C语言做的智能家居控制模拟系统

智能家居控制模拟系统

一个功能齐备的智能家居控制模拟系统，用C语言编写而成，能实现设备控制、定时任务设定、场景模式切换以及能耗统计等功能。

功能特点

1. 设备控制

• 支持设备：

  • 灯光：客厅灯、卧室灯、厨房灯
  • 空调：客厅空调、卧室空调
  • 窗帘：客厅窗帘、卧室窗帘
  • 其他：电视

• 控制功能：

  • 开启/关闭设备
  • 切换设备状态
  • 设置灯光亮度（0-100%）
  • 设置空调温度（16-30℃）
  • 设置窗帘开合位置（0-100%）

2. 位运算优势

使用位运算管理设备状态，具有以下优势：

• 内存高效：8个设备仅占用1个字节
• 操作快速：位运算性能优于传统数组
• 状态直观：可以清晰看到设备状态的二进制表示

// 位运算示例
DEVICE_LIGHT_LIVING     = 0b00000001  // 第0位
DEVICE_LIGHT_BEDROOM    = 0b00000010  // 第1位
DEVICE_LIGHT_KITCHEN    = 0b00000100  // 第2位
// ...

// 开启设备：status |= device_mask
// 关闭设备：status &= ~device_mask
// 切换状态：status ^= device_mask
// 检查状态：(status & device_mask) != 0

3. 定时任务

• 支持按时间自动控制设备
• 可添加、删除、查看定时任务
• 预设定时任务：
  • 早上7:00 自动开启客厅灯和厨房灯
  • 晚上19:00 自动开启客厅灯
  • 晚上23:00 自动关闭客厅灯和电视

4. 场景模式

预设5种智能场景，一键切换：

• 回家模式：开启客厅灯和空调，亮度80%，温度26℃
• 离家模式：关闭所有设备，节能省电
• 睡眠模式：仅保留卧室灯，亮度20%，温度24℃
• 观影模式：开启电视和空调，关闭所有灯光
• 阅读模式：开启客厅灯，亮度100%，打开窗帘

5. 能耗统计

• 实时监控当前功率
• 统计各设备能耗（千瓦时）
• 计算电费（按0.6元/度）
• 显示详细的能耗报表

各设备功率：

• 客厅灯：15W
• 卧室灯：12W
• 厨房灯：10W
• 客厅空调：1500W
• 卧室空调：1200W
• 客厅窗帘：5W
• 卧室窗帘：5W
• 电视：120W

编译和运行

Windows

⚠️ 如果提示 'gcc' 不是内部或外部命令：

方法1：使用提供的编译脚本（推荐）

# 双击运行以下任一脚本：
compile_gcc.bat      # 需要先安装 MinGW-w64
compile_msvc.bat     # 需要先安装 Visual Studio

方法2：安装 MinGW-w64

1. 下载：github.com/niXman/ming…
2. 选择：x86_64-xxx-release-win32-seh（64位）
3. 解压到：C:mingw64
4. 添加环境变量：C:mingw64bin
5. 重启命令行

详细说明请参考 安装说明.txt 文件

方法3：使用 Visual Studio Developer Command Prompt

# 开始菜单搜索 "Developer Command Prompt for VS"
cl smart_home.c
smart_home.exe

方法4：使用在线编译器（无需安装）

• www.onlinegdb.com/
• godbolt.org/

安装好编译器后：

# 使用GCC编译
gcc smart_home.c -o smart_home.exe
smart_home.exe

# 或使用 Makefile
make
smart_home.exe

Linux/macOS

# 编译
gcc smart_home.c -o smart_home

# 运行
./smart_home

# 或使用 Makefile
make
./smart_home

使用说明

主菜单

运行程序后，会显示主菜单：

╔════════════════════════════════════╗
║     智能家居控制模拟系统           ║
╚════════════════════════════════════╝

1. 查看设备状态
2. 设备控制
3. 定时任务管理
4. 场景模式
5. 能耗统计
6. 系统设置
0. 退出系统

1. 查看设备状态

显示所有设备的当前状态，包括：

• 设备状态字（十六进制和二进制）
• 各设备开关状态和功率
• 灯光亮度、空调温度、窗帘位置

2. 设备控制

进入设备控制子菜单，可以：

• 开启指定设备
• 关闭指定设备
• 切换设备状态（开↔关）
• 设置灯光亮度
• 设置空调温度
• 设置窗帘位置

3. 定时任务管理

• 查看所有定时任务
• 添加新的定时任务
• 删除已有定时任务
• 手动触发定时任务检查

添加定时任务示例：

输入时间 (小时 分钟): 19 30
选择设备: 1 (客厅灯)
动作 (1-开启, 0-关闭): 1

4. 场景模式

选择预设场景，系统会自动：

• 开启/关闭相应设备
• 设置灯光亮度
• 设置空调温度
• 调整窗帘位置

5. 能耗统计

查看详细的能耗报表，包括：

• 统计时长
• 当前功率
• 各设备能耗明细
• 总能耗和总费用

技术亮点

1. 位运算应用

// 使用位掩码定义设备
#define DEVICE_LIGHT_LIVING     (1 
#define DEVICE_LIGHT_BEDROOM    (1 
// ...

// 高效的状态操作
void turn_on_device(unsigned int device_mask) {
    g_device_state.status |= device_mask;  // 按位或
}

void turn_off_device(unsigned int device_mask) {
    g_device_state.status &= ~device_mask;  // 按位与非
}

void toggle_device(unsigned int device_mask) {
    g_device_state.status ^= device_mask;  // 按位异或
}

2. 数据结构设计

• DeviceState：使用位字段存储设备状态
• Timer：定时任务结构
• Scene：场景模式配置
• EnergyStats：能耗统计数据

3. 模块化设计

• 设备控制模块
• 定时任务模块
• 场景模式模块
• 能耗统计模块
• 菜单交互模块

示例操作流程

场景1：回家后的操作

1. 启动程序
2. 选择 4. 场景模式
3. 选择 1. 回家模式
4. 系统自动开启客厅灯和空调

场景2：添加定时任务

1. 选择 3. 定时任务管理
2. 选择 2. 添加定时任务
3. 输入时间：7 30（早上7:30）
4. 选择设备：2（卧室灯）
5. 选择动作：1（开启）

场景3：查看能耗

1. 使用系统一段时间后
2. 选择 5. 能耗统计
3. 查看各设备的能耗和费用

扩展建议

如果想进一步增强系统功能，可以考虑：

1. 数据持久化：将配置和数据保存到文件
2. 网络控制：添加Socket通信，支持远程控制
3. 传感器模拟：添加温度、湿度、光照等传感器
4. 智能学习：根据使用习惯自动创建定时任务
5. 语音控制：集成语音识别接口
6. 图形界面：使用GUI库创建可视化界面

系统要求

• C编译器（GCC、Clang、MSVC等）
• 标准C库支持

注意事项

• 输入时请按提示格式输入
• 温度范围：16-30℃
• 亮度和窗帘位置范围：0-100%
• 定时任务数量上限：10个

作者说明

本项目呈现了C语言于嵌入式系统以及物联网领域的具体应用，适用于以下学习场景：

• 位运算技巧
• 状态机设计
• 模块化编程
• 菜单系统实现