号给在外工作的子女或亲戚，实现对家中老人的实时关心和守护。
• 心率传感器感应老人身体不适，经蓝牙模块，由手机接收后发送短信（拨打电话也行）到在外工作的子女或亲戚，子女收到老人自动发出的短信后能及时实施救助。
• 为了方便行动不便的老人，我们还设计了一个自动升降床。
• 除了在手机APP上手动或语音控制以上电器外，也可以用环境控制电器：如用温度传感器控制数字风扇的开关等。
  

制作过程

在Arduino环境内编程，源码如下。

[mw_shl_code=cpp,true]
int t;
#define heartratePin A1
#include "DFRobot_Heartrate.h"

DFRobot_Heartrate heartrate(DIGITAL_MODE); //设置心率传感器引脚为数字脚
int h;
int times=0;



void setup() {
//  pinMode(3,OUTPUT);
pinMode(2,INPUT); //光线传感器
pinMode(9,OUTPUT); //电机输出1
  pinMode(10,OUTPUT); //电机输出2
Serial.begin(9600); //设置波特率
//引用DFRobot库文件例程部分
uint8_t rateValue;
  heartrate.getValue(heartratePin); ///< A1 foot sampled values
  rateValue = heartrate.getRate(); ///< Get heart rate value
  if(rateValue)  {
Serial.println(rateValue);
  }
//引用结束
  else {if(Serial.available()>0
  Serial.write("13");} //蓝牙上传心率异常通知
  delay(20);

}

void dengpao() //自然控制灯泡函数
{
  //   Serial.println(digitalRead(2));
//         delay(1000);
        if(digitalRead(2)==0)
          analogWrite(3,255);
          else if(digitalRead(2)==1)  analogWrite(3,0);
  }

void fengshan() //自然控制风扇函数
{
    if(analogRead(A0)*0.488>30)
    analogWrite(5,255);
     else
     analogWrite(5,0);
  }

void loop() {
int i;
int x=0; //蓝牙变量
int y=0;
int z=0;

   
while(1)
{


  
    if(Serial.available()>0)
{

      i=Serial.read(); //蓝牙控制部分
}  
if(i==1) x=1;
if(i==2) x=2;
if(i==3) x=3;
if(i==4) y=1;
if(i==5) y=2;
if(i==6) y=3;
if(i==7)  { digitalWrite(9,0); digitalWrite(10,1);delay(300);digitalWrite(9,0);  digitalWrite(10,0);i=0;}
if(i==8) {digitalWrite(9,1);  digitalWrite(10,0);delay(300);digitalWrite(9,0);  digitalWrite(10,0);i=0;}


  if(x==1) analogWrite(3,255);
  if(x==2) analogWrite(3,0);
  if(x==3) dengpao();
  if(y==1) analogWrite(5,255);
  if(y==2) analogWrite(5,0);
   if(y==3) fengshan();
  }
}[/mw_shl_code]

硬件搭建如图所示：

在MIT APP inventor中进行手机端的图形化编程。

[代码待添加]

导出APK文件，在手机上进行安装。

连接蓝牙，就可以使用手机控制电器了。

演示视频

（颐养智慧屋-演示视频）

后记

本作品遵守知识共享署名4.0-署名-非商业性使用-禁止演绎(CC BY-NC-ND 4.0)协议。

本作品是第十九届中小学电脑制作大赛的创意智造高中组作品。从选题到答辩，我和来自广东省潮州市饶平第二中学的刘书岳同学密切合作，各自发挥特长，最终完成了这项作品。在此，特别感谢刘书岳同学为Arduino和APP编程所作出的努力！

比赛总是有一些意外。第一天，我们的3D打印机坏了3次，但是我们随机应变，使用激光切割完成了作品的外形。有些组的外形虽然很好看，但是功能并没有实现，很让人遗憾。所以，组内的分工合作和功能优先比较重要。两天的创客马拉松活动，我们收获的不仅仅是作品，更有在团队协作中获得的友谊、灵感和自己不曾知晓的知识。特别是手机蓝牙和APP连接的部分和智能语音识别的部分是我们的一大亮点，特别感谢刘书岳同学的付出。

这也许是我在高中阶段的最后一次创客马拉松类活动，但是我们热爱创造的心并不会就此而冷却。我们，生来就是创客。

周孜宁

2018年7月20日于江苏省锡东高级中学

赞赞，好作品，支持一下。

演示视频更新啦

哇 这个作品不错 完成度非常高 赞！

ASH腻 发表于 2018-7-23 15:06
哇 这个作品不错 完成度非常高 赞！

其实有没完成的啊
可以注意到窗子上有一个电机，是用来控制那个黑色的窗户开关的。

我们在电机上安装了3D打印的齿轮，在窗户上贴上了瓦楞纸，正好可以和齿轮的齿咬合。


但是，一开始我们的方案是集成了窗框的一体化房屋主体的和窗户都使用打印件，这样两侧都非常顺滑，可以使用。
但是由于3D打印机故障，房屋主体不得不使用胶合板制作，窗户框架使用雪糕棒制作。这样，窗户的阻力大大增加。
由于我们没有使用电机驱动板，I/O口直接驱动电机，扭矩不够，无法再驱动窗户。
解决方案：保留电机及窗户造型、APP按键，路演时不演示即可;P